一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法
【專利摘要】一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法，屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)鐵水噴鎂加石灰脫硫預(yù)處理，噴鎂量0.25～0.5kg/t鋼，石灰加入量3～7kg/t鋼，扒渣時(shí)間7～10min；轉(zhuǎn)爐冶煉，出鋼溫度在1570℃～1600℃之間，出鋼時(shí)磷含量0.003～0.005wt％之間；LF精煉，終點(diǎn)硫含量在0.0006～0.001wt％之間；RH真空處理，結(jié)束時(shí)氫含量小于1.5ppm；板坯連鑄工藝完成。優(yōu)點(diǎn)在于：成本低、容易實(shí)現(xiàn)、工藝控制穩(wěn)定，易于推廣。
【專利說(shuō)明】
一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油化工領(lǐng)域，近年來(lái)發(fā)生的一些由于H2S存在發(fā)生設(shè)備損壞或破裂事故，使得人們對(duì)于H2S腐蝕環(huán)境下的容器用鋼的抗氫致裂紋(簡(jiǎn)稱HIC)性能提出了要求。
[0003]研究表明，氫致裂紋的起源點(diǎn)均為MnS夾雜物，同時(shí)裂紋絕大多數(shù)出現(xiàn)在心部，部分出現(xiàn)在表面的氫鼓泡下方，而在其他位置，幾乎未發(fā)現(xiàn)氫致裂紋。由此可見，心部的氫致裂紋是在MnS夾雜物與心部的疏松縮孔共同形成的特殊MnS+缺陷界面處萌生的。而心部的硬相組織、P偏析等缺陷不利于止裂，從而促使了氫致裂紋的擴(kuò)展，最終形成了嚴(yán)重的氫致裂紋缺陷。
[0004]使用連鑄板坯生產(chǎn)抗氫致裂紋容器鋼是目前普遍采用的手段，其成材率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模鑄，但連鑄板坯的心部缺陷呈線狀分布，這大大增加了 MnS+缺陷界面的出現(xiàn)幾率，也將使得板坯生產(chǎn)的抗氫致裂紋容器鋼容易出現(xiàn)裂紋缺陷?；趯?duì)氫致裂紋影響因素的確認(rèn)，本專利在成分設(shè)計(jì)及冶煉過(guò)程控制因素提出了幾個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，為生產(chǎn)屈服245MPa級(jí)別抗氫致裂紋容器鋼提出了重要的控制方向。
[0005]在抗氫致裂紋用鋼方面，有以下幾個(gè)資料公布:
[0006]沙慶云等人公布了一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法，申請(qǐng)?zhí)枮?01110179851.3，其公布了生產(chǎn)該種管線鋼的成分和乳制工藝，其碳含量在0.05-0.07%之間，Mn含量在1.05-1.25%之間。
[0007]李少坡等人公布了一種正火態(tài)抗酸性熱乳鋼板及其制備方法，申請(qǐng)?zhí)枮?01110335414.6，其公布了該鋼種成分及其制備方法，其碳含量在0.061-0.151%之間，Mn含量在0.5-0.99%之間。
[0008]成澤偉等人公布了一種RH-LF-VD精煉生產(chǎn)抗酸管線鋼的工藝，申請(qǐng)?zhí)枮?012102000737.9，其公布了利用轉(zhuǎn)爐煉鋼和RH-LF-VD精煉工藝控制鐵水成分，生產(chǎn)低碳、低硫的抗酸管線鋼。
[0009]田志紅等人公布了低碳抗酸管線鋼的制備方法，申請(qǐng)?zhí)枮?01310356491.9，其公布了該鋼種的冶煉方法和成分體系，其碳含量在0.025-0.045%之間，Mn含量在1.0-1.5%之間。
[0010]隋鶴龍等人公布了一種450MPa級(jí)抗氫致開裂壓力容器用鋼板及其生產(chǎn)方法，公布了該鋼種的成分體系和制作方法，其碳含量在0.13-0.14%之間，錳含量在0.9-0.95 %之間。
[0011 ]李云濤等人發(fā)表文章“高強(qiáng)度管線鋼的抗氫致裂紋性能，鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2008，12”，研究了不同成分體系對(duì)抗氫致裂紋的影響，其研究對(duì)象碳含量在0.06-0.12%之間，Mn含量在1.15-1.45%之間。
[0012]許少普等人發(fā)表文章“特厚抗氫致裂紋及抗層狀撕裂用Q345R鋼板的開發(fā)，2011年全國(guó)技術(shù)中心建設(shè)與新品開發(fā)研討會(huì)”，其公布了碳含量在0.12-0.16%之間，錳含量在
I.2-1.35%之間的Q345R-Z35的鋼種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法，解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)方法造成板坯心部缺陷大大增加了 MnS+缺陷界面的出現(xiàn)幾率高，使得板坯生產(chǎn)的抗氫致裂紋容器鋼容易出現(xiàn)氫致裂紋缺陷的問(wèn)題。
[0014]一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼，其中，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C: 0.1?0.14%;S1:0.15?0.4% ;Μη:0.8?1.0% ;P<0.006%;S<0.001%;Cr:0.1?0.3% ;余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0015]一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法，通過(guò)鐵水脫硫預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一 LF精煉一 RH真空處理一板坯連鑄工藝完成，具體步驟及參數(shù)如下:
[0016]1、鐵水預(yù)處理:使用噴鎂加石灰脫硫，噴鎂量0.25?0.5kg/t鋼，石灰加入量3?7kg/t鋼，扒渣時(shí)間7?1min;
[0017]2、轉(zhuǎn)爐:轉(zhuǎn)爐使用石灰55?70kg/t鋼，出鋼溫度控制在1570°C?1600°C之間，出鋼時(shí)磷含量0.003?0.005wt %之間；
[0018]3、LF精煉:LF加入石灰18?25kg/t鋼，鋁粒加入2?3kg/t鋼，終點(diǎn)硫含量在0.0006?0.0Olwt %之間；
[0019]4、RH精煉:RH真空處理時(shí)間在13?17min之間，結(jié)束時(shí)氫含量小于1.5ppm。
[0020]5、板坯連鑄:連鑄過(guò)程拉速穩(wěn)定，過(guò)熱度控制在20?30 °C之間。
[0021 ]本發(fā)明的內(nèi)容立足于以下:
[0022]碳元素是提高強(qiáng)度的最有效元素，但對(duì)于抗氫致裂紋容器鋼來(lái)說(shuō)，碳元素增加會(huì)造成偏析及心部疏松縮孔的增加，繼而造成鋼板心部質(zhì)量惡化，增加氫致裂紋的產(chǎn)生幾率。但如果將碳元素降低至極低的水平來(lái)保證抗氫致裂紋性能又是不經(jīng)濟(jì)的，因此本專利將碳元素控制在0.1?0.14 %之間，有效降低鋼還心部在凝固終點(diǎn)位置的包晶反應(yīng)。包晶反應(yīng)會(huì)造成鋼體積的收縮，在鋼坯心部的體積收縮會(huì)造成心部疏松、縮孔缺陷的增加，加上MnS在心部的聚集，MnS與疏松、縮孔在乳制過(guò)程中形成的MnS+缺陷界面，會(huì)造成氫致裂紋發(fā)生率的提高。因此將碳含量控制0.1?0.14%之間，可以在提高強(qiáng)度的同時(shí)，又控制了心部的缺陷。
[0023]錳元素也是較為經(jīng)濟(jì)的提高強(qiáng)度的元素，過(guò)高的錳元素會(huì)加重心部偏析，繼而增加了心部MnS夾雜物的生成幾率，也就增加了氫致裂紋的發(fā)生幾率。本專利設(shè)計(jì)中，將錳元素含量控制在0.8%-0.1%之間，在提高強(qiáng)度的同時(shí)，還減少心部MnS夾雜物的生成量。
[0024]本設(shè)計(jì)中，碳錳元素不足以使得鋼板強(qiáng)度達(dá)到屈服245MPa級(jí)別，因此需要加入另外一種即經(jīng)濟(jì)又可以提高強(qiáng)度的元素鉻(Cr)，鉻元素的設(shè)計(jì)含量在0.1%-0.3%之間，即能提高強(qiáng)度，又可以控制成本。
[0025]碳當(dāng)量是保證強(qiáng)度的最直接的指標(biāo)，本設(shè)計(jì)中，將碳當(dāng)量設(shè)計(jì)在0.3%-0.36%之間。
[0026]硫元素對(duì)抗氫致裂紋容器鋼來(lái)講是最大的有害元素，MnS是氫致裂紋產(chǎn)生的主要原因，將S含量越低越有利，但卻是不經(jīng)濟(jì)和不現(xiàn)實(shí)的，通過(guò)對(duì)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，本專利指出，將S含量降低至0.001%以下，是可以保證氫致裂紋不超標(biāo)的，同時(shí)又是可以實(shí)現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)的。
[0027]磷元素的偏析會(huì)造成珠光體的脆化，會(huì)造成氫致裂紋的擴(kuò)展，因此降低磷含量對(duì)控制氫致裂紋也是非常有效的，通過(guò)對(duì)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，本專利指出，將P含量降低至
0.006%以下，是可以保證氫致裂紋不超標(biāo)的，同時(shí)也是可以實(shí)現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)的。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0029]1、通過(guò)成分設(shè)計(jì)優(yōu)化和明確有害元素的最高含量，有利于生產(chǎn)出合格的屈服245MPa級(jí)別抗氫致裂紋容器鋼。
[0030]2、該工藝具有成本低、容易實(shí)現(xiàn)、工藝控制穩(wěn)定等特點(diǎn)，易于推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]生產(chǎn)屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼時(shí)，C:0.12%，S1:0.3%，Mn:0.95%，Cr:
0.2%,P:0.006%,S:0.0008 %，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。采用轉(zhuǎn)爐煉鋼-LF精煉-RH-連鑄的工藝路線，具體步驟及參數(shù)如下:
[0033]1、鐵水預(yù)處理:使用噴鎂加石灰脫硫，噴鎂量0.45kg/t鋼，石灰加入量5kg/t鋼，扒渣時(shí)間9min;
[0034]2、轉(zhuǎn)爐:轉(zhuǎn)爐使用石灰65kg/t鋼，出鋼溫度控制在1580°C ;出鋼時(shí)磷含量
0.005wt% ；
[0035]3、LF精煉:LF加入石灰23kg/t鋼，鋁粒加入2.5kg/t鋼;終點(diǎn)硫含量0.0006wt% ；
[0036]4、RH精煉:RH真空處理時(shí)間15min，結(jié)束時(shí)氫含量lppm;
[0037]5、板坯連鑄:連鑄過(guò)程拉速穩(wěn)定，過(guò)熱度為27°C ；
[0038]使用該工藝生產(chǎn)的屈服245MPa級(jí)抗酸容器鋼，其抗HIC性能檢驗(yàn)，CLR、CTR和CSR指標(biāo)均為O。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器鋼的冶煉方法，通過(guò)鐵水脫硫預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一 LF精煉一 RH真空處理一板坯連鑄工藝完成，其特征在于，具體步驟及參數(shù)如下: .1)鐵水預(yù)處理:使用噴鎂加石灰脫硫，噴鎂量0.25?0.5kg/t鋼，石灰加入量3?7kg/t鋼，扒渣時(shí)間7?I Omin; .2)轉(zhuǎn)爐:轉(zhuǎn)爐使用石灰55?70kg/t鋼，出鋼溫度控制在1570°C?1600°C之間，出鋼時(shí)磷含量0.003?0.005wt %之間； .3)1^精煉:1^加入石灰18?251^八鋼，鋁粒加入2?31^八鋼，終點(diǎn)硫含量在0.0006?.0.0Olwt %之間； .4)RH精煉:RH真空處理時(shí)間在13?17min之間，結(jié)束時(shí)氫含量小于1.5ppm; .5)板坯連鑄:連鑄過(guò)程拉速穩(wěn)定，過(guò)熱度控制在20?30°C之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其特征在于，生產(chǎn)出的屈服245MPa級(jí)抗氫致裂紋容器用鋼化學(xué)成分質(zhì)量百分比為，C: 0.1?0.14%; S1:0.15?0.4% ;Mn: 0.8?1.0 % ; P彡.0.006% ;S彡0.001% ;Cr:0.1?0.3%;余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C22C38/04GK106011594SQ201610539804
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】趙新宇, 秦麗曄, 鄒揚(yáng), 劉洋, 呂延春, 張躍飛, 張學(xué)峰, 柴玉國(guó), 王海寶, 樊艷秋, 甄新剛, 王玉龍, 朱志遠(yuǎn), 關(guān)春陽(yáng)
【申請(qǐng)人】首鋼總公司