海洋管线用10MnVNbNiMos钢的生产实践

2022-12-17 09:02马全峰

工业加热 2022年11期

马全峰

(天津钢管制造有限公司炼钢厂，天津 300301)

管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类，从油气输送管的发展趋势、管线铺设条件、主要失效形式和失效原因综合评价看，不仅要求管线钢有良好的力学性能，还应具有大口径、可焊接性、耐严寒低温、耐腐蚀性、抗海水和HIC等性能。海洋管线管这种工作环境恶劣，线路长，又不易维护，对钢材质量要求非常严格。海洋管线管成分设计上要尽量降低钢材中杂质元素P、S、O、N、H等含量，炼钢过程除了按成分设计要求精确控制外，还要尽可能去除钢中非金属夹杂物，提高钢的纯净度[1-3]。

1 10MnVNbNiMos钢成分及工艺设计

海洋管线用10MnVNbNiMos钢需满足抗腐蚀性能、良好的焊接性能，因此，除基本化学元素要求外，还需满足w(P)≤0.015%、w(S)≤0.003%，CEpcm：0.17%～0.21%。另外，四象限夹杂物A类、B类、C类、D类均要求≤1.5级，(A+B+C+D)粗细系总和要求≤4.0(见表1)。

表1 10MnVNbNiMos钢的化学成分要求 %

2 生产工艺控制

2.1 废钢和铁水要求

为满足不同品种钢冶炼需要，天津钢管铁水实行分级管理，电炉冶炼10MnVNbNiMos钢要求使用一级铁水(见表2)。

表2 铁水主要成分的要求 %

根据成分设计要求，为实现快速冶炼防止冶炼周期长钢水增氮多、快速脱磷至0.010%以下，电炉冶炼10MnVNbNiMos钢采用两篮料加一罐铁水配料方案，废钢比率在60%以上。

由于废钢比率大，为保证钢种性能、成分满足要求，废钢残余元素和五害元素越低越好，通过选用优质外购废钢和厂内返回非铬钼废钢，确保残余元素和五害元素满足成分设计要求。

2.2 电炉工艺控制

电炉脱磷采用石灰和白云石，石灰加入量3.5～4.5 t每炉，白云石0.5～1.0 t每炉，利用炉壁超音速KT氧枪吹开炉渣直接氧化钢液脱碳脱磷，同时利用碳抢造好泡沫渣，增大渣-钢接触面积，加强渣-钢界面脱磷反应。电炉出钢采用留钢留渣操作，对早期石灰熔化，提前造好泡沫渣，有利于早期低温机快速脱磷。

电炉出钢操作及炉后脱氧剂、渣料加入情况：出钢温度≥1 650 ℃，严禁下渣及严重过氧化出钢，铝块约200 kg/炉，硅钙钡约150 kg/炉，石灰约700 kg/炉，精炼渣约300 kg/炉。表3为电炉渣样成分，表4为电炉融清样P、S含量。

表3 电炉渣样成分控制 %

表4 电炉融清样P、S含量 %

2.3 LF炉工艺控制

电炉出钢后直接进入LF炉，分两批次加入石灰5～8 kg/t钢覆盖钢水面，保证电极埋弧效果，减少增氮。表5为LF炉终渣成分，过程使用铝粒、硅铁粉等进行渣面脱氧，造高碱度低氧化性渣，白渣保持时间≥30 min。

表5 LF炉终渣成分控制 %

2.4 VD工艺控制

VD极限真空度20～25 Pa，在真空度<67 Pa下，保高真空时间≥20 min，对钢水进行充分脱气处理，然后喂入铝丝、钙丝，软吹>20 min，保证钙处理生成的夹杂物充分上浮去除。

2.5 连铸工艺控制

连铸采用全程保护浇注、高振频小振幅、结晶器电磁搅拌、恒拉速等技术，确保铸坯质量合格。Φ270 mm断面10MnVNbNiMos钢种连铸二冷比水量情况见表6，结晶器振动参数设定情况见表7，保护渣理化指标情况见表8。熔点1 155±30 ℃,黏度0.36±0.06 Pa·s。

表6 Φ270 mm断面10MnVNbNiMos钢种连铸二冷比水量控制表

表7 Φ270 mm断面10MnVNbNiMos钢种结晶器振动参数设定表

3 实践效果分析

10MnVNbNiMos钢种成分控制情况见表9。其中，10MnVNbNiMos钢种C、Mn的偏析情况如图1、图2所示。8炉铸坯轧制Φ219.10 mm×25.40 mm规格钢管后取样：A类、B粗、C类、D粗夹杂四象限评级全部0级，B细3个1.0级、其他全部0.5级，D细全部0.5级(见表10)，评级情况如表11所示。