鈣處理目的
管線鋼中的Al2O3及MnS夾雜對鋼的性能影響很大,為了提高管線鋼抗HIC性能,管線鋼用鈣處理對鋼中Al2O3及MnS夾雜進(jìn)行變性,改變這兩種夾雜物的形態(tài)和成分,使Al2O3形成低熔點(diǎn)而且硫容量大的鈣鋁酸鹽夾雜物。向鋼液中喂入硅鈣線進(jìn)行鈣處理具有良好的冶金效果,將鋁脫氧產(chǎn)生的高熔點(diǎn)的Al2O3夾雜物變性為低熔點(diǎn)鈣鋁酸鹽夾雜物(如12CaO•7Al2O3),減少鋼中夾雜物的數(shù)量,提高鋼水的可澆性,減輕水口堵塞,同時(shí)高硫容量的鈣鋁酸鹽夾雜物還可以吸附鋼中的硫化物,避免鋼中單獨(dú)的硫化物夾雜物生成。對于管線鋼,尤其是輸送含硫氣體的高強(qiáng)韌性管線鋼,需要精確控制鈣的加入量,以完全消除由于塑性MnS夾雜物的存在而導(dǎo)致的氫致裂紋(HIC)。
鋼中的硫含量對鋼板的橫向沖擊韌性影響顯著,同時(shí)線形硫化物是裂紋源,易導(dǎo)致氫致裂紋(HIC),尤其當(dāng)輸氣介質(zhì)中含有H2S、CO2等腐蝕性氣體時(shí)氫致裂紋更易發(fā)生,因此對高級別管線鋼不僅要求鋼中硫含量小于55×10-6、20×10-6甚至10×10-6,而且在精煉過程中進(jìn)行鈣處理,以變性線性硫化錳夾雜物為球形的CaS或CaO-Al2O3-CaS復(fù)合夾雜物,提高管線鋼的抗HIC性能。
采用鈣處理方法對鋼中MnS夾雜物和Al2O3夾雜物進(jìn)行改性具有良好的冶金效果,其原理是通過增加鋼中有效鈣含量,一方面使大顆粒Al2O3夾雜物改性成低熔點(diǎn)低密度的鈣鋁酸鹽復(fù)合夾雜物(如12CaO•7Al2O3),促進(jìn)夾雜物上浮,凈化鋼水,提高鋼材質(zhì)量;另一方面,在鋼水凝固過程中提前形成的高熔點(diǎn)CaS質(zhì)點(diǎn),可以抑制鋼水在此過程中生成MnS的總量和聚集程度,并把MnS部分或全部改性成CaS,即形成細(xì)小、單一的CaS相或CaS與MnS的復(fù)合相減少硫化物夾雜物數(shù)量,改變其組成和性質(zhì),從而凈化鋼水。
夾雜物類型對管線鋼的抗HIC性能有顯著影響。在大多數(shù)情況下,HIC都起源于夾雜物,鋼中的塑性夾雜物和脆性夾雜物是產(chǎn)生HIC的主要根源。分析表明,HIC端口表面有延伸的MnS和Al2O3點(diǎn)鏈狀?yuàn)A雜物,而SSC的形成與HIC的形成密切相關(guān)。因此,為了提高抗HIC和抗SSC能力,必須盡量減少鋼中的夾雜物、精確控制夾雜物的形態(tài)。鈣處理可以很好地控制鋼中夾雜物的形態(tài),從而改善管線鋼的抗HIC和SSC能力。
當(dāng)鋼中硫含量為0.002%~0.005%時(shí),隨著Ca/S的增加,鋼的HIC敏感性下降。但是,當(dāng)Ca/S達(dá)到一定值時(shí),形成CaS夾雜物,HIC會顯著增加。因此,對于低硫鋼來說,Ca/S應(yīng)控制在一個(gè)極其狹窄的范圍內(nèi),否則,鋼的抗HIC能力明顯減弱在一個(gè)更廣的范圍內(nèi)。而對于硫低于0.002%的超低硫鋼,即便形成了CaS夾雜物,由于其含量相對較少,Ca/S可以控制在一個(gè)更廣的范圍內(nèi)。
—本文摘自文獻(xiàn)綜述