转炉连铸生产石油管坯45MnCrMo的试制

转炉连铸生产石油管坯45MnCrMo钢的试制卢秉军禹文涛（辽宁本溪，117000,本钢板材股份有限公司技术中心特钢研究开发所）[摘要]介绍了转炉+LF+RH+连铸+连轧生产石油管坯45MnCrMo钢的生产工艺。产材规格￠200，标准成分为（%：0.43~0.48C，0.15~0.35Si，0.95~1.15Mn，0.95~1.15Cr，0.20~0.25Mo）。通过工艺控制，转炉冶炼生产的45MnCrMo钢纯净度高，残余元素及气体含量低，完全满足石油管坯用钢要求。本钢的转炉+LF+RH+连铸+连轧工艺可以进行其它高均质纯净特殊钢的生产。[关键词]转炉RH连铸45MnCrMoTrialproductionof45MnCrMosteelslabsforpetroleumpipelinesteelbymeansofconverterpluscontinuouscastingprocessLUBingjunYUWentao(BenxiLiaoning,117000,SpecialSteelResearchandDevelopmentInstituteofTechnologyCenterofBengangSteelPlatesCo.,Ltd.)Abstract:Thispaperintroducestheproductiontechnologyforproducing45MnCrMosteelslabsforpetroleumpipelinesteelbymeansofconverter+Lf+RH+continuouscasting+hotrollingroute.Theproductsizeis∮200andstandardcompositionsare(%:0.43—0.48C;0.15—0.35Si;0.95—1.15Mn;0.95—1.15Cr;0.20—0.25Mo)respectively.Throughtechnologicalcontrol,the45MnCrMosteelproducedbyconvertersmeltinghashighpurityandlowresidualelementsandlowgascontent.Itfullymeetstheneedsofsteelslabsforpetroleumpipelinesteel.Thetechnologicalrouteofconverter+Lf+RH+continuouscasting+hotrollingcanbeusedtoproduceotherkindsofspecialsteelwithhighhomogeneouspurity.Keywords:converter,RH,continuouscasting,45MnCrMo45MnCrMo属于石油管坯钢，经穿管后用于生产石油钻铤。由于其轧制的钢管为厚壁管，轧制变形量小，所以管坯芯部质量如疏松、缩孔、夹杂物等冶金质量问题是产生管体内表面裂纹、小针孔等缺陷的根本原因。本钢板材股份有限公司采用了150吨转炉冶炼并配给LF和RH双功位精炼及350×470断面连铸机生产工艺试制了45MnCrMo钢，钢水纯净度得到有效提高，P≤0.014％，S≤0.005％，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.005％,［O］≤15×10-6，该工艺生产的石油管坯钢能有效控制连铸管坯中间裂纹的产生和改善连铸坯的表面质量，经检验各项理化指标完全满足石油管坯质量要求。1工艺设备特点工艺路径：铁水脱硫→复吹转炉→LF→RH→矩形坯铸机→800/650棒材连轧机组→保温铁水预处理使用镁作为脱硫剂。转炉为150吨氧气顶-底复吹方式，底部气体采用氮气或氩气供气，配合顶部喷吹氧枪、底部采用6支供气元件。采用这种工艺，大大强化了炉内反应的动力学条件，可以收到良好的冶炼效果和经济效益。转炉采用全铁水冶炼，石灰为活性灰，转炉本身通过一级计算机控制、二级计算机实现静态模型并用副枪校正完成动态模型，实现转炉炼钢的自动化。LF炉通过电弧加热制造高碱度还原渣，促进冶金反应精炼钢液。钢包底部吹入惰性气体进行钢液搅拌，保证温度和合金成分均匀。配备喂丝设备，终脱氧采用夹杂物变性钙处理。从德国TM公司引进的RH－TB真空顶枪吹氧技术，是当今国际最先进的真空冶炼技术。该技术可以有效地除掉钢水中的氢、氮、氧气等有害气体，将钢水中的碳脱到最低限度，从而净化钢水，提高钢材质量。连续铸机采用达涅利设备，一机四流，全过程保护浇注，结晶器安装电磁搅拌器，在液芯最后阶段投入机械轻压下技术。800/650棒材连轧机组采用的是VIAPOMINI轧机设备，该轧制生产线采用了近5年来轧机生产和已证明的轧制技术，包括轧制过程自动化控制，定径技术和低温精轧工艺。2冶炼工艺2.1转炉冶炼生产工艺转炉冶炼前铁水经镁基喷粉脱硫预处理后扒净渣，入炉铁水硫含量≤0.010%，渣厚20～30mm。早化渣、化透渣，形成温度较高、碱度较高、流动性良好的前期渣，便于前期脱P、脱C，冶炼中期适当提高枪位，控制脱碳速度，利用溶池搅拌强烈条件提高脱硫效率。转炉按终点[C]≥0.15%、终点氧＜800ppm控制。出钢前进行钢包底吹氩，出钢采用挡渣标挡渣，严格控制转炉下渣量，要求钢包渣量≯90mm。保证钢包净空在300～500mm。出钢过程中采用铝锰钛及硅铝钡锶钙脱氧，控制钢包[Als]=0.01~0.03%。钼铁随废钢加入，硅锰、高锰、高铬合金在出钢1/3时陆续加入，合金收得率按90~92%控制。合金化考虑增碳、硅，2.2LF生产工艺钢包到处理位后进行测温定氧，根据定氧值加铝球调[Als]至0.03~0.04%[1]，然后进行3~5min升温化渣(化渣过程中加电石控制埋弧)，化渣后取样。LF采用石灰造渣，造渣过程中加铝球、电石、硅铁粉进行扩散脱氧。造渣要求渣量应满足精炼效果要求，白渣保持时间不小于5min。炉渣颜色转白后进行合金化，LF离站前碳、锰、铬、硅、钼按规程目标成分控制。成分合格后进行钙处理，每炉喂CaSi线200米，钙处理后软吹氩时间按15~20min控制，以保证夹杂物的去除效果。为保证中包合理的过热度，连浇第一炉LF离站温度按1579±5℃控制，连浇其它炉次按1569±52.3RH生产工艺RH精炼前≥1590℃，RH进行脱气处理，并进行合金微调。RH预抽真空，大泵抽真空5分后采用小泵抽真空，小泵抽真空时间≥20分钟，其中压力小于100pa时间≥15分钟，RH处理过程中适当加铝球调整[Als]。RH处理时间30~40min，循环后期按每分钟降1℃控制温度。RH复压后根据温度进行吹氩2.4连铸生产工艺保证中包烘烤时间大于2小时，要求中包温度大于1150℃。做好结晶器保护渣、中包渣的干燥和防潮保护。做好中包密封，开浇前进行中包氩气吹扫，做好大包长水口密封。中包渣要勤加入，严禁钢液面裸露。采取浸入式浇注，保证浸入水口浸深120mm。开浇吨位按18吨控制，严格控制大包下渣，中间包钢液温度1509~1529℃，合理使用二冷水制度，严格按中包过热度控制拉速，拉速范围为0.56~0.62m/min。开启结晶器电磁搅拌器（M-EMS），电磁搅拌电流4803化学成分本次试制共生产两炉，进行连续浇注拉坯。实际化学成分见表1表145MnCrMo钢化学成分要求、控制范围和成品分析结果，2炉，%成分CSiMnPSCrMoNiCuAs+Sn+Pb+Sb+Bi标准0.43~0.480.15~0.350.95~1.15≤0.025≤0.0200.95~1.150.20~0.25≤0.25≤0.20内控0.43~0.480.17~0.320.97~1.13≤0.020≤0.0200.97~1.130.20~0.25≤0.15≤0.15目标0.450.251.05≤0.020≤0.0201.050.22≤0.10≤0.10成品10.450.241.030.0140.0051.010.220.010.02≤0.005成品20.440.231.050.0120.0041.070.220.010.02≤0.005化学成分控制准确，由于采用全铁水冶炼，钢中残余元素Ni、Cu等含量低，五害元素之和≤0.005%，可以有效避免中间裂纹的产生。4连铸坯低倍检验根据GB/T226采取冷酸腐蚀方法进行显示，参照YB/T153-1999《优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图》评级，其中等轴晶率按照短轴实际测量尺寸计算评级。矩型坯实际长度470~477cm，实际宽度345~352cm。连铸坯激冷层在60~100mm之间，柱状晶形态明显，由于内外弧冷却强度差异造成偏晶现象，等轴晶细小均匀，等轴晶率达到40%以上。没有发现中心裂纹、中间裂纹等缺陷，但是5轧制工艺连铸坯满足热装条件（≥650℃）加热炉为三段步进式加热，以高炉、焦炉混合煤气为燃料，冷态装料能力为120t/h，加热温度：1150～1200℃，芯部和表面的温度差为20～30℃，钢坯头尾温度差为+20～30℃。采用二辊可逆式￠800×1850mm初轧机开215×245预备方，开轧温度≥1150℃。终轧温度≥900℃。用900吨大剪剪切，￠650连轧机产￠200，最后由六辊棒材矫直机矫直。直径公差按Φ200±1.00mm控制，每米弯曲度满足2mm/m。钢材冷却到6006低倍组织和非金属夹杂按照GB226-91和GB1979-80标准规定，将45MnCrMo钢材试片酸浸后进行低倍组织检验，检验结果为一般疏松0级，中心疏松1级，偏析0级，点状偏析0级。无白点、裂纹、翻皮等其它缺陷。。非金属夹杂按照GB10561中JK图评级，检验结果见表2。表245MnCrMo钢非金属夹杂物评定级别及检验结果，2炉项目A粗A细B粗B细C粗C细D粗D细标准≤2.0≤2.5≤2.0≤2.5≤2.0≤2.5≤2.0≤2.5检验结果0.5~1.01.0~1.50.51.0000~1.00采取了LF、RH双功位，夹杂物级别明显减小，但是由于实行了钙处理，点状夹杂物出现率仍较高。7气体含量试制时对钢水的氢含量变化和钢材上气体含量进行了测定，见表3。表345MnCrMo钢气体含量变化，2炉，×10-6定氢仪[H][H]含量[O]含量取样位置氩前氩后RH后材上取样材上取样第一炉36.30.80.615第二炉4.35.11.10.514经RH真空循环后，钢水中氢含量明显减少，钢材上氢含量≤0.6×10-6，避免了白点等缺陷的产生。钢材上氧含量≤15×10-6，钢中氧化物夹杂明显减少。8结语8.1从45MnCrMo钢材上高倍夹杂物检验上可以看出，为了保证连铸工艺顺利拉坯采用了钙处理工艺，但是造成点状夹杂物出现率过高。需进一步完善软吹氩工艺，确保铝酸钙从钢液中去除。8.2转炉+LF+RH+矩型坯工艺生产的45MnCrMo钢材上低倍组织纯净，气体含量低，完全满足石油管坯的要求。8.3转炉+LF+RH+矩型坯工艺成本低、效率高，具有很高的社会效益和经