УДК 669.046.546.2:669.14.018.41
ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОСЕРНИСТОЙ СТАЛИ X70 В ОАО «БЭНСИСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ (BENSTEEL)»
© MA Fang, старший инженер, e-mail: scallen33@tom.com; SONG Mantang, главный инженер, д-р техн. наук
ОАО «Бэнсиский металлургический комбинат», КНР (Benxi Iron and Steel Co., Ltd. (BENSTEEL). China) Статья поступила 07.04.2014 г.
Снижение содержания серы в трубной стали для нефтегазопроводов категории прочности X70 - ключевой фактор качества продукции. Рассмотрены параметры технологии глубокой десульфурации металла, обеспечивающие содержание серы в 95% плавок не более 0,0020% и в среднем на уровне 0,0014%.
Ключевые слова: сталь X70; содержание серы; параметры десульфурации на агрегате ковш-печь.
В последние годы уровень требований к качеству труб категории прочности Х70 непрерывно возрастает и, соответственно, наблюдается рост требований к металлу. Содержание серы - один из важных показателей оценки качества стали Х70, и для ее снижения в 2007 г. на комбинате БепБ1ее1 была разработана следующая технологическая схема производства: десульфурация жидкого чугуна ^ выплавка полупродукта в конвертере (150 т) ^ внепечная обработка на агрегате ковш-печь (АКП).
Десульфурация жидкого чугуна осуществляется путем продувки смесями Mg-CaO до содержания серы 0,003% с последующим тщательным удалением шлака. При выплавке полупродукта конвертерный шлак удерживается до конца выпуска плавки. Перед началом выпуска в сталеразли-вочный ковш вводится активная известь в количестве 500 кг (3 кг/т), и с началом выпуска плавки осуществляется продувка металла аргоном через пробки в днище ковша.
На АКП перед началом шлакообразования проводится раскисление металла алюминием с обеспечением его общего содержания не менее 0,03%. Затем осуществляют расплавление шлака с внесением новых порций шлакообразующих смесей и поддержанием необходимой жидкотекуче-сти шлака.
После расплавления шлака непрерывно вводятся восстановители (А1, СаС2) до тех пор, пока цвет шлака не станет белым, и его параметры будут оставаться без изменения. При этом, если в начале процесса шлакообразования продув-
ка аргоном осуществляется с малым расходом, то после образования жидкоподвижного восстановительного шлака расход аргона увеличивают для перемешивания металла и шлака. На заключительной стадии внепечной обработки химический состав стали доводится до заданных параметров путем присадок малых порций легирующих и более продолжительной обработки аргоном.
Изменение среднего значения содержания серы по ходу технологического процесса производства показано на рис. 1.
В жидком чугуне достигается достаточно низкое содержание серы, но в ходе конвертерной плавки оно повышается до 0,010%. Это обусловлено приходом серы из остатков шлака в чугуно-возном ковше после обработки жидкого чугуна десульфурирующими смесями, из стального лома и извести, а также ограниченными возможностя-
Точки замера
Рис. 1. Изменение содержания серы на каждой операции производства
0 2 4 6 8 10 12 14 Основность конечного шлака (СаО)/(БЮ2)
и 800 -
т ч « н 700 -
н е 600 -
н н е 500 -
н лее 400 -
< е 300 -
т о с 200 -
« с а 100 -
(Л 0 -
0 2 4 6 8 10 12 14 Основность конечного шлака (СаО)/(БЮ2)
Рис. 2. Влияние основности конечного шлака при внепечной обработке на содержание серы в готовой стали (а) и на коэффициент распределения серы LS (б)
ми конвертерного шлакообразования. Во время выпуска плавки ввод в сталеразливочный ковш активной извести несколько снижает содержание серы - до 0,009%, значительное снижение ее содержания происходит в процессе внепечной обработки и достигает 0,007%. Этот этап - ключевое звено в обеспечении требуемого содержания серы в металле. На данном этапе необходимо формирование восстановительного шлака с высокой основностью и низкой окисленностью в сочетании с эффективным перемешиванием металла со шлаком, который продолжает играть роль десульфуратора металла вплоть до разливки на МНЛЗ.
На рис. 2 показано влияние основности (СаО/БЮ2) конечного шлака на содержание серы в готовой стали и на коэффициент распределения серы при внепечной обработке на АКП. С повышением основности шлака до 10-12 ед. содержание серы снижается до 0,001%, а коэффициент распределения возрастает до 600-800 ед. Таким образом, в ходе шлакообразования с помощью добавления шлакообразующей смеси и повышения содержания СаО десульфурирующая способность шлака повышается.
Снижение оксидов марганца и железа МпО+БеО в шлаке приводит к снижению окис-ленности металла и тем самым улучшает реакцию десульфурации. На рис. 3 представлено влияние суммарного содержания МпО и БеО в конечном шлаке на склонность к снижению содержания серы в готовой стали. Из этих данных следует,
Я 0,0030
з 0,0025 -
и 0,0020 -
| 0,0015 -
I 0,0010 -
% 0,0005 "
♦
♦ ♦♦♦ ♦ «►
Ш*
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Окисленность шлака (МпО+РеО), %
Рис. 3. Влияние окисленности (MnO+FeO) конечного шлака при внепечной обработке на содержание серы в готовой стали
140 о 120 % 100 с 80 § 60
120
66
7
26 £1
13
0,0030 0,0025 0,0020 0,0015 0,0010 0,0005 Содержание серы в стали, %
Рис. 4. Распределение содержания серы в готовой трубной стали X70
что требуемое содержание серы в готовой стали обеспечивается при МпО+БеО<1,0%.
Процесс глубокой десульфурации требует и глубокой раскисленности металла. Для обеспечения содержания серы в стали не более 0,001% содержание кислорода в металле не должно превышать 2,5-10-6 %. С этой целью осуществляется контроль содержания кислотораствори-мого алюминия в стали, которое в начальный период внепечной обработки должно быть на уровне 0,05%, а на завершающем этапе - около 0,03%.
В условиях производства основные составляющие конечного шлака при обработке стали находятся в следующих пределах: СаО « 50«60%; А12О3>20%; БЮ2<10%; Mg0<10%. Повышение температуры металла и шлака положительно влияет на улучшение их подвижности и тем самым на ускорение процесса десульфурации. На производстве температура первого и среднего периодов внепечной обработки составляет около 1600 °С.
В связи с тем, что десульфурация осуществляется на границе раздела металл-шлак, с целью ее прохождения в более полном объеме необходимо эффективное перемешивание расплава путем продувки аргоном. Для этого требуется ковш достаточной вместимости и время - до 10 мин.
а
0
б
Заключение. После применения описанных мер конечное содержание серы в готовой стали находится в пределах 0,0004%«0,0030% и в среднем составляет 0,0014%, в том числе на 95% плавок ее содержание не превышает 0,0020%. Это подтверждается статистическим
распределением содержания серы в готовой трубной стали (рис. 4). В настоящее время по разработанной технологии в соответствии с требованиями API 5L произведены горячекатаные рулоны и листы стали X70 в объеме 30 тыс. т.
EXPERIENCE OF MANUFACTURING LOW-SULPHUR STEEL X70 AT JSC "BENXI IRON & STEEL WORKS (BENSTEEL)"
© MA Fang; SONG Mantang, Dr Sci. (Eng.)
Reducing the sulfur content of steel pipe for oil and gas of strength category X70 is a key factor in the quality of products. Technology parameters for deep metal desulfurization are considered that provide sulfur content in 95% of melts not exceeding 0.0020%, and an average of 0.0014%.
Keywords: steel X70; sulfur content; desulfurization parameters at ladle-furnace.
VII Международный форум «ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ» на базе НИТУ «МИСиС», посвященный 150-летию великого русского металлурга В.Е. Грум-Гржимайло
15-17 октября 2014 г.
Во время проведения конференции будут работать:
• Всероссийская молодежная конференция «Энергосберегающие технологии в металлургической промышленности»;
• Тематическая выставка «Печестроение: конструкции, огнеупоры, оборудование и приборы, АСУ ТП»
Основные проблемно-тематические направления форума:
• Современные энергосберегающие технологии в металлургической промышленности;
• Плавильные, нагревательные и термические печные агрегаты черной и цветной металлургии,
машиностроения, производства огнеупоров и строительных материалов;
• Автоматизация технологических процессов;
• Технологическое оборудование, приборы контроля и средства автоматического управления;
• Экология промышленного производства;
• Математическое моделирование теплофизических процессов;
• Информационные технологии, управление проектами (Project Management)
Соорганизаторы:
ООО Научно-производственное объединение «Санкт-Петербургская электротехническая компания», ООО «Обнинская термоэлектрическая компания», ООО «Инновации и энергосбережение» Исполнительный секретарь конференции:
Бурсин Александр Николаевич, тел./факс: (495) 638-44-25, e-mail: energomet@misis.ru. Для участия в работе конференции необходимо подать заявку (по электронной почте или факсу), оформить договор и на основании счета перечислить организационный взнос. Исполнительный секретарь выставки:
Щепотина Елена Юрьевна, тел./факс: (495) 638-45-19, (499) 236-12-19, e-mail: mos-sov@mail.ru.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.