第8期 刘建华等：高级别管线钢精炼工艺分析 .791. 生产中总是先加热升温，然后再脱气， 10-6,9×10-6和7×10-6，表明LF一RH精炼流程 (2)VD精炼，VD常和LF精炼联用以脱氨、 中RH发挥了一定的脱氮作用，但脱氮能力明显低 去夹杂、脱氢，同时也可通过渣洗进一步脱硫，成本 于VD精炼， 低，是生产特殊钢的典型生产流程：但VD精炼时间 同时由于RH精炼时要求钢液装入量比较大， 长、脱气能力有限.VD还对LF精炼有限制，特别 但为了保证钢包有一定的净空，所以LF造渣量要 是限制LF精炼过程中的造渣量，从而影响LF精炼 适当减少，这会对LF造泡沫渣产生影响，从而影响 造泡沫渣，对LF精炼脱硫和控制增氮都存在制约· LF精炼过程增氨控制效果，但该方面的影响小于为 本次实验结果表明：采用VD精炼，为了VD抽 了满足VD精炼要求而引起的影响， 真空过程不溢渣，LF所造的泡沫渣的发泡能力不是 很好，钢液易于从空气中和高温电弧区吸氨，平均增 4结论 氨的质量分数达0.0032%；而采用RH的精炼流 (1)采用三种精炼工艺均可生产高级别管线 程，LF精炼过程增氨较小，RHLF和LFRH两种 钢，但采用LFRH精炼流程可生产纯净度和洁净 流程中LF精炼增氮的质量分数分别降低到 度更高的管线钢， 0.0024%和0.0013%. (2)LFRH精炼流程中，在RH精炼时钢水会 VD有较强的渣洗脱硫能力，但由于VD渣大 发生二次氧化，钢中出现Al2O3夹杂、需在RH精炼 部分为LF精炼后期渣，此时渣钢脱硫反应接近平 后对钢水进行钙处理 衡，因此VD的精炼脱硫效果也有限，本研究中VD (③)LF具有较强的脱硫能力，但其脱硫能力及 精炼的脱硫率为23%. 过程增氮控制会受到后序脱气精炼手段的影响；VD (3)RH精炼，RH精炼在不同的生产条件下能 具有较强的脱氨和脱硫能力，但其脱硫效果受到上 起到脱气、去夹杂、脱碳等作用 游LF精炼渣的制约，同时它又对LF造渣脱硫及增 采用RH轻处理工艺，可以发挥RH强大的脱 氨控制存在明显影响；RH精炼具有较强脱氢和去 碳功能，高级别管线钢常需将碳的质量分数控制在 除夹杂的能力，本实验中其脱氮能力逊于VD精炼， 0.03%0.08%,考虑到精炼和连铸过程中增碳，如 对上游LF精炼的影响较小， 没有RH脱碳手段，需在转炉冶炼终点将碳控制在 0.03%以下，容易造成钢水过氧化·本研究中通过 参考文献 采用RHLF精炼流程，在保证产品管线钢碳合格 [1]曾光廷，李静缓，罗学厚.非金属夹杂物与钢的韧性研究.材 的前提下，将转炉出钢中碳的质量分数提高到 料科学与工程，2000,18(2)：87 [2]张本源.管线钢冶炼工艺技术的开发.天津冶金，2005,125 0.05%以上，氧活度控制在(400~600)×10-6，避 (1):8 免了钢水的过氧化，RH轻处理后钢中碳降低到 [3]Liu J H.Bao Y P.Dong X.et al.Distribution and segregation of 0.01%以下.同时，采用该工艺流程，由于采用沸腾 dissolved Elements in pipeline slab.J Univ Sci Technol Beijing, 出钢，出钢过程钢水增氨得到明显控制， 2007,14(3):212 [4]张军.马钢连铸异型坯表面纵裂纹及清洁度研究[学位论文] 采用RH轻处理工艺的缺点是脱气在LF精炼 北京：北京科技大学，2006：40 前进行，LF精炼过程中由于添加合金料和造渣剂， [5]蔡开科.转炉一精炼一连铸过程钢中氧的控制.钢铁，2004,39 钢水会增氢，钢中氢、氨、夹杂较难控制.因此，本研 (8):49 究中采用了LFRH精炼流程冶炼管线钢，充分发 [6]国际钢铁协会，洁净钢.中国金属学会，译.北京：冶金工业 出版社，2006：259 挥RH去气和脱除夹杂的功能，这也是特殊钢冶炼 [7]殷光虹，施青，孙元宁，管线用钢氢致裂纹(HC)影响因素分 常采用的精炼流程，前面的研究结果表明该流程可 析.钢管，2004,33(6)：20 生产更纯净、更洁净的管线钢， [8]张彩军，蔡开科，袁伟霞，等，管线钢的性能要求与炼钢生产特 与VD相比，RH精炼周期短，脱氢能力强，在 点.炼钢.2002,18(5)：40 [9]Pressouyre G M,Blondeau R,Cadiou L.Hsla steels with im- 原始氮含量较高的情况下可脱氮，由于管线钢在前 proved hydrogen sulfide cracking resistance.J Mater Energy 期出钢、镇静、吹氩、LF精炼过程中增氨较为严重， Syst,1984,6(1):59 本实验中LF一VD、LFRH和RHLF三种不同精 [10]郝瑞辉，丛晖，马薇，合金元素在高级管线钢中的作用与控 炼流程真空处理工序脱氮的质量分数分别为21× 制.河南冶金，2006,14(3)：21生产中总是先加热升温‚然后再脱气． （2） VD 精炼．VD 常和 LF 精炼联用以脱氮、 去夹杂、脱氢‚同时也可通过渣洗进一步脱硫‚成本 低‚是生产特殊钢的典型生产流程；但 VD 精炼时间 长、脱气能力有限．VD 还对 LF 精炼有限制‚特别 是限制 LF 精炼过程中的造渣量‚从而影响 LF 精炼 造泡沫渣‚对 LF 精炼脱硫和控制增氮都存在制约． 本次实验结果表明：采用 VD 精炼‚为了 VD 抽 真空过程不溢渣‚LF 所造的泡沫渣的发泡能力不是 很好‚钢液易于从空气中和高温电弧区吸氮‚平均增 氮的质量分数达0∙0032％；而采用 RH 的精炼流 程‚LF 精炼过程增氮较小‚RH－LF 和 LF－RH 两种 流程 中 LF 精 炼 增 氮 的 质 量 分 数 分 别 降 低 到 0∙0024％和0∙0013％． VD 有较强的渣洗脱硫能力‚但由于 VD 渣大 部分为 LF 精炼后期渣‚此时渣钢脱硫反应接近平 衡‚因此 VD 的精炼脱硫效果也有限‚本研究中 VD 精炼的脱硫率为23％． （3） RH 精炼．RH 精炼在不同的生产条件下能 起到脱气、去夹杂、脱碳等作用． 采用 RH 轻处理工艺‚可以发挥 RH 强大的脱 碳功能．高级别管线钢常需将碳的质量分数控制在 0∙03％～0∙08％‚考虑到精炼和连铸过程中增碳‚如 没有 RH 脱碳手段‚需在转炉冶炼终点将碳控制在 0∙03％以下‚容易造成钢水过氧化．本研究中通过 采用 RH－LF 精炼流程‚在保证产品管线钢碳合格 的前提下‚将转炉出钢中碳的质量分数提高到 0∙05％以上‚氧活度控制在（400～600）×10－6‚避 免了钢水的过氧化．RH 轻处理后钢中碳降低到 0∙01％以下．同时‚采用该工艺流程‚由于采用沸腾 出钢‚出钢过程钢水增氮得到明显控制． 采用 RH 轻处理工艺的缺点是脱气在 LF 精炼 前进行‚LF 精炼过程中由于添加合金料和造渣剂‚ 钢水会增氢‚钢中氢、氮、夹杂较难控制．因此‚本研 究中采用了 LF－RH 精炼流程冶炼管线钢‚充分发 挥 RH 去气和脱除夹杂的功能‚这也是特殊钢冶炼 常采用的精炼流程．前面的研究结果表明该流程可 生产更纯净、更洁净的管线钢． 与 VD 相比‚RH 精炼周期短‚脱氢能力强‚在 原始氮含量较高的情况下可脱氮．由于管线钢在前 期出钢、镇静、吹氩、LF 精炼过程中增氮较为严重‚ 本实验中 LF－VD、LF－RH 和 RH－LF 三种不同精 炼流程真空处理工序脱氮的质量分数分别为21× 10－6、9×10－6和7×10－6‚表明 LF－RH 精炼流程 中 RH 发挥了一定的脱氮作用‚但脱氮能力明显低 于 VD 精炼． 同时由于 RH 精炼时要求钢液装入量比较大‚ 但为了保证钢包有一定的净空‚所以 LF 造渣量要 适当减少‚这会对 LF 造泡沫渣产生影响‚从而影响 LF 精炼过程增氮控制效果‚但该方面的影响小于为 了满足 VD 精炼要求而引起的影响． 4 结论 （1） 采用三种精炼工艺均可生产高级别管线 钢‚但采用 LF－RH 精炼流程可生产纯净度和洁净 度更高的管线钢． （2） LF－RH 精炼流程中‚在 RH 精炼时钢水会 发生二次氧化‚钢中出现 Al2O3 夹杂、需在 RH 精炼 后对钢水进行钙处理． （3） LF 具有较强的脱硫能力‚但其脱硫能力及 过程增氮控制会受到后序脱气精炼手段的影响；VD 具有较强的脱氮和脱硫能力‚但其脱硫效果受到上 游 LF 精炼渣的制约‚同时它又对 LF 造渣脱硫及增 氮控制存在明显影响；RH 精炼具有较强脱氢和去 除夹杂的能力‚本实验中其脱氮能力逊于 VD 精炼‚ 对上游 LF 精炼的影响较小． 参 考 文 献 ［1］ 曾光廷‚李静缓‚罗学厚．非金属夹杂物与钢的韧性研究．材 料科学与工程‚2000‚18（2）：87 ［2］ 张本源．管线钢冶炼工艺技术的开发．天津冶金‚2005‚125 （1）：8 ［3］ Liu J H‚Bao Y P‚Dong X‚et al．Distribution and segregation of dissolved Elements in pipeline slab．J Univ Sci Technol Beijing‚ 2007‚14（3）：212 ［4］ 张军．马钢连铸异型坯表面纵裂纹及清洁度研究［学位论文］． 北京：北京科技大学‚2006：40 ［5］ 蔡开科．转炉－精炼－连铸过程钢中氧的控制．钢铁‚2004‚39 （8）：49 ［6］ 国际钢铁协会．洁净钢．中国金属学会‚译．北京：冶金工业 出版社‚2006：259 ［7］ 殷光虹‚施青‚孙元宁．管线用钢氢致裂纹（HIC）影响因素分 析．钢管‚2004‚33（6）：20 ［8］ 张彩军‚蔡开科‚袁伟霞‚等．管线钢的性能要求与炼钢生产特 点．炼钢‚2002‚18（5）：40 ［9］ Pressouyre G M‚Blondeau R‚Cadiou L．Hsla steels with im￾proved hydrogen sulfide cracking resistance．J Mater Energy Syst‚1984‚6（1）：59 ［10］ 郝瑞辉‚丛晖‚马薇．合金元素在高级管线钢中的作用与控 制．河南冶金‚2006‚14（3）：21 第8期 刘建华等： 高级别管线钢精炼工艺分析 ·791·