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CN111455277A - 一种极低成本psl1厚规格出口管线钢生产方法 - Google Patents

一种极低成本psl1厚规格出口管线钢生产方法 Download PDF

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CN111455277A
CN111455277A CN202010406856.4A CN202010406856A CN111455277A CN 111455277 A CN111455277 A CN 111455277A CN 202010406856 A CN202010406856 A CN 202010406856A CN 111455277 A CN111455277 A CN 111455277A
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steel
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continuous casting
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吴俊平
方磊
姜金星
杜海军
员强鹏
殷杰
刘帅
刘梦冉
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Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，涉及钢铁冶炼技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.085%～0.17%，Si：0.15%～0.35%，Mn：0.60%～1.50%，P≤0.020%，S≤0.0080%，Nb≤0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr：0.30%～0.35%，Al：0.015%～0.050%，余量为Fe和杂质；采用包晶钢合金设计思路和纯净钢冶炼工艺、TMCP轧制技术，采用大倒角结晶器并进行二次倒角，获得产品满足API等国际石油钢管性能要求，降低了生产成本。

Description

一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法。
背景技术
随着我国经济发展，钢材用量日益增加，钢厂规模也日益壮大。目前，我国粗钢产量达到10亿吨以上，约占世界钢产量的60％，钢铁业的发展也促进了我国钢厂之间竞争激烈，同时钢材质量也稳定提升。国家为了提高我国钢铁企业在世界范围内的竞争力，对高档次钢材尤其是特殊品种类别的合金钢实施退税政策，按吨钢价格的13％进行退税，因此，各个企业对退税品种进行了深入研究，降低成本提高质量，力争开拓国际市场。
处于长江经济带区域的钢厂，地理优势明显，但缺乏矿山，原料进口，出口运输成本给企业对外竞争带来巨大压力，在国家优惠政策的指引下，发展低成本高质量的品种合金钢出口，对企业站稳世界供应链中重要环节制关重要。铬元素在合金中属于价格最便宜的元素，采用高铬元素设计出口产品成本最低，对铬退税的超低本制造进行不断研发生产高质量含铬厚规格的PSL1管线钢，能够为企业在国际钢铁行业的进一步发展提供强有力的保障。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.085％～0.17％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.60％～1.50％，P≤0.020％，S≤0.0080％，Nb≤0.040％，Ti：0.006％～0.020％，Cr：0.30％～0.35％，Al：0.015％～0.050％，余量为Fe和杂质；
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.015％；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1640～1680℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度≤0.3mbar，真空处理时间≥15min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间≥15min；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级或更好，产品过热度25～35℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.6～1.0m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为70～80bar，二次倒角尺寸13～15mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1100±10℃，均热时间≥40min；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，入水温度控制在(Ar3+20)℃，返红温度控制在500～600℃，辊速控制在0.3～1.0m/s，加速度控制在0.003～0.012m/s2。
技术效果：本发明研究出一种适合制造B～X56级别PSL1管线钢的极低成本设计方案以及制造方法，采用包晶钢合金设计思路和纯净钢冶炼工艺、TMCP轧制技术，提高铸坯表面质量，得到以铁素体+珠光体为主的组织类型，产品经性能检验，强度与韧性匹配良好，满足了API等国际石油钢管性能要求，降低了生产成本。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.085％～0.13％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.20％～1.50％，P≤0.015％，S≤0.0060％，Nb≤0.040％，Ti：0.006％～0.020％，Cr：0.30％～0.35％，Al：0.015％～0.050％，余量为Fe和杂质。
前所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.013％～0.15％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.90％～1.20％，P≤0.015％，S≤0.0060％，Nb≤0.040％，Ti：0.006％～0.020％，Cr：0.30％～0.35％，Al：0.015％～0.050％，余量为Fe和杂质。
前所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15％～0.17％，Si：0.15％～0.25％，Mn：0.60％～0.90％，P≤0.015％，S≤0.0030％，Nb≤0.040％，Ti：0.006％～0.020％，Cr：0.30％～0.35％，Al：0.015％～0.050％，余量为Fe和杂质。
前所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，产品厚度规格20～60mm，产品钢级按API标准为L245M或BM～L390M或X56M级别，API标准不要求低温落锤性能。
前所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，厚度规格26mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.135％，Si：0.23％，Mn：0.86％，P：0.015％，S：0.0050％，Nb：0.023％，Ti：0.016％，Cr：0.31％，Al：0.021％，余量为Fe和杂质；
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S：0.010％；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1672℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度0.1mbar，真空处理时间19min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间17min；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级，产品过热度29℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.8m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为77bar，二次倒角尺寸15mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1106℃，均热时间43min；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，入水温度控制在786℃，返红温度控制在580℃，辊速控制在0.9m/s，加速度控制在0.010m/s2。
前所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，厚度规格39mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.163％，Si：0.23％，Mn：1.33％，P：0.015％，S：0.0040％，Nb：0.003％，Ti：0.017％，Cr：0.32％，Al：0.036％，余量为Fe和杂质；
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S：0.012％；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1650℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度0.1mbar，真空处理时间16min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间21min；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级，产品过热度29℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.65m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为73bar，二次倒角尺寸13mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1107℃，均热时间41min；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，入水温度控制在771℃，返红温度控制在519℃，辊速控制在0.3m/s，加速度控制在0.005m/s2。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中C可以有效提高钢的强度，同时碳的成本最低，有效降低了合金成本；Mn可以起到固溶强化作用，同时能形成硫化物，减轻硫的危害，Mn会在奥氏体中聚集，提高奥氏体的稳定性；Nb可以显著提高奥氏体再结晶温度，增加未再结晶区变形，形成碳氮化铌细化组织晶粒度，根据客户的低温冲击性能要求进行适当添加或不加；Cr可以提高淬透性及产品的强度，但Cr含量偏高，会造成组织转变不稳定，造成力学性能波动；
(2)本发明中成分设计满足铬退税的国家合金退税要求，采用铬退税方式进行合金设计的理念有效降低了合金成本设计，降低了产品的制造成本，并保证了产品的质量要求；
(3)本发明中采用包晶钢成分设计，通过碳含量提高产品强度，保证了产品强度的稳定，同时大幅度降低了产品成本；
(4)本发明中冶炼工艺设计保证了产品洁净度及铸坯低倍质量，成分稳定是保证产品性能的基本要求，通过冶炼工艺控制，实现了产品性能的稳定性；
(5)本发明中采用高过热度、低水量控制及快拉速方式，保证了水平段的动态轻压下，改善了铸坯表面质量，采用五孔水口稳定了洁净器流场，铸坯洁净度及表面质量都稳定提高，采用大倒角结晶器并进行二次倒角，有效解决了厚规格铸坯的边角部裂纹情况，通过铸坯堆冷及每炉试轧，保证了铸坯表面检查，解决了管线钢表面裂纹的危害，保证了包晶钢成分设计管线钢方案得到实施；
(6)本发明中通过低温奥氏体化工艺及轧制冷却技术，较低的奥氏体化温度不但节约了加热能源降低成本，同时有效细化了组织晶粒度，满足低温冲击性能的稳定，克服了高Cr合金组织转变不稳定的缺点，实现了产品强度与韧性的匹配，产品市场通用性强。
附图说明
图1为本发明实施例1产品的厚度方向心部金相组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，厚度规格26mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.135％，Si：0.23％，Mn：0.86％，P：0.015％，S：0.0050％，Nb：0.023％，Ti：0.016％，Cr：0.31％，Al：0.021％，余量为Fe和杂质。
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S：0.010％；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1672℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度0.1mbar，真空处理时间19min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间17min，有效提高钢水纯净度；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级，产品过热度29℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.8m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为77bar，二次倒角尺寸15mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1106℃，均热时间43min，充分发挥合金的强化作用；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，有效细化组织晶粒度，入水温度控制在786℃，返红温度控制在580℃，辊速控制在0.9m/s，加速度控制在0.010m/s2，保证组织转变完全，确保强度与韧性的匹配。
实施例2
本实施例提供的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，厚度规格39mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.163％，Si：0.23％，Mn：1.33％，P：0.015％，S：0.0040％，Nb：0.003％，Ti：0.017％，Cr：0.32％，Al：0.036％，余量为Fe和杂质。
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S：0.012％；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1650℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度0.1mbar，真空处理时间16min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间21min，有效提高钢水纯净度；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级，产品过热度29℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.65m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为73bar，二次倒角尺寸13mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1107℃，均热时间41min，充分发挥合金的强化作用；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，有效细化组织晶粒度，入水温度控制在771℃，返红温度控制在519℃，辊速控制在0.3m/s，加速度控制在0.005m/s2，保证组织转变完全，确保强度与韧性的匹配。
实施例1与实施例2的产品力学性能如下表：
Figure BDA0002491654680000061
如图1所示，本发明采用转炉冶炼、LF脱硫合金化，RH真空处理，经连铸浇铸得到低倍组织满足曼标2级或更好的铝镇静钢，采用大倒角结晶器并进行二次倒角，减少铸坯边角部裂纹；通过1110±10℃的奥氏体化技术，降低原始奥氏体晶粒度，采用TMCP轧制工艺及ACC冷却技术，获得的产品组织主要以铁素体和珠光体为主，产品性能在强度与韧性方面匹配优良，符合API标准中B～X56级不含低温落锤性能的PSL1管线钢板性能。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.085%～0.17%，Si：0.15%～0.35%，Mn：0.60%～1.50%，P≤0.020%，S≤0.0080%，Nb≤0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr：0.30%～0.35%，Al：0.015%～0.050%，余量为Fe和杂质；
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.015%；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1640～1680℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度≤0.3mbar，真空处理时间≥15min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间≥15min；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级或更好，产品过热度25～35℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.6～1.0m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为70～80bar，二次倒角尺寸13～15mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1100±10℃，均热时间≥40min；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，入水温度控制在（Ar3＋20）℃，返红温度控制在500～600℃，辊速控制在0.3～1.0m/s，加速度控制在0.003～0.012m/s2。
2.根据权利要求1所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.085%～0.13%，Si：0.25%～0.35%，Mn：1.20%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.0060%，Nb≤0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr：0.30%～0.35%，Al：0.015%～0.050%，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.013%～0.15%，Si：0.20%～0.30%，Mn：0.90%～1.20%，P≤0.015%，S≤0.0060%，Nb≤0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr：0.30%～0.35%，Al：0.015%～0.050%，余量为Fe和杂质。
4.根据权利要求1所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%～0.17%，Si：0.15%～0.25%，Mn：0.60%～0.90%，P≤0.015%，S≤0.0030%，Nb≤0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr：0.30%～0.35%，Al：0.015%～0.050%，余量为Fe和杂质。
5.根据权利要求1所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：产品厚度规格20～60mm，产品钢级按API标准为L245M或BM～L390M或X56M级别，API标准不要求低温落锤性能。
6.根据权利要求5所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：厚度规格26mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.135%，Si：0.23%，Mn：0.86%，P：0.015%，S：0.0050%，Nb：0.023%，Ti：0.016%，Cr：0.31%，Al：0.021%，余量为Fe和杂质；
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S：0.010%；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1672℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度0.1mbar，真空处理时间19min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间17min；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级，产品过热度29℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.8m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为77bar，二次倒角尺寸15mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1106℃，均热时间43min；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，入水温度控制在786℃，返红温度控制在580℃，辊速控制在0.9m/s，加速度控制在0.010m/s2。
7.根据权利要求5所述的一种极低成本PSL1厚规格出口管线钢生产方法，其特征在于：厚度规格39mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.163%，Si：0.23%，Mn：1.33%，P：0.015%，S：0.0040%，Nb：0.003%，Ti：0.017%，Cr：0.32%，Al：0.036%，余量为Fe和杂质；
具体包括如下步骤：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S：0.012%；
S2、采用顶底复吹技术进行转炉冶炼，出钢温度1650℃，出钢进行强脱氧合金化，满足产品成分要求；
S3、LF炉进行脱硫及合金化操作，满足产品成分要求；
S4、RH炉进行真空处理操作，真空度0.1mbar，真空处理时间16min，真空处理结束后采用无缝钙线进行钙处理，钙处理后静搅时间21min；
S5、真空处理后的钢水进行连铸浇铸，采用动态轻压下及电磁搅拌技术，确保低倍组织采用曼标评级2级，产品过热度29℃，采用五孔水口确保流场稳定，拉速控制在0.65m/min，采用弱冷模型进行连铸配水，确保动态轻压下在连铸机水平段进行压下，连铸铸坯采用大倒角34°结晶器拉钢，出扇形段后进行二次倒角，二次倒角压力设定为73bar，二次倒角尺寸13mm，铸坯出结晶器后堆冷24h，对铸坯进行表检确认后按炉次试轧，钢板表面质量稳定后进行批量轧制；
S6、奥体化温度1107℃，均热时间41min；
S7、采用二阶段轧制工艺进行轧制，入水温度控制在771℃，返红温度控制在519℃，辊速控制在0.3m/s，加速度控制在0.005m/s2。
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