CN112342342B - 一种管线钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管线钢的冶炼方法，所述方法包括，对铁水进行转炉冶炼和LF炉精炼，获得温度为1563‑1583℃且Als为0.01‑0.04％的脱硫钢液；将所述脱硫钢液进行VD精炼,获得管线钢钢液；在所述VD精炼过程中，控制造渣，使渣中MnO和FeO的质量分数总和＜1％且钢液中铝的质量分数与钢液及渣中铝的总质量分数的比值≥0.91，并在深真空处理结束后3min时向钢液中喂入钙线，使钢液中的Ca为10‑15ppm，以使钢液中夹杂物变性。采用本发明的冶炼方法，使管线钢板坯中夹杂物的尺寸控制为≤40μm，平均夹杂物数量密度为1.61‑1.75个/mm2，夹杂物最小数量密度为0.83‑1.08个/mm2，以防浇注时堵塞水口，从而提高了管线钢的纯净度，改善了管线钢的韧性、塑性和焊接性能。

Description

一种管线钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种管线钢的冶炼方法。
背景技术
管线钢是指广泛应用于输送石油、天然气等管道所用的一类具有特殊要求的钢种，目前管线钢种的发展趋势是大口径、高压输送、高冷和腐蚀的工作环境，以及海底管线的厚壁化等。因此此类钢种在具有高强、高冲击韧性的同时，还需要有优良的抗氢致开裂(HIC)和抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)的性能，以及良好的焊接性能。这就要求把钢材中杂质元素S、P、O、N和H含量降到很低的水平，同时应降低钢中碳的含量和尽可能去除钢中的非金属夹杂物，提高钢的纯净度。目前管线钢的冶炼工艺多是采用LF+RH处理工艺，这种处理工艺下，管线钢中夹杂物数量多，且夹杂物尺寸大，极大的影响管线钢的韧性、塑性和焊接性能。
发明内容
本发明提供了一种管线钢的冶炼方法，以解决现有技术中传统的LF+RH处理工艺中，钢中夹杂物数量多且大，纯净度不够，极大的影响管线钢的韧性、塑性和焊接性能的技术问题。
本发明提供了一种管线钢的冶炼方法，所述方法包括，
对铁水进行转炉冶炼和LF炉精炼，获得温度为1563-1583℃且Als为0.01-0.04％的脱硫钢液；
将所述脱硫钢液进行VD精炼,获得管线钢钢液；在所述VD精炼过程中，控制造渣，使渣中MnO和FeO的质量分数总和＜1％且钢液中铝的质量分数与钢液及渣中铝的总质量分数的比值≥0.91，并在深真空处理结束后3min时向钢液中喂入钙线，使钢液中的Ca为10-15ppm，以使钢液中夹杂物变性。
进一步地，所述深真空处理压强＜67Pa，所述深真空处理时间为16-18min。
进一步地，所述深真空处理开始至破空前3min底吹流量为150-200NL/min，所述破空前2min至所述破空时底吹流量为30-50NL/min。
进一步地，所述VD精炼过程中，进行软吹和镇静，所述软吹流量为20-30NL/min，所述软吹时间为12min，所述镇静时间为10-20min。
进一步地，所述铁水的温度为1250-1400℃，所述铁水中，S的质量分数为0.0005-0.001％，P的质量分数为0.0005-0.001％。
进一步地，所述转炉冶炼中，底吹氩气搅拌，所述底吹氩气流量为0.02-0.32Nm3/t·min；所述转炉冶炼终点氧为250-550ppm，所述转炉冶炼终点碳氧积≤0.0020。
进一步地，所述转炉出钢结束时，向出钢钢液中加入铝粒0.48kg/t脱渣中氧，并底吹氩气搅拌1min，所述底吹氩气流量为0.02～0.32Nm3/t·min，终渣中TFe≤20％。
进一步地，所述LF精炼过程中，造白渣结束5-10min时，观察渣样颜色，如果所述渣样颜色为黑色，向所述白渣中加入0.24kg/t铝粒脱除渣中氧；如果所述渣样颜色为黄色，向钢液中加入0.48kg/t铝渣球脱除钢液中的氧，以使LF精炼终渣中MnO和FeO的质量分数总和≤1％；所述LF精炼结束时，钢液中Al的质量分数为0.035-0.055％，Alt为0.015-0.045％。
进一步地，所述脱硫钢液为连铸第一炉时，脱硫钢液的温度为1573-1583℃，所述脱硫钢液为连浇炉次时，脱硫钢液的温度为1563-1573℃。
进一步地，所述方法还包括，
将所述管线钢钢液连铸，获得管线钢板坯；所述连铸过程中，对中间包内钢液底吹氩气搅拌，所述底吹氩气流量为80-120L/min。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供了一种管线钢的冶炼方法，采用LF精炼与VD精炼冶炼管线钢，通过控制造渣来控制渣的氧化性，使MnO和FeO的质量分数总和＜1％，从而尽可能的脱除钢液中的氧，配合钢液中铝与钢液及钢渣中的总铝的质量分数之比，进一步的控制钢液中的氧，从而尽可能的减少钢液中的夹杂物，通过喂入钙线，一方面使钢液中的高熔点Al2O3夹杂变成低熔点的钙铝酸盐复合夹杂物,促进其上浮净化钢水；另一方面在钢水凝固前形成熔点为2500℃的高熔点CaS质点,可以抑制钢水中MnS夹杂的总量和聚集,并把MnS部分或者全部改性为CaS,即形成细小、单一的CaS相或者CaS与MnS的复合相,从而使管线钢中夹杂物的尺寸控制为≤40μm，平均夹杂物数量密度为1.61-1.75个/mm2，夹杂物最小数量密度为0.83-1.08个/mm2。以防浇注时堵塞水口，从而提高了管线钢的纯净度，改善了管线钢的韧性、塑性和焊接性能。采用本发明的方法冶炼的管线钢板坯中氢含量为1.22-1.43ppm，平均夹杂物数量密度为1.61-1.75个/mm2，夹杂物最小数量密度为0.83-1.08个/mm2。将管线钢板坯进行轧制获得的管线钢的抗拉强度为572-598MPa，屈服强度为455-530MPa，伸长率为43-44％，CTOD为0.39-0.45mm，裂纹敏感率为0-0.4％，裂纹长度率为0-1.2％，裂纹厚度率为0-0.6％，且经过抗硫化物应力腐蚀测试，未发现裂纹。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例冶炼的管线钢的夹杂物微观形貌图(一)；
图2为本发明实施例冶炼的管线钢的夹杂物微观形貌图(二)；
图3为本发明实施例1-3冶炼的管线钢的夹杂物分布三元相图；
图4为对比例1冶炼的管线钢中的夹杂物微观形貌图；
图5为对比例1冶炼的管线钢中的夹杂物分布三元相图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明提供了一种管线钢的冶炼方法，所述方法包括，
S1，对铁水进行转炉冶炼和LF炉精炼，获得温度为1563-1583℃且Als为0.01-0.04％的脱硫钢液；
S2，将所述脱硫钢液进行VD精炼，获得管线钢钢液；在所述VD精炼中，控制造渣，使渣中MnO和FeO的质量分数总和＜1％且钢液中铝的质量分数与钢液及渣中铝的总质量分数的比值≥0.91，并在深真空处理结束后3min时向钢液中喂入钙线，使钢液中的Ca为10-15ppm，以使钢液中夹杂物变性。
本发明采用LF精炼与VD精炼冶炼管线钢，通过控制造渣来控制渣的氧化性，使MnO和FeO的质量分数总和＜1％，从而尽可能的脱除钢液中的氧，配合钢液中铝与钢液及钢渣中的总铝的质量分数之比，进一步的控制钢液中的氧，从而尽可能的减少钢液中的夹杂物，通过喂入钙线，一方面使钢液中的高熔点Al2O3夹杂变成低熔点的钙铝酸盐复合夹杂物,促进其上浮净化钢水；另一方面在钢水凝固前形成熔点为2500℃的高熔点CaS质点,可以抑制钢水中MnS夹杂的总量和聚集,并把MnS部分或者全部改性为CaS,即形成细小、单一的CaS相或者CaS与MnS的复合相,从而使管线钢中夹杂物的尺寸控制为≤40μm，以防浇注时堵塞水口，从而提高了管线钢的纯净度，改善了管线钢的韧性、塑性和焊接性能。
渣中MnO和FeO的质量分数总和超过1％，意味着造渣失败，渣中氧化性高，钢中氧化物含量增多，夹杂物含量增多；钢液中Als/Alt低于0.91，表明钢中纯净度低；所述管线钢钢液中Als的质量分数为0.030-0.040％，钢液中Als含量高，会降低保护渣碱度，堵塞水口，影响浇注。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述深真空处理压强＜67Pa，所述深真空处理16-18min。深真空处理主要是为了脱除钢中氢含量，提高HIC性能。VD精炼包括真空处理，真空处理又包括分为预抽和深真空处理两部分，当压力小于67pa时，意味着进入深真空。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述深真空处理开始至破空前3min底吹流量为150-200NL/min，所述破空前2min至所述破空时底吹流量为30-50NL/min。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述VD精炼过程中，进行软吹和镇静，所述软吹流量为20-30NL/min，所述软吹时间为12min，所述镇静时间为10-20min。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述铁水的温度为1250-1400℃，所述铁水中，S的质量分数为0.0005-0.001％，P的质量分数为0.0005-0.001％。
入炉铁水温度过高，在转炉兑铁时会发生喷溅，影响铁耗增加；入炉铁水温度过低，影响废钢装入量，同时补热剂消耗增加，增加冶炼成本。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉冶炼中，底吹氩气搅拌，所述底吹氩气流量为0.02-0.32Nm3/t·min；所述转炉冶炼终点氧为250-550ppm，所述转炉冶炼终点碳氧积≤0.0020。转炉碳氧积是转炉终点控制方式的重要组成部分，在终点碳含量确定的前提下，碳氧积越高，意味着终点氧含量越高，这就意味后续脱氧剂消耗的增加，钢中氧化物类夹杂会增加；此外，钢中氧含量增加，炉衬侵蚀严重，会造成炉衬易剥落，外来夹杂物增加。
转炉冶炼完成时开始出钢，所述出钢中，加入小粒白灰、轻烧白云石和萤石，以去除钢液中的氧；所述小粒白灰的加入质量为3.33-4.29kg/t、所述轻烧白云石的加入质量为1.4-2.4kg/t，所述萤石的加入质量为0-0.47kg/t；小粒白灰是炼钢用活性石灰，是最主要的造渣剂以及脱氧剂，小粒石灰粒度要求为10-30mm；轻烧白云石为主要的造渣剂，为白云石在1000℃煅烧而成，粒度为10-60mm；萤石主要起到化渣的作用，粒度为10-60mm。
正常生产时无需对铁水加入升温剂，当铁水热量不足时，需加入升温剂，硅铁和焦炭都有升温功能，冶炼初期3-4min后，如果铁水热量不足，可考虑加硅铁进行升温，根据铁水温度来确定硅铁的加入量，一般为800-1300kg，焦炭用量＜1t。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉出钢结束时，向出钢钢液中加入铝粒0.48kg/t脱渣中氧，并底吹氩气搅拌1min，所述底吹氩气流量为0.02～0.32Nm3/t·min，终渣中TFe≤20％。通过底吹氩气搅拌钢液使成分和温度均匀，同时促进钢液中的夹杂物上浮去除。出钢过程又称为“脱氧合金化”过程，加铝粒的目的是脱除钢液中的氧；转炉终渣中TFe的含量高低决定渣中氧化性的高低，TFe含量越低，渣中氧含量越低，在后续LF造渣过程中石灰等脱氧剂消耗降低，减少冶炼成本。
作为本发明的一种实施方式，当LF炉精炼开始时，钢液面上的钢渣中MnO和FeO的质量分数之和＞1％时，加入250kg铝渣球或者0.1t铝粒进行脱氧。目前钢液脱氧分为两种情况，即渣中的氧和钢液中的氧，铝粒密度小，适宜脱出渣中的氧；铝渣球密度相对较大，主要用来脱除钢液中的氧。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述LF精炼造白渣结束5-10min时，观察渣样颜色，如果所述渣样颜色为黑色，向所述白渣中加入0.24kg/t铝粒脱除渣中氧；如果所述渣样颜色为黄色，向钢液中加入0.48kg/t铝渣球脱除钢液中的氧，以使LF精炼终渣中(MnO+FeO)的质量分数≤1％；所述LF精炼结束时，钢液中Al的质量分数为0.035-0.055％，钢液以及钢渣中的铝的总质量分数为0.015-0.045％。
LF处理过程主要是造高碱度还原渣的过程，从成分来看即需从颜色来看(MnO+FeO)的质量分数≤1％，从颜色来看造渣过程是黑色-黄色-白色的过程。钢液中Als/Alt表征钢液纯净度，比值越接近于1，说明钢水纯净度越高。
作为本发明的一种实施方式，所述LF精炼过程中，升温次数为1-3次。
LF升温次数的多少决定LF终点控制水平的好坏，LF升温次数越多，电极消耗越多，增碳风险越高，同时影响喂线量，LF升温次数过多，会造成钢液中钙铝酸盐类夹杂增多。
作为本发明的一种实施方式，所述脱硫钢液为连铸第一炉时，脱硫钢液的温度为1573-1583℃，所述脱硫钢液为连浇炉次时，脱硫钢液的温度为1563-1573℃。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述方法还包括，
将所述管线钢钢液连铸，获得管线钢板坯；所述连铸过程中，对中间包内钢液底吹氩气搅拌，所述底吹氩气流量为80-120L/min。
所述连铸用中间包的烘烤时间为3.5-4.5h，烘烤温度为1100-1250℃。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述连铸过程中，对中间包内钢液底吹氩气，所述底吹氩气流量为80-120L/min。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述连铸第一炉次，中间包内钢液重量为30-35t时，开始浇钢；所述连铸连浇炉次，中间包内钢液的重量为38-42t，所述中间包内钢液的温度为1525-1544℃，以使过热度控制为10-35℃。
作为本发明的一种实施方式，所述连铸中，结晶器液位波动绝对值为0-3mm。
作为本发明的一种实施方式，所述管线钢钢坯由如下质量分数的化学成分组成：C:0.035-0.045％；Si≤0.025％；Mn：1.25-1.35％；P≤0.008；S≤0.0008；Ca≤0.004；Alt：0.015-0.045％，其余为Fe及不可避免的杂质。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本发明的一种管线钢的冶炼方法进行详细说明。
实施例1
实施例1提供了一种管线钢的冶炼方法，冶炼钢种为X65-MS，转炉容量210t，目标成分如下：C:0.035-0.045％；Si≤0.025％；Mn：1.25-1.35％；P≤0.008；S≤0.0008；Ca≤0.004；Alt：0.015-0.045％。冶炼工序依次为转炉冶炼、LF精炼、VD精炼和连铸，该浇次一共三炉，此为第二炉。
(1)转炉冶炼：铁水入炉温度为1383℃，铁水中，C为4.1％，Si为0.18％，P为0.06％，S为0.0005％，废钢装入量为25.3t，废钢结构是低镍生铁15.2t，中型废钢5.1t；钢铁料消耗平均为1074.4kg/t；转炉冶炼终点温度为1659℃，终点氧含量502ppm，终点碳含量0.055％；出钢过程中加入小粒白灰9356kg，轻烧白云石3673kg，萤石257kg；出钢结束后加入铝粒290kg，底吹氩气流量为0.22Nm3/t·min，底吹氩气时间为38min，转炉出钢结束终渣TFe为18.4％；
(2)LF精炼：LF到站钢液中S含量38.4ppm，升温次数3次，终渣FeO+MnO为0.47％，LF出站温度1631℃，LF出站S含量为17ppm，Al为0.034％；
(3)VD精炼，在VD精炼中，深真空处理时间15min，深真空压力为160NL/min，深真空处理开始至破空前3min的底吹氩气流量为40NL/min，破空后向钢液喂入144m钙线，软吹流量为20NL/min，钢水在站镇静时间为15min，VD处理周期为71min，VD精炼结束时，钢液面的终渣中MnO+FeO为0.72％，VD出站温度为1566℃。
(4)连铸，对中间包底吹氩气，底吹氩气流量为100L/min。
实施例2
实施例2提供了一种管线钢的冶炼方法，冶炼钢种为X65-MS，转炉容量210t，目标成分如下：C:0.035-0.045％；Si≤0.025％；Mn：1.25-1.35％；P≤0.008；S≤0.0008；Ca≤0.004；Alt：0.015-0.045％。冶炼工序依次为转炉冶炼、LF精炼、VD精炼和连铸，该浇次一共6炉，此为第3炉。
(1)转炉冶炼：铁水平均入炉温度1394℃，铁水C为4.23％，Si为0.36％，P为0.06％，S为0.0005％.废钢装入量平均26.8t，废钢结构是低镍生铁15.7t，中型废钢6.9t；钢铁料消耗平均为1078.5kg/t；转炉终点平均温度1655℃，终点氧含量396ppm，终渣TFe16.6％；出钢过程中加入小粒白灰8590kg，轻烧白云石3155kg，萤石265kg；出钢结束后加入铝粒273kg，底吹氩气流量为18Nm3/t·min，底吹氩气时间为39min。
(2)LF精炼：LF到站S含量57.4ppm，升温次数2次，终渣FeO+MnO平均0.63％，LF出站温度1635℃，LF出站S含量＜20ppm，Al为0.032％；
(3)VD精炼：深真空处理时间15min，深真空压力为150NL/min，深真空处理开始至破空前3min的底吹氩气流量为40NL/min，破空后向钢液喂入146m钙线，软吹流量为20NL/min，钢水在站镇静时间为15min，VD处理周期为76min，VD精炼结束时，钢液面的终渣中MnO+FeO为0.68％，VD出站温度为1569℃。
(4)连铸，对中间包底吹氩气，底吹氩气流量为100L/min。
实施例3
实施例3提供了一种管线钢的冶炼方法，冶炼钢种为X65-MS，转炉容量210t，目标成分如下：C:0.035-0.045％；Si≤0.025％；Mn：1.25-1.35％；P≤0.008；S≤0.0008；Ca≤0.004；Alt：0.015-0.045％。冶炼工序依次为转炉冶炼、LF精炼、VD精炼和连铸，该浇次一共8炉，此为第5炉。
(1)转炉冶炼：铁水平均入炉温度1362℃，铁水C为4.06％，Si为0.21％，P为0.06％，S为0.0005％，废钢装入量平均23.8t，废钢结构是低镍生铁13.7t，中型废钢4.9t；钢铁料消耗平均为1058.5kg/t；转炉终点平均温度1651℃，终点碳含量0.034％，终点氧含量423ppm，终渣TFe17.23％；出钢过程中加入小粒白灰9110kg，轻烧白云石4151kg，萤石261kg；出钢结束后加入铝粒288kg，底吹氩气流量为0.19Nm3/t·min，底吹氩气时间为38min
(2)LF精炼：LF到站S含量51.4ppm，升温次数2次，终渣FeO+MnO平均0.55％，LF出站温度1641℃，LF出站S含量＜20ppm，Al为0.034％；
(3)VD精炼：深真空处理时间15min，深真空压力为150NL/min，深真空处理开始至破空前3min的底吹氩气流量为40NL/min，破空后向钢液喂入133m钙线，软吹流量为20NL/min，钢水在站镇静时间为15min，VD处理周期为74min，VD精炼结束时，钢液面的终渣中MnO+FeO为0.77％，VD出站温度为1567℃。
(4)连铸，对中间包底吹氩气，底吹氩气流量为100L/min。
对比例1
对比例1提供了一种管线钢的冶炼方法，转炉容量为300t，其目标成分为：C：0.035-0.060，Si：0.15-0.25，Mn：1.80-1.90，P≤0.012，S≤0.0025，Alt：0.02-0.05，Als：0.02-0.05。冶炼工序“全三脱”→LF→RH→CCM模式，浇注断面1600mm，目标拉速1.1m/min，浇次恒拉速率98.14％。具体控制如下：
1、转炉炼钢
转炉终点温度为1673℃；转炉终点氧为800ppm；终点C为0.032％；终点P为0.0051％；炉后P含量为0.0061％，进站P含量为0.0067％，增磷0.0016％，终点S为0.0055％。
2、LF精炼和RH
LF炉进站S含量0.0022％，过程氩气正常，底吹搅拌时间控制在5-10min，一次脱硫成功，没有回S现象；RH脱除N至12ppm，LF炉结束N为44ppm。RH精炼过程中真空度为30pa，破空后5min左右喂钙线150m，钙处理后软吹10min
3、连铸
目标拉速1.1m/min，恒拉速率为98.14％，中包过热度平均为15.5℃。未更换浸入式水口，三路氩气密封较好。本次浇注使用17#山东国茂镁质干式料中包，西峡龙城XLZ-15-2预熔型包晶钢保护渣，山东国茂XLF-ZB-GJD高碱度覆盖剂，VSV浸入式水口，VSV中包上水口，大包全部自开,增氮2ppm。
对实施例1-3以及对比例1制备的管线钢的铸坯进行取样，采用光直谱分析仪检测样品的化学成分，同时对样品在光学显微镜线进行夹杂物数量的统计，采用美国FEI公司生产的Aspex全自动一体化快速夹杂物分析仪对样品中的夹杂物观察并拍照。其中，铸坯的化学成分如表1所示，其余为Fe及不可避免的杂质；样品统计的夹杂物数量如表2所示。将实施例1-3以及对比例1所得铸坯经过加热轧制获得管线钢带钢，检测其力学性能如表3所示，同时对其CTOD、抗氢致裂纹性能和抗硫化物应力腐蚀性能进行检测，结果如表3所示。
表1
编号 C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％ Alt/％ Als/％ Ca/％ H/ppm
实施例1 0.036 0.015 1.25 0.0072 0.0008 0.025 0.022 0.004 1.43
实施例2 0.037 0.017 1.25 0.007 0.0008 0.027 0.024 0.003 1.22
实施例3 0.039 0.015 1.25 0.0074 0.0008 0.028 0.025 0.0031 1.36
对比例1 0.0517 0.2036 1.7932 0.0079 0.0007 0.0317 0.02871 0.0015 1.41
表2
Figure BDA0002729949890000091
表3
Figure BDA0002729949890000092
表2中，平均夹杂物数量密度是多个视野下数夹杂物个数，并进行平均值计算所得的单位面积的夹杂物数量，夹杂物最小数量密度是指采用Aspex全自动一体化快速夹杂物分析仪分析夹杂物个数时，每次分析面积为150mm2，每个样品分析5个位置，然后根据结果可以获知在150mm2分析面积内，夹杂物最少的数量的位置，然后用该位置的数量计算出的夹杂物密度。
表3中，CTOD是裂纹尖端张开位移，指裂纹体受张开型载荷后原始裂纹尖端处两表面所张开的相对距离，反应了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力。CTOD值越大，表示裂纹尖端材料的抗开裂性能越好，即韧性越好。本发明中CTOD检测所用规范为英国BS7448：Part2:1997中测量金属材料焊接接头CTOD特征值的部分。
抗氢致裂纹指标中的裂纹敏感率、裂纹长度率以及裂纹厚度率是依照GB/T 4157-2017《金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法》进行测定。
抗硫化物应力腐蚀是把试样放在特定溶液中，经过720h后看试样的容貌，观察是否有裂纹。其中，特定溶液是指经酸化的饱和H2S盐水溶液，质量分数为5％NaCl和0.5％CH3COOH蒸馏水的混合溶液，该混合溶液的ph＝2.8。
由表2-3中的数据可知，
实施例1-3冶炼的管线钢板坯中氢含量为1.22-1.43ppm，平均夹杂物数量密度为1.61-1.75个/mm2，夹杂物最小数量密度为0.83-1.08个/mm2。对比例1中平均夹杂物数量密度为2.43个/mm2，夹杂物最小数量密度为1.16个/mm2，高于本发明实施例。
实施例1-3所轧制的管线钢的抗拉强度为572-598MPa，屈服强度为455-530MPa，伸长率为43-44％，CTOD为0.39-0.45mm，裂纹敏感率为0-0.4％，裂纹长度率为0-1.2％，裂纹厚度率为0-0.6％，经过抗硫化物应力腐蚀测试，未发现裂纹。对比例1所轧制的管线钢，其抗拉强度为572MPa，屈服强度为450MPa，伸长率为42％，强度级别与本发明实施例处于同一水平，伸长率低于本发明实施例。CTOD为0.31mm，高于本发明实施例；裂纹敏感率为0.5％，裂纹长度率为1.3％，裂纹厚度率为0.7％，均高于本发明实施例；经过抗硫化物应力腐蚀测试，发现有裂纹。
图1-3是本发明实施例制备的管线钢板坯中的夹杂物照片以及相图，图1中40μm表示图1中的夹杂物物最长尺寸，同理图2中的40μm表示图2中的夹杂物的最长尺寸。由图1-2可知，从中可以看出本发明实施例中的夹杂物的尺寸为31-40μm，由图3可以看出，实施例1-3冶炼的管线钢板坯中的夹杂物为CaO-Al2O3-CaS系，钙铝酸盐类夹杂，有少量的CaF2。
图4为对比例1中采用LF+RH工艺冶炼获得的管线钢板坯，由此可知对比例1板坯中夹杂物的尺寸为46μm，大于本发明实施例的夹杂物尺寸。从图4可以看出，对比例1中夹杂物主要以Al2O3夹杂物为主，含有少量的Ca0和CaS夹杂。
本发明采用LF精炼与VD精炼冶炼管线钢，通过控制造渣来控制渣的氧化性，使MnO和FeO的质量分数总和＜1％，从而尽可能的脱除钢液中的氧，配合钢液中铝与钢液及钢渣中的总铝的质量分数之比，进一步的控制钢液中的氧，从而尽可能的减少钢液中的夹杂物，通过喂入钙线，一方面使钢液中的高熔点Al2O3夹杂变成低熔点的钙铝酸盐复合夹杂物,促进其上浮净化钢水；另一方面在钢水凝固前形成熔点为2500℃的高熔点CaS质点,可以抑制钢水中MnS夹杂的总量和聚集,并把MnS部分或者全部改性为CaS,即形成细小、单一的CaS相或者CaS与MnS的复合相,从而使管线钢中夹杂物的尺寸控制为≤40μm，以防浇注时堵塞水口，从而提高了管线钢的纯净度，改善了管线钢的韧性、塑性和焊接性能。采用本发明的方法冶炼的管线钢板坯中氢含量为1.22-1.43ppm，平均夹杂物数量密度为1.61-1.75个/mm2，夹杂物最小数量密度为0.83-1.08个/mm2。将管线钢板坯进行轧制获得的管线钢的抗拉强度为572-598MPa，屈服强度为455-530MPa，伸长率为43-44％，CTOD为0.39-0.45mm，裂纹敏感率为0-0.4％，裂纹长度率为0-1.2％，裂纹厚度率为0-0.6％，且经过抗硫化物应力腐蚀测试，未发现裂纹。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种管线钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括，
对铁水进行转炉冶炼和LF炉精炼，所述LF精炼过程中，造白渣结束5-10min时，观察渣样颜色，如果所述渣样颜色为黑色，向所述白渣中加入0.24kg/t铝粒脱除渣中氧；如果所述渣样颜色为黄色，向钢液中加入0.48kg/t铝渣球脱除钢液中的氧，以使LF精炼终渣中MnO和FeO的质量分数总和≤1％；所述LF精炼结束时，钢液中Al的质量分数为0.035-0.055％，Alt为0.015-0.045％；
将所述脱硫钢液进行VD精炼,获得管线钢钢液；在所述VD精炼过程中，控制造渣，使渣中MnO和FeO的质量分数总和＜1％且钢液中铝的质量分数与钢液及渣中铝的总质量分数的比值≥0.91，并在深真空处理结束后3min时向钢液中喂入钙线，使钢液中的Ca为10-15ppm，以使钢液中夹杂物变性，使管线钢板坯中夹杂物的尺寸控制为≤40μm，平均夹杂物数量密度为1.61-1.75个/mm2，夹杂物最小数量密度为0.83-1.08个/mm2；
所述深真空处理开始至破空前3min底吹流量为150-200NL/min，所述破空前2min至所述破空时底吹流量为30-50NL/min；
所述转炉冶炼中，底吹氩气搅拌，所述底吹氩气流量为0.02-0.32Nm3/t·min；所述转炉冶炼终点氧为250-550ppm，所述转炉冶炼终点碳氧积≤0.0020；
所述VD精炼过程中，进行软吹和镇静，所述软吹流量为20-30NL/min，所述软吹时间为12min，所述镇静时间为10-20min；
所述转炉出钢结束时，向出钢钢液中加入铝粒0.48kg/t脱渣中氧，并底吹氩气搅拌1min，所述底吹氩气流量为0.02～0.32Nm3/t·min，终渣中TFe≤20％。
2.根据权利要求1所述的一种管线钢的冶炼方法，其特征在于，所述深真空处理压强＜67Pa，所述深真空处理时间为16-18min。
3.根据权利要求1所述的一种管线钢的冶炼方法，其特征在于，所述铁水的温度为1250-1400℃，所述铁水中，S的质量分数为0.0005-0.001％，P的质量分数为0.0005-0.001％。
4.根据权利要求1所述的一种管线钢的冶炼方法，其特征在于，所述脱硫钢液为连铸第一炉时，脱硫钢液的温度为1573-1583℃，所述脱硫钢液为连浇炉次时，脱硫钢液的温度为1563-1573℃。
5.根据权利要求1所述的一种管线钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法还包括，
将所述管线钢钢液连铸，获得管线钢板坯；所述连铸过程中，对中间包内钢液底吹氩气搅拌，所述底吹氩气流量为80-120L/min。
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