,790 北京科技大学学报 第29卷 变成球状钙铝酸盐夹杂，减轻A12O3的危害. 水平，该研究中LFVD、RLF和LFRH三种精 表1三种不同精炼流程生产铸坯中各种夹杂物出现的比率 炼流程生产的管线钢中硫的平均质量分数分别为 Table I Percent of various inclusions in slabs produced with three 23×10-6,20×10-6和18×10-6，均达到了高级别 refining processes % 管线钢对于硫含量的控制要求， 钙铝酸盐与钙铝 氧化铝与 2.5不同精炼流程生产中氢含量控制 精炼 氧化铝 CaS/MnS 酸盐 Cao/Mgo 其他 流程 夹杂 钢中氢是导致白点和发裂的主要原因，管线钢 复合夹杂夹杂 复合夹杂 中的氢含量越高，氢致裂纹(HIC)产生的几率越大， LF-VD 23 58 13 6 腐蚀率越高，平均裂纹长度增加越显著[⑧].RH的脱 RH LF 男 9 3 氢能力较强，可使钢中氢的质量分数降到2×10-6 LF-RH 28 22 22 18 10 以下，本次实验中采用LFRH流程生产的管线钢 中氢的质量分数平均值为1.6×10-6，低于LF-VD 在RHHF和LFVD精炼流程中，均在精炼工 流程的3.77×10-6. 序接近结束时向钢水中喂入SiCa线，钢中Al2O3夹 杂基本变性为低熔点球状钙铝酸盐夹杂，在其后的 3讨论 连铸中通过加强保护浇注，铸坯中一般不会出现 Al2O3夹杂(LFVD精炼流程生产的管线钢铸坯中 3.1高级别管线钢生产精炼流程对比 上面的研究表明，RH和VD均可和LF联用生 存在A1203夹杂是因为生产中有一炉次连铸时未能 产高级别管线钢，将管线钢的洁净度和纯净度控制 实现自动开浇，烧氧开浇引起钢水二次氧化)·而在 在较高水平，但采用RH精炼时，LFRH精炼流程 LFRH精炼流程生产中，SiCa线在LF精炼后期喂 更具优势，可将管线钢的总氧、氨、氢等控制在更好 入，由于在后面的RH精炼中，钢水二次氧化不可避 水平，但应注意在RH精炼后还需进行喂钙处理，使 免，最后铸坯中存在较多A203夹杂.因此采用 钢中Al203完全变性 LFRH精炼流程生产管线钢，需在RH精炼后进行 3.2不同精炼手段及其组合的冶炼特点 喂钙处理 (I)LF精炼，硫是管线钢中影响抗HⅢC能力 2.3不同精炼流程生产铸坯中氮含量差别 和抗硫化氢应力腐蚀能力(S$C)的主要元素.法国 高级别管线钢对氨含量有较严格的要求，氨含 Pressouyre等]研究表明：当钢中硫的质量分数大 量较高则管线钢的低温塑性较低，容易引起DWTT 于50×10一6时，随着钢中硫含量的增加，HIC的敏 指标(drop weight tear test,DWTT)超标；氮含量较 感性显著增加.当钢中硫小于20×10-6时，HⅢC明 低，则较难通过在钢中形成碳氮化合物，促进沉淀强 显降低，甚至可以忽略.硫还影响管线钢的低温冲 化的效果，因此高级别管线钢，铸坯中氨的质量分数 击韧性，降低硫含量可显著提高冲击韧性10).因 希望控制在40×10-6左右，但由于高级别管线钢 此，高级别管线钢生产中必须采用铁水预处理和LF 生产中氧和硫控制在非常低的水平，又常采用LF 精炼 精炼，管线钢中氮含量常常容易超标，实验测得 LF精炼具有很强的脱硫能力，但其脱硫效果与 LFVD、RLF和LFRH三种不同精炼流程生产 LF渣组成和渣量密切相关.而LF渣组成和渣量又 的管线钢中氮的质量分数分别为43×10-6、33× 与LF同何种其他精炼设备联用以及LF精炼在精 10-5和36×10-6，表明采用RH精炼工艺，可以将 炼流程中的先后顺序有关，本研究中，由于LF一VD 铸坯中氮含量控制在较低的水平，达到高级别管线 精炼流程中后序VD精炼对钢包净空有较高的要 钢的要求 求，LF精炼的造渣量受到限制，LF的脱硫效果也受 2.4不同精炼流程生产中硫含量控制 到影响，该精炼流程生产的管线钢平均硫含量比采 由于抗氢致裂纹敏感性(HⅢC)、冲击韧性及各 用RH精炼生产的管线钢稍高· 向同性等方面的要求，高级别管线钢对硫含量的控 采用LF精炼后，钢中氨含量较高，因此高级管 制非常苛刻门.文献[6]统计了国外19家企业生产 线钢必须采用真空处理，控制钢中氨含量，同时也可 管线钢中S的平均质量分数为30×10-6，变化范围 去除钢中氢及夹杂，文献[6]统计的19家管线钢生 为(4~150)×10-6 产厂家有13个厂家进行脱气处理，其中8家使用 高级别的管线钢生产均采用铁水预处理和LF RH脱气，5家使用VD脱气，脱气的主要目的是脱 精炼相结合，成品管线钢中硫含量均能控制在较低 氢，同时也可进一步达到控制总氧、氮、硫等目的变成球状钙铝酸盐夹杂‚减轻 Al2O3 的危害． 表1 三种不同精炼流程生产铸坯中各种夹杂物出现的比率 Table1 Percent of various inclusions in slabs produced with three refining processes ％ 精炼 流程 钙铝酸盐与 CaS／MnS 复合夹杂 钙铝 酸盐 夹杂 氧化铝与 CaO／MgO 复合夹杂 氧化铝 夹杂 其他 LF－VD 23 58 － 13 6 RH－LF 88 9 － － 3 LF－RH 28 22 22 18 10 在 RH－LF 和 LF－VD 精炼流程中‚均在精炼工 序接近结束时向钢水中喂入 SiCa 线‚钢中 Al2O3 夹 杂基本变性为低熔点球状钙铝酸盐夹杂‚在其后的 连铸中通过加强保护浇注‚铸坯中一般不会出现 Al2O3夹杂（LF－VD 精炼流程生产的管线钢铸坯中 存在 Al2O3 夹杂是因为生产中有一炉次连铸时未能 实现自动开浇‚烧氧开浇引起钢水二次氧化）．而在 LF－RH 精炼流程生产中‚SiCa 线在 LF 精炼后期喂 入‚由于在后面的 RH 精炼中‚钢水二次氧化不可避 免‚最后铸坯中存在较多 Al2O3 夹杂．因此采用 LF－RH精炼流程生产管线钢‚需在 RH 精炼后进行 喂钙处理． 2∙3 不同精炼流程生产铸坯中氮含量差别 高级别管线钢对氮含量有较严格的要求‚氮含 量较高则管线钢的低温塑性较低‚容易引起 DWTT 指标（drop weight tear test‚DWTT ）超标；氮含量较 低‚则较难通过在钢中形成碳氮化合物‚促进沉淀强 化的效果‚因此高级别管线钢‚铸坯中氮的质量分数 希望控制在40×10－6左右．但由于高级别管线钢 生产中氧和硫控制在非常低的水平‚又常采用 LF 精炼‚管线钢中氮含量常常容易超标．实验测得 LF－VD、RH－LF 和 LF－RH 三种不同精炼流程生产 的管线钢中氮的质量分数分别为43×10－6、33× 10－6和36×10－6‚表明采用 RH 精炼工艺‚可以将 铸坯中氮含量控制在较低的水平‚达到高级别管线 钢的要求． 2∙4 不同精炼流程生产中硫含量控制 由于抗氢致裂纹敏感性（HIC）、冲击韧性及各 向同性等方面的要求‚高级别管线钢对硫含量的控 制非常苛刻［7］．文献［6］统计了国外19家企业生产 管线钢中 S 的平均质量分数为30×10－6‚变化范围 为（4～150）×10－6． 高级别的管线钢生产均采用铁水预处理和 LF 精炼相结合‚成品管线钢中硫含量均能控制在较低 水平．该研究中 LF－VD、RH－LF 和 LF－RH 三种精 炼流程生产的管线钢中硫的平均质量分数分别为 23×10－6、20×10－6和18×10－6‚均达到了高级别 管线钢对于硫含量的控制要求． 2∙5 不同精炼流程生产中氢含量控制 钢中氢是导致白点和发裂的主要原因．管线钢 中的氢含量越高‚氢致裂纹（HIC）产生的几率越大‚ 腐蚀率越高‚平均裂纹长度增加越显著［8］．RH 的脱 氢能力较强‚可使钢中氢的质量分数降到2×10－6 以下．本次实验中采用 LF－RH 流程生产的管线钢 中氢的质量分数平均值为1∙6×10－6‚低于 LF－VD 流程的3∙77×10－6． 3 讨论 3∙1 高级别管线钢生产精炼流程对比 上面的研究表明‚RH 和 VD 均可和 LF 联用生 产高级别管线钢‚将管线钢的洁净度和纯净度控制 在较高水平．但采用 RH 精炼时‚LF－RH 精炼流程 更具优势‚可将管线钢的总氧、氮、氢等控制在更好 水平‚但应注意在 RH 精炼后还需进行喂钙处理‚使 钢中 Al2O3 完全变性． 3∙2 不同精炼手段及其组合的冶炼特点 （1） LF 精炼．硫是管线钢中影响抗 HIC 能力 和抗硫化氢应力腐蚀能力（SSC）的主要元素．法国 Pressouyre 等［9］ 研究表明：当钢中硫的质量分数大 于50×10－6时‚随着钢中硫含量的增加‚HIC 的敏 感性显著增加．当钢中硫小于20×10－6时‚HIC 明 显降低‚甚至可以忽略．硫还影响管线钢的低温冲 击韧性‚降低硫含量可显著提高冲击韧性［10］．因 此‚高级别管线钢生产中必须采用铁水预处理和 LF 精炼． LF 精炼具有很强的脱硫能力‚但其脱硫效果与 LF 渣组成和渣量密切相关．而 LF 渣组成和渣量又 与 LF 同何种其他精炼设备联用以及 LF 精炼在精 炼流程中的先后顺序有关．本研究中‚由于 LF－VD 精炼流程中后序 VD 精炼对钢包净空有较高的要 求‚LF 精炼的造渣量受到限制‚LF 的脱硫效果也受 到影响‚该精炼流程生产的管线钢平均硫含量比采 用 RH 精炼生产的管线钢稍高． 采用 LF 精炼后‚钢中氮含量较高‚因此高级管 线钢必须采用真空处理‚控制钢中氮含量‚同时也可 去除钢中氢及夹杂．文献［6］统计的19家管线钢生 产厂家有13个厂家进行脱气处理‚其中8家使用 RH 脱气‚5家使用 VD 脱气．脱气的主要目的是脱 氢‚同时也可进一步达到控制总氧、氮、硫等目的． ·790· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷