刘晓明;张慈
【摘 要】天钢通过采用“铁水→转炉→LF→VD→圆坯连铸”流程,开发出37Mn气瓶钢连铸圆管坯,并较好地控制了P元素、S元素、气体元素和夹杂物.生产实践表明,37Mn气瓶钢连铸圆管坯成分稳定,有害元素含量低,铸坯质量良好,性能指标稳定,完全能够满足使用要求. 【期刊名称】《天津冶金》
校长李忠玩弄新婚女教师【年(卷),期】2016(000)004
【总页数】4页(P1-4)
【关键词】气瓶;连铸;圆坯;双渣;低磷;低硫
gpu集【作 者】刘晓明;张慈
【作者单位】天津钢铁集团有限公司技术中心,天津,300301;天津钢铁集团有限公司技术中心,天津,300301
【正文语种】中 文
高压气瓶作为一种气体储存容器，广泛用于工业、矿业、建筑、交通、海洋、航空、医疗、军事等国民经济各部门［1-3］。目前国内普遍使用的为钢制无缝气瓶，采用无缝钢管做坯料，通过热旋压收口收底成型制成［4］。由于气瓶所充装的介质种类很多，且具有易燃、易爆、剧毒或腐蚀特性，加之气瓶重复充装和流动性大，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾或中毒，引起灾难性事故发生。因此，气瓶的质量对于生产安全极为重要。近些年来，随着炼钢连铸工业技术的不断进步，引入了转炉留渣双渣工艺、LF炉外精炼、VD真空处理、连铸电磁搅拌等技术，采用连铸技术生产的圆管坯质量得到了大幅度的提高，能够生产出低有害元素、较少夹杂物的连铸圆坯，而且解决了偏析、缩孔、疏松等严重影响连铸圆坯质量的问题。采用连铸生产的圆管坯与传统的轧制坯相比较，具有成材率高，生产成本低等特点。越来越多的厂家更倾向于采购连铸圆管坯进行加工制造。天津钢铁集团有限公司（以下简称天钢）近些年通过装备升级，具备了钢水炉外精炼、真空脱气等精炼手段，工艺水平有了大幅度的提高，通过市场调研和技术储备，开始了高压气瓶用钢的研制开发工作。
根据标准《GB18248-2008气瓶用无缝钢管》中规定的气瓶钢牌号，同时结合天钢生产设备和技术的实际情况，确定开发牌号为37Mn的气瓶钢。其生产流程为铁水→转炉→LF→VD→圆坯连铸。由于气瓶钢内部加压储存气体，其对钢中的有害元素如P、S、气体元素等控制要求较高，对夹杂物的要求较为严格，同时要求铸坯的内部和外部质量良好。
磷（P）：对于气瓶钢来说，较高的磷含量会使其低温冲击功显著降低，并且更容易产生细小裂纹，导致充装时开裂、爆炸等严重后果。为了提高气瓶钢的质量，需更采取手段严格的控制钢中磷含量，要求［P］≤0.020%。
硫（S）：硫在钢中形成带状分布的MnS和FeS夹杂物，使钢在热加工时容易脆裂，形成“热脆”；硫还会降低钢的延展性和韧性，更加不利于气瓶钢的热成型加工。硫化物夹杂还会产生局部的显微组织疏松，降低钢材的耐腐蚀性，对气瓶在后期使用和储存过程中均有不利影响。为了减少S元素的危害，需控制［S］≤0.010%。
氧（O）：钢中的氧含量是衡量钢纯净度的一个重要的标志，通常用钢中总氧T［O］含量来衡量钢中氧含量的高低，钢中T［O］含量越低，则钢就越“干净”，钢的综合性能越好，
要求控制T［O］≤0.003 0%。
氮（N）：钢中的氮含量增加，可使钢材产生时效脆性，降低钢的冲击韧性，也可引起钢的冷脆等不利影响。为了防止氮的危害，要求控制［N］≤0.008 0%。
氢（H）：钢中的氢则是引起氢脆、白点、鼓泡等缺陷的直接原因，要防止氢致危害，需控制［H］≤0.002%。
夹杂物：气瓶钢对夹杂物要求较为严格，无论脆性夹杂物还是塑性夹杂物，对钢材质量都有较严重的影响，因此在该钢种冶炼中要重点控制夹杂物的类型、尺寸、数量以及分布，尤其要重点控制硫化物夹杂和Al2O3类夹杂。
铸坯质量：气瓶钢对铸坯原始缺陷较为敏感，铸坯中的裂纹、白点、气泡等缺陷在气瓶加工过程中都会造成影响。需保证铸坯表面不存在目视可见的裂纹、凹坑、机械划痕、压痕等，低倍组织达到中心裂纹≤0.5级；中间裂纹≤0.5级；缩孔≤1.0级；中心疏松≤1.0级；皮下裂纹和皮下气泡分别≤1.0级。
气瓶钢质量控制主要集中在对P、S元素和气体元素的控制、对夹杂物的去除和改性，以及
对铸坯质量的提升与改进上。
3.1 P元素的控制
在转炉炼钢过程中有两个脱磷的有利时机：即快速脱碳开始前的硅、锰磷氧化期和脱碳基本结束时的冶炼后期。传统转炉炼钢过程一般是选择冶炼后期高温脱磷的技术路线，采用单渣操作，加大渣量，加强供氧。其优点是钢水成分和温度的命中率相对较高，缺点是钢水氧化性强，渣量大，耐材消耗高，合金回收率较低，导致生产成本高。而当铁水［P］含量较高时，此方法的经济性相对较差。通过研究熔池温度、炉渣碱度和氧化性等因素对转炉脱磷的影响，开发了一种转炉炼钢留渣双渣法脱磷工艺，见图1。
留渣双渣法是指将转炉上炉部分或全部的高碱度、高FeO的终渣留在转炉中，然后添加渣料进行冶炼，在转炉冶炼前期结束后倒出大部分前期渣，再补充少部分渣料重新造渣。此方法利用了上一炉终渣的高碱度和高氧化性，提高了前期脱磷效率，前期结束后倒掉含磷量较高的炉渣，有效地防止了后期回磷，从而提高了整个转炉流程的脱磷率，消除了铁水［P］较高带来的不利影响，有利于提升钢水质量。
冶炼过程中，针对转炉前期，碱度控制在1.8～2.0，渣中TFe控制在10%～15%，倒渣温度控制在1 350～1 400℃，倒渣量80%以上，可达到较高的前期脱磷效率。冶炼的中后期，需控制好脱碳速度，防止炉渣返干，同时减少钢液回磷现象，控制转炉终渣碱度3.0左右，终点温度约为1 620℃。
液压泵的选择3.2 S元素的控制
LF炉精炼非常适合于低硫、超低硫钢的生产，可以创造极为优越的脱硫热力学和动力学，实现深脱硫工艺。
在LF精炼过程中，根据气-渣平衡定义硫容量［5］：
式中，CS为硫容量；ω（S）为渣中硫的质量分数，%；PO2、PS2为渣-气平衡时气相中的氧分压和硫分压。
由于此式计算不便，又根据渣与钢液的平衡定义另一种硫容量［5］：
式中，aO、aS为渣-钢平衡时钢液中的氧和硫的活度。
一般钢中的硫活度系数接近1，则可以用钢中硫的质量分数来代替其活度，则公式（2）可改写为：
式中，LS为硫在渣和钢中的分配比，即渣和钢中的硫分配系数。
由公式（3）可知，硫容量增加到n倍与氧活度降低到1/n对硫分配比的影响是等效的。实际生产中，往往更倾向于提高碱度R，使Cs增大，进而使炉渣的LS增大，但是通过深脱氧、降低炉渣的氧化性从而降低ao以增大LS同等的重要。这也是LF精炼过程实现深脱硫的关键所在［6］。
在生产过程中，需提高炉渣碱度以促进脱硫反应发生，控制终渣碱度到4.0左右，同时要注重脱氧效果，降低渣的氧化性，保证炉渣中FeO+MnO≤1.0%。
3.3 气体元素的控制高压阻尼线
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