D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.08.008 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug:2007 高级别管线钢精炼工艺分析 刘建华包燕平李太全韩丽娜董献杨伶俐 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要对LFVD、RLF和LFRH三种精炼流程生产管线钢过程进行了系统取样和综合分析·结果表明：三种工艺均可 生产高级别管线钢，但LFRH流程可生产纯净度和洁净度更高的产品：不同精炼手段具有不同的精炼功能，但由于生产流程 中相续精炼工序渣量和渣组成等的相互关联和制约，各精炼工序均会受到上下游精炼工序的影响· 关键词管线钢：精炼；纯净度：洁净度 分类号TF703.5 高级别管线钢对钢中有害元素和夹杂物的控制 1.2多种方法综合分析 均有非常严格的要求[)，在生产中常采用炉外精 采用金相法对试样中夹杂的种类、数量、形态、 炼生产工艺以保障管线钢的纯净度，国内外用于生 尺寸分别进行统计分析闺；采用JSM6480LV扫描 产高级别管线钢炉外精炼设备主要有LF炉、RH和 电镜和电子探针对夹杂的成分和形貌进行分析，分 VD,主要精炼流程有LRH和LFVD两种，但何 辨率为3nm:采用化学分析方法对钢中氧、氨、硫、 种精炼工艺更适合生产高纯净管线钢还没有定论， 氢等成分进行分析 国内某厂原采用BOF-LF一VDCC流程生产 高级别管线钢，增建RH精炼设备后，希望采用RH 2实验结果 取代VD生产管线钢，因此可以采用三种不同的精 2.1不同精炼流程对铸坯中总氧量的影响 炼工艺生产管线钢：(1)铁水预处理→转炉→LF精 总氧量常用作钢水或钢材洁净度高低的评价指 炼→VD精炼→中间包→连铸，并于VD中喂入 标可.实验结果表明采用RLF精炼工艺流程，铸 SiCa线（简称LFVD工艺）；(2)铁水预处理→转炉 坯中总氧的质量分数接近采用LFVD精炼工艺的 LF精炼→RH精炼→中间包→连铸，在LF精炼 水平，为17.33×10-6；而采用LFRH精炼工艺流 成分微调后喂入SiCa线（简称LF一RH工艺）；(3) 程，铸坯中总氧的质量分数平均值为8.5×10-6，远 铁水预处理→转炉→RH精炼→LF精炼→中间包 远低于L一VD精炼工艺生产水平.文献[6]统计了 →连铸，LF精炼后期喂入SiCa线（简称RHLF工 世界上19家X52~X70管线钢总氧的质量分数控 艺)·本研究通过对三种不同流程生产管线钢的质 制水平，其平均值为15.6×10-6.该厂的生产实践 量进行系统取样分析，比较不同精炼流程生产高级 表明，采用RH精炼可以生产洁净度较高的管线钢， 别管线钢的纯净度和洁净度，优选生产流程，同时探 但不同的工艺流程(RH精炼位于LF精炼前或后)， 讨不同精炼手段及其组合对管线钢质量及相邻精炼 铸坯中总氧存在较大区别.采用LFRH精炼流程 环节的影响 生产的管线钢洁净度可达到国际先进水平. 1 实验方法 2.2不同精炼流程生产铸坯中的显微夹杂物种类 表1表明三种精炼流程生产的铸坯中夹杂物种 1.1系统取样 类存在明显区别，典型的差别是采用RHLF精炼 根据炼钢生产流程，把正常生产中一个浇次的 流程生产的铸坯中未发现Al2O3夹杂，采用LF一VD 每一炉钢作为研究对象，在转炉出钢、LF炉精炼前、 精炼在铸坯中发现了少量Al2O3夹杂，而采用LF一 LF炉精炼后、RH或VD精炼前后、中间包、结晶 RH精炼，则发现了数量较多的A2O3夹杂， 器、铸坯中按计划系统取样，分析各环节管线钢纯净 A203为形状不规则的脆性夹杂，在轧制加工 度和洁净度 后沿加工方向排列成链状，在成品管线中形成许多 收稿日期：2007-03-15修回日期：2007-05-16 裂纹源，对石油管线的危害很大，管线钢生产中常 作者简介：刘建华(1966-)，男，教授 通过向钢液中喂入SiCa线，使不规则脆性Al2O3转高级别管线钢精炼工艺分析 刘建华 包燕平 李太全 韩丽娜 董 献 杨伶俐 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 对 LF－VD、RH－LF 和 LF－RH 三种精炼流程生产管线钢过程进行了系统取样和综合分析．结果表明：三种工艺均可 生产高级别管线钢‚但 LF－RH 流程可生产纯净度和洁净度更高的产品；不同精炼手段具有不同的精炼功能‚但由于生产流程 中相续精炼工序渣量和渣组成等的相互关联和制约‚各精炼工序均会受到上下游精炼工序的影响． 关键词 管线钢；精炼；纯净度；洁净度 分类号 TF703∙5 收稿日期：2007-03-15 修回日期：2007-05-16 作者简介：刘建华（1966－）‚男‚教授 高级别管线钢对钢中有害元素和夹杂物的控制 均有非常严格的要求［1－3］‚在生产中常采用炉外精 炼生产工艺以保障管线钢的纯净度．国内外用于生 产高级别管线钢炉外精炼设备主要有 LF 炉、RH 和 VD‚主要精炼流程有 LF－RH 和 LF－VD 两种‚但何 种精炼工艺更适合生产高纯净管线钢还没有定论． 国内某厂原采用 BOF－LF－VD－CC 流程生产 高级别管线钢‚增建 RH 精炼设备后‚希望采用 RH 取代 VD 生产管线钢‚因此可以采用三种不同的精 炼工艺生产管线钢：（1）铁水预处理→转炉→LF 精 炼→VD 精炼→中间包→连铸‚并于 VD 中喂入 SiCa 线（简称 LF－VD 工艺）；（2）铁水预处理→转炉 →LF 精炼→RH 精炼→中间包→连铸‚在 LF 精炼 成分微调后喂入 SiCa 线（简称 LF－RH 工艺）；（3） 铁水预处理→转炉→RH 精炼→LF 精炼→中间包 →连铸‚LF 精炼后期喂入 SiCa 线（简称 RH－LF 工 艺）．本研究通过对三种不同流程生产管线钢的质 量进行系统取样分析‚比较不同精炼流程生产高级 别管线钢的纯净度和洁净度‚优选生产流程‚同时探 讨不同精炼手段及其组合对管线钢质量及相邻精炼 环节的影响． 1 实验方法 1∙1 系统取样 根据炼钢生产流程‚把正常生产中一个浇次的 每一炉钢作为研究对象‚在转炉出钢、LF 炉精炼前、 LF 炉精炼后、RH 或 VD 精炼前后、中间包、结晶 器、铸坯中按计划系统取样‚分析各环节管线钢纯净 度和洁净度． 1∙2 多种方法综合分析 采用金相法对试样中夹杂的种类、数量、形态、 尺寸分别进行统计分析［4］；采用 JSM－6480LV 扫描 电镜和电子探针对夹杂的成分和形貌进行分析‚分 辨率为3nm；采用化学分析方法对钢中氧、氮、硫、 氢等成分进行分析． 2 实验结果 2∙1 不同精炼流程对铸坯中总氧量的影响 总氧量常用作钢水或钢材洁净度高低的评价指 标［5］．实验结果表明采用 RH－LF 精炼工艺流程‚铸 坯中总氧的质量分数接近采用 LF－VD 精炼工艺的 水平‚为17∙33×10－6 ；而采用 LF－RH 精炼工艺流 程‚铸坯中总氧的质量分数平均值为8∙5×10－6‚远 远低于 LF－VD 精炼工艺生产水平．文献［6］统计了 世界上19家 X52～X70管线钢总氧的质量分数控 制水平‚其平均值为15∙6×10－6．该厂的生产实践 表明‚采用 RH 精炼可以生产洁净度较高的管线钢‚ 但不同的工艺流程（RH 精炼位于 LF 精炼前或后）‚ 铸坯中总氧存在较大区别．采用 LF－RH 精炼流程 生产的管线钢洁净度可达到国际先进水平． 2∙2 不同精炼流程生产铸坯中的显微夹杂物种类 表1表明三种精炼流程生产的铸坯中夹杂物种 类存在明显区别‚典型的差别是采用 RH－LF 精炼 流程生产的铸坯中未发现 Al2O3 夹杂‚采用 LF－VD 精炼在铸坯中发现了少量 Al2O3 夹杂‚而采用 LF－ RH 精炼‚则发现了数量较多的 Al2O3 夹杂． Al2O3 为形状不规则的脆性夹杂‚在轧制加工 后沿加工方向排列成链状‚在成品管线中形成许多 裂纹源‚对石油管线的危害很大．管线钢生产中常 通过向钢液中喂入 SiCa 线‚使不规则脆性 Al2O3 转 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．008