D0L:10.13374h.issn1001-053x.2007.s1.003 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 高级管线钢生产适宜洁净度的研究 李长荣)包燕平2) 刘建华2) 1)贵州大学材料科学与冶金工程学院，贵阳5500032)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要通过对X70管线钢生产过程中的钢水洁净度的研究与评价，对高级别管线钢生产中适宜洁净度的选取和控制 进行了初步研究和探讨.研究结果表明：管线钢质量的提高与钢水洁净度的提高并不存在着线性关系，不应追求过高 的钢水洁净度，注重在合理的钢水洁净度的情况下，寻求均匀、细小、弥散的夹杂物分布更加有利于降低生产成本、 提高管线钢的质量. 关键词管线钢：洁净钢：钢水洁净度：评价 分类号TF762.8 管道输送具有经济、安全、高效等特点，因此 硬度增加，使HIC性能下降.此外，磷还恶化焊接 是长距离输送气体、液体的主要形式.在未来几十 性能，显著降低钢的低温冲击韧性，因此管线钢对 年内，随着石油天然气工业的发展，管线钢的需求 钢中的磷含量也有严格要求， 量还将不断增加. 钢中氧化物夹杂是产生HIC和SCC的根源之 石油天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的 一，并且危害钢的各种性能).由于溶解氧含量不 地区，工作条件比较苛刻，许多管线需要穿越人口 是很多，可间接地测定钢中氧化物夹杂的氧含量， 稠密地区或者沙漠、沼泽、严寒等地带，为了提高 以其代替总氧含量.所以总氧量值T[O]就代表了含 管道输送效率，管线的输送压力不断增大，输送介 有氧化物夹杂的夹杂体.为减少氧化物夹杂的数量， 质也变得更为复杂，这就对管线钢提出了更高的技 高级管线钢把铸坯中T[O]值控制得较为严格，有的 术要求.在成功运用X42~X70等管线钢的基础上， 控制在10×10-6~20×10-6 各国都相继提出和开发更高级别的X80、X100、甚 至是X120管线钢. 2X70管线钢洁净度的研究与评价 1高级管线钢的性能与对钢水洁净 某炼钢厂采用铁水预处理一100t顶吹转炉→ 度的要求 LF精炼处理→VD精炼处理→连铸工艺生产X70管 线钢.管线钢主要成分见表1. 管线钢对钢材性能要求日益严格，现代高级管 表1某钢厂X70管线钢主要元素含量（质量分数）% 线钢的发展趋势是：高强度、高韧性、焊接性能好、 C Si Mn p 抗氢致裂纹(HⅢC)和硫化物应力腐蚀断裂(SCC)性能 0.040.2351.54 0.00950.003 强，这就决定了管线钢在生产中必须具有相当高的 洁净度才能满足钢材性能的要求. 2.1取样及研究方法 硫是管线钢中最为有害的元素之一，它严重恶 为了分析该钢厂X70管线钢洁净度，在炼钢厂 化管线钢的抗HⅢC和SCC性能.同时，硫还影响 生产中进行系统取样.一个浇次中，从第一炉开始， 管线钢的冲击韧性，导致管线钢各向异性.因此， 连续取6炉试样，取样地点分别为铁水预处理站、 硫含量是管线钢要求最为苛刻的指标，某些管线钢 转炉终点、LF处理前、LF处理后、VD精炼炉、中 要求[S]小于50x106、20×10-6甚至10×10-6. 间包、结晶器、铸坯， 磷在管线钢中是一种易偏析元素，尤其是当 将各工序所取金相试样粗磨、细磨和抛光后， P>0.015%时，磷的偏析急剧增加，并促使偏析带 在德国产的JENAVERT显微镜下观察钢中显微夹 收精日期：2007-03-18修回日期：2007-05-25 作者简介：李长荣(1963一)，男，教授，博士第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−03−18 修回日期：2007−05−25 作者简介：李长荣(1963⎯)，男，教授，博士 高级管线钢生产适宜洁净度的研究 李长荣 1) 包燕平 2) 刘建华 2) 1) 贵州大学材料科学与冶金工程学院，贵阳 550003 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 摘 要 通过对 X70 管线钢生产过程中的钢水洁净度的研究与评价，对高级别管线钢生产中适宜洁净度的选取和控制 进行了初步研究和探讨．研究结果表明：管线钢质量的提高与钢水洁净度的提高并不存在着线性关系，不应追求过高 的钢水洁净度，注重在合理的钢水洁净度的情况下，寻求均匀、细小、弥散的夹杂物分布更加有利于降低生产成本、 提高管线钢的质量． 关键词 管线钢；洁净钢；钢水洁净度；评价 分类号 TF762+ .8 管道输送具有经济、安全、高效等特点，因此 是长距离输送气体、液体的主要形式．在未来几十 年内，随着石油天然气工业的发展，管线钢的需求 量还将不断增加． 石油天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的 地区，工作条件比较苛刻，许多管线需要穿越人口 稠密地区或者沙漠、沼泽、严寒等地带．为了提高 管道输送效率，管线的输送压力不断增大，输送介 质也变得更为复杂，这就对管线钢提出了更高的技 术要求．在成功运用 X42~X70 等管线钢的基础上， 各国都相继提出和开发更高级别的 X80、X100、甚 至是 X120 管线钢． 1 高级管线钢的性能与对钢水洁净 度的要求 管线钢对钢材性能要求日益严格，现代高级管 线钢的发展趋势是：高强度、高韧性、焊接性能好、 抗氢致裂纹(HIC)和硫化物应力腐蚀断裂(SCC)性能 强，这就决定了管线钢在生产中必须具有相当高的 洁净度才能满足钢材性能的要求． 硫是管线钢中最为有害的元素之一，它严重恶 化管线钢的抗 HIC 和 SCC 性能．同时，硫还影响 管线钢的冲击韧性，导致管线钢各向异性．因此， 硫含量是管线钢要求最为苛刻的指标，某些管线钢 要求[S]小于 50×10−6 、20×10−6 甚至 10×10−6 ． 磷在管线钢中是一种易偏析元素，尤其是当 [P]>0.015%时，磷的偏析急剧增加，并促使偏析带 硬度增加，使 HIC 性能下降．此外，磷还恶化焊接 性能，显著降低钢的低温冲击韧性．因此管线钢对 钢中的磷含量也有严格要求． 钢中氧化物夹杂是产生 HIC 和 SCC 的根源之 一，并且危害钢的各种性能[1]．由于溶解氧含量不 是很多，可间接地测定钢中氧化物夹杂的氧含量， 以其代替总氧含量．所以总氧量值 T[O]就代表了含 有氧化物夹杂的夹杂体．为减少氧化物夹杂的数量， 高级管线钢把铸坯中 T[O]值控制得较为严格，有的 控制在 10×10−6 ~20×10−6 ． 2 X70 管线钢洁净度的研究与评价 某炼钢厂采用铁水预处理→100 t 顶吹转炉→ LF 精炼处理→VD 精炼处理→连铸工艺生产 X70 管 线钢．管线钢主要成分见表 1． 表 1 某钢厂 X70 管线钢主要元素含量(质量分数) ％ C Si Mn P S 0.04 0.235 1.54 0.0095 0.003 2.1 取样及研究方法 为了分析该钢厂 X70 管线钢洁净度，在炼钢厂 生产中进行系统取样．一个浇次中，从第一炉开始， 连续取 6 炉试样，取样地点分别为铁水预处理站、 转炉终点、LF 处理前、LF 处理后、VD 精炼炉、中 间包、结晶器、铸坯． 将各工序所取金相试样粗磨、细磨和抛光后， 在德国产的 JENAVERT 显微镜下观察钢中显微夹 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.003