降低电炉管线钢氮含量生产工艺摸索

INDUSTRIAL HEATING

2019年第48卷第6期Vol .48No .62019

DOI:10.3969/j.issn.1002-1639.2019.06.005

降低电炉管线钢氮含量生产工艺摸索

王学义，宋智宇

（天津钢管集团股份有限公司特钢公司，天津300301）

摘要：对绝大多数管线钢来说，氮是有害元素，钢水中氮含量偏高会使钢产生应力时效，降低管线钢的成型性及高温韧性、塑性和焊接性能。介绍了电炉冶炼高端管线钢钢水中氮元素来源，主要为废钢原料含氮不稳定以及电弧区钢液容易吸氮，并通过冶炼工艺的比对，对电炉不同钢渣性能、不同铁水比例、冶炼时熔池流场对N 含量的影响进行了分析，找出控制电炉钢水氮含量的有效途径，主要有提高电炉钢渣性能、合理的铁水配比、电炉底吹CO 2气体、精炼、连铸防二次增N 工艺等，工艺改进后氮含量平均控制在8×10-5以下。关键词：管线钢；低氮钢；工艺改进中图分类号：TF741

文献标志码：A

文章编号：1002⁃1639（2019）06⁃0014⁃03

Exploration of Manufacture Progress for Reducing Line Pipe Nitrogen Content in Electric Furnace

WANG Xueyi ，SONG Zhiyu

（Tianjin Pipe （Group ）Corporation ，Tianjin 300301，China ）

Abstract:Nitrogen is a harmful element for most pipeline steels.High nitrogen content in molten steel will cause stress aging ，and reduce the formability ，high temperature toughness ，plasticity and weldability of pipeline steels.This paper introduces the source of nitrogen element in molten steel of high-end pipeline in EAF smelting.The main reasons are unstable nitrogen content of scrap steel and easy nitrogen absorption

of molten steel in arc zone.Through comparison of smelting processes ，the effects of different slag properties ，molten iron ratio and flow field of

molten pool on nitrogen content in EAF are analyzed.The effective ways to control nitrogen content in molten steel of EAF are found out ，main⁃ly improving nitrogen content in EAF.The average nitrogen content of slag ，molten iron ratio ，bottom blowing CO 2gas ，refining and continuous casting process is controlled below 8×10-5after process improvement.Key words:pipeline steel ；low nitrogen steel ；technology improvement

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收稿日期：2019⁃06⁃27

作者简介：王学义（1975—），男，硕士，高级工程师，研究方

向为炼钢工艺.

随着管线管产品的应用领域不断拓展，新的应用领域如腐蚀环境、海洋环境对管线管产品提出了更高的要求，钢中氮含量的不利影响也越来越得到重视[1]，氮的含量在API SPEC 5L 第43版中并没有明确要求，但从第44版开始，在酸性服役环境和海洋服役环境中增加了w (N)≤0.0120%的要求，并明确了w (Al)/w (N)≥2的要求，重点客户的内部标准，甚至要求w (N)≤0.0080%。众所周知，从单纯氮含量控制方面，电炉较之转炉是有明显劣势的，主要原因是电弧电离造成的，

在电极加热时，电弧的阴极和阳极轮流位于石墨和钢液上。作用在钢液上时，这部分钢液较其他部位的钢液温度高，当其为阴极时，温度为2400K ，为阳极时，温度为2600K ，研究表明:当钢液温度为2130K 时，[O]对氮的影响作用消失。根据氮的溶解反应式，当氮分压一定时，钢液中氮的溶解度与氮溶解反应常数及其活度系数有关[2]

。当温度升高时，K 值增大，钢液中氮的溶解度亦增加。因此，针对电炉开展降低氮含量的工艺研

究，不仅有利于改善电炉钢的质量，增加电炉钢品种，而且也可以提高电炉钢产品的市场竞争力。

1主要生产设备状况

某公司炼钢系统分为一区和二区，主要设备状况如表1所示：

表1

主要设备状况

区域电炉精炼真空装置连铸机

一区

超高功率公称容量

150t LF

双工位

VD 单工位弧形、6机6流、弧形半径10.5m

二区

超高功率公称容量

90t LF

双工位

VOD 双工位

弧形、6机6流、弧形半

径10.5m

2降低管线钢N 含量生产工艺摸索

2.1

电弧炉冶炼工艺

电炉炼钢与转炉炼钢相比较，由于废钢原料含氮高以及电弧区钢液容易吸氮，钢中氮含量较高，这是电炉炼钢的先天性缺陷之一[3]。转炉钢的含氮量比较低，一般在2×10-5~4×10-5，而电炉熔清氮含量一般在8×10-5~

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