论文部分内容阅读
抗酸管线钢主要用于输送含有H2S等酸性介质的石油和天然气。其特殊的使用环境,需要管线钢有非常稳定的高性能。通过设计冶炼工艺路线,采用超低硫冶炼技术可以有效控制A类夹杂物。但条串状CaO-Al2O3夹杂物的控制却一直是国内外管线钢冶炼的难点,同时,此类夹杂物严重影响管线钢的抗氢致裂纹性能(即HIC性能)。传统工艺强调采用钙处理工艺进行夹杂物改性,但如何精细化控制CaO-Al2O3系列夹杂物的研究并不多。太钢公司是中石油等企业所使用耐酸管线钢的主要制造单位之一。本文针对太钢耐酸管线钢的冶炼工艺流程,系统分析了各项工艺控制参数的作用,并针对铁水预处理工序、精炼工序,管线钢硫含量、钙含量和夹杂物类型分别进行了分析。同时对钙处理后的钙含量变化、夹杂物变化、夹杂物变性处理等方面进行了研究。通过在太钢实际生产条件下的研究结果表明,在低硫冶炼工艺条件下,高碱度强还原性精炼渣和钢液之间发生了反应。钢中夹杂物按照MnO和SiO2→Al2O3→CaO-Al2O3-MgO→CaO-Al2O3-CaS 的顺序转变。在钙处理过程中,随着钙含量提高,夹杂物中的CaS、CaO含量增加,同时Al2O3含量减少,并最终在铸坯中形成簇群状CaO-Al2O3-CaS、CaS-CaO等类型的复合夹杂物。研究结果表明,在硅钙线质量不变、冶炼成分控制相对稳定的情况下,适宜的硅钙线喂入量决定了夹杂物形态,硅钙线喂入量不足或过量都容易导致钢材产品的质量问题。在研究夹杂物转变的基础上,本课题分别对LF精炼过程、RH精炼过程、钙处理过程及连铸过程中的夹杂物转变进行了热力学讨论,形成了热力学模型。结合前人对钙处理工艺的研究,根据相关的热力学和动力学数据,建立了钙处理过程中钢包流场模型、钙的汽化模型以及夹杂物转变反应模型。通过CFX流体计算软件将三个模型进行耦合计算,分别计算了 RH软吹过程钢包流场特点,钙处理过程中钙含量变化以及夹杂物变化过程。模拟计算钙处理过程中钙含量变化与实测数据基本一致。模拟计算钙处理过程钢中各类夹杂物浓度变化以及类型与实际试验炉次数据基本一致。依据模型计算结果,将硅钙线的喂入量由400m/炉(0.51 1Kg/t钢)调整为 600m/炉钢(0.767Kg/t 钢)。根据以上研究,分析清楚了夹杂物在不同工艺过程中的变化。通过模型计算,确定了实际生产中硅钙线的喂入量参数,较为准确的控制钢中夹杂物形态,管线钢质量的受控程度得到很大提高,有效控制了 HIC的发生。同时为太钢不锈钢等品种钢的纯净度控制提供了思路,提高了太钢产品竞争力。