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1、本钢转炉流程生产管线钢钢中硫含量的控制摘要随着我国石油、 天然气资源的开发和利用， 用于制造石油、 天然气输送管线 用的宽厚钢板的需求量将不断增加。具有高强度、高韧性、良好的可焊性、低温 下的断裂抗力和抗H2S侵蚀能力，低合金高强度、高韧性的超纯净高级别管线钢 将成为 21 世纪国民经济需求量较大的一类钢种。降低管线钢中有害元素特别是 硫含量以及控制硫化物央杂物的形态和分布是冶金工作者一直探索的重要研究 课题之一。本课题以管线钢硫含量的控制技术为核心， 对本钢管线钢中硫含量进行理论 计算与分析。 探索各工艺的脱硫条件， 并对各个因素对钢中硫含量的影响进行研 究分析，实验并探索适于工业生产应用的
2、脱硫渣系， 寻求最合理的精炼工艺流程。 以提高产品质量，降低生产成本，提高效益。为达到研究目的， 对各个环节脱硫的热力学及动力学条件进行了分析， 并以 此为理论依据对管线钢生产过程中脱硫的关键工序进行了工业性试验。 通过管线 钢工业性试验的结果， 分析了各个因素对脱硫效率的影响， 并探讨了影响脱硫效 率的限制条件，从而得出提高脱硫效率的可行方案。批量生产结果表明： 本钢生产条件下铁水喷粉预处理后， 铁水中硫的平均值 可达16 x 106，为超低硫管线钢的冶炼提供了前提条件并大大减轻了后续工序的 脱硫任务，有效降低了生产高级别管线钢的成本。经 LF精炼脱硫后硫含量可低 至5 x 10-6，可满足
3、高级别管线钢的生产要求。关键词 ：管线钢，硫含量， LF 炉造渣脱硫，铁水喷粉脱硫AbstractWith the exploitation and use of the petroleum and the natural gas in our country ，the wide and thick steel plate， which is used for thepipeline to diliver petroleum and the natural gas is needed hugely thepipeline steel with higher strength ， higher
4、ductility,better weldabitity,and resistance to H2S erosion will be needed greatly in the21 century Decreasing the content of the harmful elements in the steel，especially the sulfur content，and controlling the shape and distributionof the sulfide inclusion are one of the important works for the metal
5、lurgists The core of this topic is the control technology of sulfur content in pipeline steel Theoretical calculation and analysised the sulfur content in pipeline steel of Benxi Steel Explored the desulfurization conditionsof the various processes ， analysised various factors on the sulfur content
6、of the steel Experimented and explored the desulfurization slag system which suitable for the industrial production applications to seekthe most reasonable refining processTo improve the product qualityreduce the production costs and improve efficiencyTo achieve the research purpose ， analyzed the d
7、esulfurization conditions on thermodynamics and kinetics for the various production processes ， and as a theoretical basis conducted industrial tests on the key process to pipeline steel desulfurization Rely on the results of pipeline steel industrial test，Analysised the influence of various factors
8、on desulfurization efficiency ， and explored the limitations for desulfurization ， to arrive at possible options to improve the desulfurization efficiency Mass production results show that ，After the hot metal dusting pretreatment the average of the sulfur content in Benxi Steel hot metal-6can be 16
9、 x 10- , provides a premise for the smelting of ultra-low sulfur pipeline steels and greatly reducing the desulfurization task of follow-up process ， effectively reduced the cost of high-level pipeline steel production After LF refining ， sulfur content can beas low as-65x 10 ， to meet the requireme
10、nts of the production of high-level pipeline steel Key words: pipeline steel, sulfur content, LF furnace slag desulphurization ， hot metal injection desulfurization目录第一章 绪 论 11.1 选题背景及目的 11.1.1 选题背景 11.1.2 本课题目的 11.1.3 管线钢控制钢中硫含量研究的意义 21.2 文献综述 31.2.1 国外现状 31.2.2 国现状 61.2.3 管线钢的性能要求 91.2.4 管线钢的主要质量问
11、题及其产生原理 111.2.5 硫对管线钢的危害 131.2.6 管线钢发展趋势 141.3 研究容 15第二章 脱硫反应热力学及动力学分析 172.1 脱硫反应热力学分析 172.2 脱硫反应动力学分析 18第三章 管线钢脱硫工业性试验 213.1 铁水预处理脱硫 213.1.1 本钢 1、2# 铁水脱硫站基本概况 223.1.2 铁水喷吹 CaO-Mg 脱硫工艺的试验统计 233.1.3 各因素对铁水脱硫率影响的讨论与分析 243.2 LF 精炼脱硫 283.2.1 本钢炼钢厂 1#LF 炉简介 283.2.2 LF 工序操作标准 293.2.3 1#LF 炉造渣深脱硫工艺的确定 303.
12、2.4 LF 脱硫工业试验数据统计 313.2.5 各冶炼条件对 LF 脱硫效果的影响分析 323.2.6 LF 深脱硫操作要点 35结 论33致 37参考文献 38附录 39外文原文 39外文翻译 51第一章 绪 论1.1 选题背景及目的1.1.1 选题背景本钢石油管线钢的开发研制始于 80 年代末， 是国较早开发石油管线用钢的 钢铁企业。 历时十几年的发展， 本钢先后研制开发了符合石油、 天然气输送管线 用的 A、B 、X42 、X46 、X52 、X56 、X60 、X65 、X70 管线钢，实现了石油、 天然气输送管线用钢的系列化。 特别是本钢通过 2002 年对炼钢、 热轧进行现代
13、化改造后， 加快了高性能管线钢的研制开发力度， 先后研制开发了能够满足用户 要求的高性能石油管线用钢X52X70、石油套管用钢 J55，参与了国家“ 973”项目“新一代钢铁材料的重大基础研究”中的子课题“高强度管线钢 的产业基础研究”工作。 在国家组织实施的“振兴东北老产业基地高技术产业项 目”中，本钢同中科院金属研究所共同申报的“高性能管线钢生产产业化”通过 了专家组的评审， 并获得国家资金的支持。 “高性能管线钢生产产业化”项目的 实施将使本钢成为国继宝钢、武钢、鞍钢之后能生产具有高附加值的 X70 以上 级别管线钢的钢铁企业。到目前为止，石油管线钢 X52X70 先后通过中石油 管材所
14、、管道局的板卷及钢管的性能评定， 实物质量满足国家西气东输对管线钢 特殊质量的技术要求。 其产品已应用于多条输气、 输油、成品油管线工程。 目前， 本钢已批量生产石油管线钢， 产品经华油钢管、 石油钢管厂等多家钢管厂的生产 使用，产品质量完全符合用户的特殊标准及技术要求。 X80 管线钢也已通过鉴 定验收，并于 2009 年第一季度进行了试生产。 高品质高附加值管线钢的批量生 产在为企业创造经济效益的同时也为我国经济发展起到一定的推动作用。1.1.2 本课题目的以管线钢硫含量的控制技术为核心， 对本钢生产条件下从铁水预处理经转炉 到精炼过程中的钢中硫含量控制技术进行理论计算与分析。 探索各工艺
15、的脱硫条件，并对各个因素对钢中硫含量的影响进行研究分析， 实验并探索适于工业生产应用的脱硫渣系，寻求最合理的精炼工艺流程。以提高产品质量，降低成本，提 高效益。管线钢控制钢中硫含量研究的意义能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。在21世纪里，石油和天然气在整个世界的能源结构中的比重将会进一步增 加。绝大多数的石油和天然气的运输都要依靠管道。预计今后10年，我国将建设超过5万km的油气管道，平均每年需铺设 5000km，每年天燃气管道需要 钢材近400万t，共需各类油气输送干线用钢约 1000万t。研究表明，石油、 天然气管道的建设成本会随着所用管线钢级别的提高而下降，如图1.1所示。钢级图1.1管线建设采用不同钢级钢管的成本变化率与此同时，随着石油、天然气需求量的不断增大，管道的输送压力和管径也 需要不断地增大，以增加其输送效率。因此对管线钢材的质量和性能要求也日益 苛刻，需要其具有高强度、高韧性、良好的可焊性、低温下的断裂抗力和抗MS侵蚀能力等特性，而在管线钢中影响影响这些性能的主要元素就是硫， 硫含量的 高低直接影响到管线钢质量的好坏。长远来看，研究管线钢中硫含量的控制具有 深远而重大的意义。1.2文献综述国外现状早期的管线钢一
