管线钢X80冶炼工艺技术的开发

采用铁水脱硫站、BOF转炉、LF精炼炉、RH真空处理装置、板坯连铸机生产X80管线钢。通过合理的生产工艺,实现了成分的精确控制,有效降低了钢中气体和夹杂物含量。     

X80高级别管线钢的洁净度

针对莱芜钢铁集团120 t顶底复吹转炉(脱磷)→120 t顶底复吹转炉(脱碳)→LF→RH→CC试生产X80管线钢的生产工艺,采取示踪剂示踪、系统取样、综合分析的方法,对LF精炼前后、RH精炼前后,中间包和铸坯中总氧、氮、显微夹杂物和铸坯中大型夹杂物的变化进行了系统的研究。研究结果表明,铸坯中总氧含量平均为8×10-6,氮含量平均为58×10-6(质量分数,下同),96%的显微夹杂物的尺寸小于2μm,平均为2.50个/mm2,大型夹杂物平均为2.23 mg/10 kg。铸坯中氮含量较高,精炼过程夹杂物变性效果较差。     

X80管线钢洁净度研究

对X80管线钢中非金属夹杂物进行金相观察、大样电解和扫描电镜分析。结果表明:从LF进站到铸坯过程中显微夹杂物呈显著的下降趋势,降幅达77.77%,在LF和RH精炼过程中,夹杂物数量降低最为明显;铸坯中夹杂物主要类型为CaO-CaS-Al2O3复合夹杂,其xCaO/xAl2O3小于12 CaO·7Al2O3的xCaO/xAl2O3=1.71,夹杂物变性效果较差。X80管线钢从转炉终点到铸坯过程中,平均T.O呈下降趋势,LF进站到钙处理后,平均w(T.O)减少了2.06×10-6,RH精炼过程平均w(T.O)降低了2.27×10-6,需提高LF精炼操作水平和RH精炼操作稳定性。RH出站到铸坯是一个增氮的过程,增氮质量分数为2.27×10-6,保护浇铸水平较高;铸坯中大型夹杂物数量为1.46 mg/10 kg,夹杂物主要为球状的钙铝酸盐夹杂物、硅铝酸盐夹杂物以及与镁铝尖晶石形成的复合夹杂物。     

X80管线钢生产过程纯净度控制

介绍了采用铁水脱硫预处理、复吹转炉、LF精炼、RH精炼、板坯连铸工艺开发X80管线钢的过程。采用该工艺生产的X80管线钢钢水成品[C]≤0.05%[,P]≤0.012%[,S]≤0.0022%[,N]≤0.005%,T[O]≤30×10-6,[H]≤2.5×10-6,钢中的A、B类夹杂物控制在1.5级以下,C、D类夹杂物能控制在0.5级以下,管线钢洁净度完全满足用户要求。     

高级别管线钢X80冶炼生产实践

基于低碳和Nb、V、Ti等多合金元素复合的成分体系设计思路,采用铁水预处理-100 t转炉-LF精炼-RH精炼-260 mm板坯连铸-堆垛缓冷工艺生产高级别管线钢X80.通过各冶炼工序的合理控制,有效优化了硫、磷、氮、氢和氧等杂质元素,显著降低了显微夹杂物、大型夹杂物含量,并经过夹杂物变性处理促进了残余夹杂物的去除;通...     

X80管线钢精炼过程中夹杂物行为研究

研究了国内某厂生产X80管线钢精炼过程中夹杂物的转变.BOF出钢阶段加铝脱氧,钢中夹杂物以伴有极少量MgO的Al2O3为主;LF过程采用高碱度高还原性渣精炼,钢中Al2O3夹杂物向钙铝酸盐和CaO-MgO-Al2O3复合夹杂物转变,平均成分靠近低熔点区;RH真空处理后,夹杂物中Al2O3和MgO的含量减少,CaO含量增加,夹杂物成分分布较为分散;钙处理后,钢中CaO-MgO-Al2O3复合夹杂比例明显减少,CaO与CaS比例明显增加,夹杂物平均成分已经远离低熔点区,达到了高品质管线钢的冶炼效果.     

RH-LF生产X80管线钢工艺技术研究

从工艺条件、冶金效果等方面分析了LF-RH二次精炼法的工艺特点和主要缺点.通过对LF-RH工艺进行改进,采用RH+ LF双联的冶炼工艺,生产的X80管线钢铸坯中的T[O]平均为20×10-6,氮平均为38×10-6,为生产高质量管线钢奠定了基础.     

管线钢冶炼工艺技术的开发

采用120t顶底复吹转炉、LF精炼设备、板坯连铸机开发生产X60管线钢，通过合理控制生产工艺，实现成分的精确控制，有效的降低了钢中的气体和夹杂物含量。     

稀土对X80管线钢显微组织和力学性能的影响

应用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了铈对X80管线钢显微组织、夹杂物以及力学性能的影响。结果表明,稀土元素改善了X80管线钢显微组织,使铁素体趋于针状铁素体;改变了夹杂物的形貌和大小,使夹杂物球化;加微量稀土元素铈使抗拉强度提高了9%,试样断口韧窝更加均匀,韧窝中出现了细小的稀土复合夹杂物。     

300 t BOF-LF-RH冶炼过程X80管线钢氧含量控制

X80管线钢(基本成分/%:0.09C、0.42Si、1.85Mn、0.022P、0.005S、0.06Als)的冶金流程为KR铁水脱硫预处理-300 t顶底复吹转炉-钢包吹氩-LF-RH-250 mm×2 150 mm板坯连铸。工艺炼钢和精炼主要优化工艺为:控制转炉出钢下渣量≤4 kg/t,采用(%):55～60CaO、7～12SiO2、25～30Al₂O₃精炼渣系,控制LF精炼渣CaO/Al₂O₃=1.7～1.9,CaO/SiO₂=4.5～6.0,(FeO+MnO)≤1.0%,吹氩站顶底吹氩预成渣,RH真空度≤66.7 Pa,RH后喂钙线0.8 kg/t。结果表明,转炉终点碳氧积由0.002 84降为0.002 44;精炼后(FeO+MnO)为0.913%,全氧含量为0.0013%。成品材夹杂物级别≤1.0。     

X80管线钢的生产实践

通过铁水预处理脱硫-120 t顶底复吹转炉脱磷-120 t顶底复吹转炉（脱碳）-LF-RH-板坯连铸-冷装-1500 mm热连轧宽带成材-卷取,试生产了X80管线钢热轧宽带。试验结果表明：X80管线钢铸坯中w（T（O））为81×10^-6,w（N）为58×10^-6,w（H）〈1×10^-6;该钢的屈服强度（Rel）为600-640 MPa,抗拉强度（Rm）为720-765 MPa,伸长率（A）为28.5%-31.5%,60%试样的DWTT断口的剪切面积比（SA）为40%-60%。优化生产工艺后,钢的力学性能满足该钢种产品的要求。     

抗大变形管线钢X80轧制工艺研究

为提高抗大变形管线钢X80的力学性能,在鞍钢5500宽厚板生产线上对其轧制工艺进行了研究。结果表明,提高板坯加热温度及保温时间可改善产品抗拉强度;适当调整弛豫时间,保证钢板入水温度及优化轧制力、轧制道次,可有效控制钢板显微组织,提高产品的均匀延伸率。     

Simulation study on heat-affected zone of high-strain X80 pipeline steel

The microstructure evolution and impact-toughness variation of heat-affected zone(HAZ)in X80 highstrain pipeline steel were investigated via a welding thermal-simulation technique,Charpy impact tests,and scanning electron microscopy observations under different welding heat inputs and peak temperatures.The results indicate that when heat input was between 17 and 25kJ·cm~(-1),the coarse-grained heat-affected zone showed improved impact toughness.When the heat input was increased further,the martensite-austenite(M-A)islands transformed from fine lath into a massive block.Therefore,impact toughness was substantially reduced.When the heat input was 20kJ·cm~(-1) and the peak temperature of the first thermal cycle was between 900 and 1300°C,a higher impact toughness was obtained.When heat input was 20kJ·cm~(-1) and the peak temperature of the first thermal cycle was 1300°C,the impact toughness value at the second peak temperature of 900°C was higher than that at the second peak temperature of 800°C because of grain refining and uniformly dispersed M-A constituents in the matrix of bainite.     

含钒X80级管线钢奥氏体晶粒长大行为

为了探明钒添加量对X80级管线钢奥氏体化过程的影响,通过Thermo-Calc热力学计算、奥氏体化加热处理、金相分析及理论模型推导计算,研究了含钒质量分数分别为0、0.042％、0.084％、0.130％的4种试验钢在不同奥氏体化温度下的晶粒尺寸变化规律并分析计算了含钒试验钢奥氏体晶粒长大动力学行为.结果 表明,当均热...     

溶解氧对X80管线钢腐蚀行为的影响及其机制

通过交流阻抗技术、动电位极化技术以及X射线衍射仪,研究了溶解氧含量对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中电化学行为的影响。结果表明:随着溶解氧含量的不断降低,腐蚀电流密度明显减小,金属腐蚀速率显著下降。这是因为溶解氧含量的不同会导致试样腐蚀产物差异,从而造成了试样在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀速率的变化。当溶解氧含量降到0.35mg/L时,金属电极表面生成了一层以FeCO3为主的腐蚀产物膜,FeCO3明显抑制了腐蚀反应的进行,产物膜对X80钢起到保护作用,此时试样腐蚀现象最不明显。     

Evolution of MnS inclusions in Ti-bearing X80 pipeline steel

Studies show that manganese sulfide(MnS)inclusions in pipeline steel affect the lateral performance of steel in its rolling deformation,as well as the hydrogen-induced cracking and sulfide stress corrosion cracking resistance performance.To inhibit the precipitation of MnS and its effect on pipeline steel,a quenching experiment and a diffusion couple experiment,which investigated the evolution of MnS inclusions in Ti-bearing X80 pipeline steel,were conducted.The experimental results show that the transformation of the MnS inclusions during solidification is as follows:MnS→titanium sulfide(TiS)→Ti_4C_2S_2.The transition temperatures of MnS to TiS and TiS to Ti_4C_2S_2 are 1 673 and 1 273 K,respectively,and the overall size of the sulfide decreased as well.Thermodynamic calculation results confirm that the transition temperatures of MnS to TiS and TiS to Ti_4C_2S_2 are 1 623 and 1 203 K,respectively.When the sulfur content in the X80 pipeline steel is 0.001 5%,all the sulfur in the steel can be converted into Ti_4C_2S_2 with a titanium content of more than 0.02%.     

温度和硫酸盐还原菌（SRB）协同作用下X80钢的腐蚀行为

摘要：通过利用线性极化曲线,交流阻抗技术（EIS）,并结合使用扫描电子显微镜观察研究了不同温度下SRB对X80管线钢在大港土壤模拟溶液中的腐蚀行为的影响,实验结果表明：SRB会加剧X80管线钢在大港土壤溶液中的腐蚀,当SRB活性受不同温度影响时,其对X80管线钢腐蚀行为产生不同影响。当外界环境温度为30℃时,SRB活性较强,生物膜中细胞密度高,其致密性增加,加速了金属的电化学腐蚀速率。当外界环境温度为50℃时,SRB的活性较低,在金属表面形成的生物膜致密性较差,此时在含SRB模拟溶液与无菌模拟溶液中,X80管线钢所呈现出的电化学腐蚀速率基本一致,且小于30℃时含SRB模拟溶液中的腐蚀速率。     

X80管线钢高温氧化膜的生长机理

观察并研究了X80钢在800～1 200℃下氧化1 mmin的氧化膜以及氧化圆点的形成规律.结果表明:X80管线钢在1 050℃以下具有良好的抗氧化特性,从1 050℃开始整个氧化膜层明显增厚,抗氧化能力下降;在1 000℃以下氧化膜内侧区域存在明显的Si、Cr富集带,温度升高到1 050℃,基体界面开始出现氧化圆点,同时内侧元素富集氧化膜的完整性遭到破坏,此种现象主要与Cr2O2进一步氧化形成CrO3有关.通过热力学和动力学分析发现,低于1 000℃.Si、Cr的氧化物稳定性高,自扩散系数小,利于形成界面处稳定的氧化膜.同时发现,1 050℃属于X80钢氧化质点形成的临界温度,低于此温度主要形成致密的界面氧化膜,它起到明显的抗氧化作用.     

X80管线钢在长输管道中的应用及展望

随着长输管道输送压力的提高和对输送效率的要求,X80管线钢在天然气长输管道中的使用逐渐规模化。化学成分作为钢材的“基因”,分析其演变过程并确定合适的目标成分是解决制造、焊接等问题的关键。煤制气输送管道目前没有X80管线钢的工程应用,为了满足中石化在建新疆煤制气外输管道工程的需求,需要加强煤制气管道用X80管线钢的研究。