5洛阳会议中厚板-王新华.

优质中厚板洁净钢生产工艺技术王新华2015年5月1、钢中杂质组元对中厚板性能影响2高强度：成分（C、Mn、Nb、V等）；组织控制（TMCP）；高韧性（低温）：低硫、磷、氧含量；细晶粒组织。焊接性能：碳、硫、夹杂物控制；抗层状撕裂性能；耐大线能量焊接。抗HIC、SCC性能：超低硫、非金属夹杂物控制；碳、磷、锰偏析控制。硫对钢板性能的影响3延伸率面缩率韧－脆断口转换温度0℃冲击韧性小沢幸正，鉄と鋼，63（1977），s7134沿MnS夹杂物生成的裂纹(超声波探伤不合)MnS夹杂物微细裂纹5非金属夹杂物热膨胀系数MnS热膨胀系数最大硫对钢板抗HIC性能影响6H2S=2H++S2-在钢管内壁表面发生电化学腐蚀反应：•Fe-2e=F2+•2H+2e=2HHH•在钢-夹杂物界面空隙处：2H=H2•H2压力增大导致裂纹产生。裂纹沿中心偏析造成的富P、Mn的硬化带传播。防止HIC对策7防止氢侵入添加Cu、Ni、Cr、W防止氢侵入并稳定腐蚀产物：Cu：0.20％～0.30％（PH＝5）Cu：0.50％～0.60％（PH＝4.5）Ni：0.20％左右（PH＝3.8）防止氢致裂纹产生降低钢[S]和T[O]含量以减少夹杂物数量和大小；钙处理对钢中硫化物夹杂进行改质（夹杂物形态控制）。防止氢致裂纹扩展（减少中心硬化组织）降低[C]、[Mn]、[P]含量降低铸坯中心偏析（采用轻压下、电磁搅拌等）轧制后加强冷却磷对钢板性能影响低温冲击韧性寒地用桥梁、管线；LNG容器。抗HIC性能（裂纹沿富磷偏析带扩展。8氢、氧的影响氢的影响：厚板中心开裂（超声波探伤不合）；抗HIC性能。氧的影响（氧化物类夹杂物）：焊接裂纹（层向撕裂、焊接热影响区探伤不合）；抗HIC性能。9中厚板中条串状夹杂物（B类）101112低硫、超低硫含量控制造船板、桥梁板等≤0.0050％低温容器(LNG储罐)≤0.0010％[1]高强度厚壁管≤0.0020％[3]低温管线≤0.0020％[3]管线钢板抗HIC管线≤0.0005％[1]海洋平台≤0.0020％[2]抗层向撕裂厚板≤0.0010％[4][1]加藤惠之，塗嘉夫，鋼中酸素の低减技術の現状と今後的展望，大量生產規模における不純物元素の精炼限界，日本鉄鋼協会高温プロセス部会，日本学术振兴会制鋼第19委员会反应プロセス研究会，1996年3月，p.26[2]K.Tanizawa,H.Okumura,etal.,TheMassProductionofHighPuritySteelbyVacuumKimitsuInjectionProcess,ProceedingsofthesixthInternationalIronandSteelCongress,1990,Nagoya,ISIJ,Vol.3,p.611[3]植森龍治，高性能厚鋼板の技術動向－介在物制御の進步とともに－，第182183回西山記念技術講座，2005年，ISIJ,p91[4]Y.SahaiandT.Emi,TundishTechnologyforCleanSteelproduction,WorldScientificPublishingCo.,Newjersey,2008,p.1313管线钢洁净度控制：希望做到；：应该做到；：必须做到。管线用途炼钢高强度厚壁管低温管线腐蚀环境用管线[S]≤0.005%-[S]≤0.001%[P]≤0.02%-[P]≤0.01%[P]≤0.005%--[H]≤1.5ppm高纯净化[N]≤40ppm钙处理[Ca]：10～35ppm低碳化[C]≤0.10%[C]≤0.05%夹杂物控制中心偏析控制化学成分精确控制植森龍治，第182183回西山記念技術講座，2004年，p9114142、低硫、超低硫钢冶炼工艺脱硫脱硫脱氢控制回硫铁水脱硫预处理采用KR152000年以来，各钢铁公司开始将喷粉脱硫改为机械搅拌脱硫。目前几乎全部采用KR工艺，该工艺能够利用廉价石灰高速脱硫，扒渣容易，增加了低硫钢产量。国内铁水脱硫预处理I.1980~1995:喷吹CaC2-CaO或CaO-CaF2；II.1996~2005:喷吹Mg或Mg-CaO；III.2006~:机械搅拌(KR)。处理后铁水[%S]KRtreatmentInjectingMg[S]i:0.025~0.075%Mg消耗:1.1kg/t(平均)国内某钢厂KR脱硫与喷吹Mg脱硫效果比较KR[S]i:0.025~0.075%脱硫剂:6.2kg/t(平均)搅拌速率:96rpm(平均)炉次炉次处理结束平均[S]含量比较1819国内某钢厂KR脱硫处理结束硫含量与脱硫剂消耗关系20炉外精炼深脱硫(CaO)＋2/3[Al]＋[S]＝(CaS)＋1/3(Al2O3)G＝－31688－11.47T[1]有利于脱硫的热力学条件：提高温度；采用低aAl2O3、低aCaS、高aCaO的渣系；提高[Al]含量，降低降低a[O]和(FetO)。[1]E.T.Turkdogan,FundamentalsofSteelmaking,TheInstituteofMaterials,TheUniversityPress,Cambridge,UK,1996)]Al[%]S[%1aaaln(RTT47.1131688G3/2CaOCaS3/13O2Al--×+＝21LF精炼脱硫渣系(CaO)＋2/3[Al]＋[S]＝(CaS)＋1/3(Al2O3)G＝－31688－11.47T[1]有利于脱硫的热力学条件：提高温度；采用低aAl2O3、低aCaS、高aCaO的渣系；提高[Al]含量，降低降低a[O]和(FetO)。[1]E.T.Turkdogan,FundamentalsofSteelmaking,TheInstituteofMaterials,TheUniversityPress,Cambridge,UK,1996)]Al[%]S[%1aaaln(RTT47.1131688G3/2CaOCaS3/13O2Al--×+＝S.P.因子22(S.P.)测定结果60％CaO-10％SiO2-30％Al2O3Dillingen公司采用精炼渣系23N.Bannenberg,etal.,ProceedingsofthesixthInternationalIronandSteelCongress,1990,Nagoya,Vol.3,p.603CaO：55~60%SiO2：10~15%Al2O3：15~20%24加强搅拌25神户制钢LF精炼(240t)26神户制钢超低硫钢精炼工艺精炼前[S]含量：0.002~0.005％；精炼分电弧加热和大吹氩搅拌两阶段：1.电弧加热阶段：Ar流量控制在600~800Nl/min，将[S]降低至0.0015％左右。1.大吹氩搅拌阶段：将电极升起，采用1500Nl/min流量进行强搅拌.精炼结束[S]可脱除至5ppm以下。国内管线钢超低硫精炼工艺27•[S]：5-30ppm；•扒净脱硫渣。•废钢分类管理；•严格挡渣(下渣监测、炉内留钢等）。出钢预精炼：•加入铝：1.5~2kg/t；•加入石灰-萤石：5~10kg/t。•强脱氧；[Al]:0.035~0.05%；•扩散脱氧：•铝粒：1~1.5kg/t；•(T.Fe)：≤1％。•高碱度炉渣(R≧5，Al2O3：25％)；•渣量：20～25kg/t。[S]含量变化28炉次CaOAl2O3MgOSiO2TFe+MnOS(S)/[S]158.8724.494.879.481.850.52473261.0127.313.886.130.780.36514359.3128.044.586.670.860.38475459.9328.595.015.030.960.3737029Dillingen公司VD强搅拌精炼工艺N.Bannenberg,etal.,ProceedingsofthesixthInternationalIronandSteelCongress,1990,Nagoya,Vol.3,p.603•转炉出钢过程向包内钢水加入铝、铁合金和6~7kg/t渣料；•出钢结束后进行3~4min吹氩搅拌；•钢包置入VD真空室内，补加铝、合金和渣料；•钢包加盖后抽取真空，由包底三个透气砖吹氩搅拌，总流量可达1800Nl/min；•30min内将[S]脱除至5ppm以下，同时完成脱氢。采用LT工艺生产低硫、超低硫钢30浦项钢铁公司生产厚板，[S]低于20ppm钢采用LF，其余采用LT精炼工艺。磷对钢板性能影响：低温延性；抗HIC性能。中厚板低磷、超低磷控制：大部分产品：[P]0.0150%；寒地用钢材：[P]0.0120%；抗酸性能管线钢：[P]0.0100%LNG储罐用钢：[P]0.0030%3、低磷、超低磷钢生产工艺31单渣、双渣工艺脱磷32脱磷率：单渣：90%双渣：40%+90%Dillingen公司9Ni钢转炉冶炼工艺33终点：•[C]0.10%；•[P]0.02%。•将[Si]配加至0.4%；•加入石灰吹炼。终点：•[C]0.04%；•[P]0.002%。N.Bannenberg,etal.,“ProcessroutesfortheproductionofIFsteelsandsomeotherhighqualitysteelgradeswithregardtosteelcleanliness”,CSM-VDEhSteelmakingTechnologySeminar,Beijing,Sept.3,200134铁水脱磷预处理-转炉炼钢工艺35日本钢铁企业低磷、超低磷钢生产工艺井上茂，大量生產規模における不純物元素の精炼限界，ISIJ，1997，p15136NKK福山厂9％Ni钢炼钢工艺转炉渣井上茂，大量生產規模における不純物元素の精炼限界，ISIJ，1997，p15137宝钢采用BRP工艺生产超低磷钢蒋晓放，转炉脱磷少渣炼钢工艺技术发展与现状4、优质中厚板非金属夹杂物控制38非金属夹杂物对钢板质量影响：•延性（延伸、面缩、冷弯、冲击韧性等）；•耐腐蚀性能；•抗HIC性能；•焊接性能（热影响区裂纹）；•UT探伤不合。非金属夹杂物控制标准39•条串状夹杂物控制：•A类（MnS）；•B类（Al2O3簇群，CaO-Al2O3系塑性夹杂物，CaO-CaS串状夹杂物；•大型不变形夹杂物（DS类）。（1）高Al2O3含量条串状夹杂物40某钢厂探伤不合钢板中夹杂物41编号MgOAl2O3CaOType编号MgOAl2O3CaOType（1）126819Spinel（8）17128CA2（2）07030CA2（9）137116Spinel（3）67420CA6（10）27226CA6（4）07228CA2（11）17128CA2（5）07228CA2（12）07228CA2（6）07426CA6（13）71058C3A（7）06733CA2（14）27325CA6编号Al2O3MgOCaOType编号Al2O3MgOCaOType（1）71128CA2（7）72028CA2（2）70030CA2（8）74620CA6（3）70723CA2（9）72028CA2（4）74522CA6（10）73027CA6（5）73027CA2（11）40258C12A7（6）73225CA6（12）57043CA（2）CaO-Al2O3系低熔点B类夹杂物42钢板中夹杂物分析检验（轧制方向）434445对钢板中472个夹杂物进行了分析检验。熔点:1600℃轧制过程夹杂物变形46钢板中B类夹杂物长度（m）轧制前铸坯中夹杂物长度（m）（3）CaO-CaS系B类夹杂物474849X80/70管线钢炼钢工艺流程50非金属夹杂物控制要点51提高RH精炼去除夹杂物效果。严格控制Ca/S比（2）严格控制二次氧化5、铸坯中心偏析控制52显微偏析