隨著經濟和社會的發展，對石油､天然氣輸送用管線鋼的質量要求越來越高，應用于復雜環境､潮濕､酸性環境中的抗氫致裂紋(HIC)管線鋼的需求量日趨增大。抗HIC和抗硫應力致裂紋(SSC)鋼要求具有良好的韌性､抗疲勞性能､抗斷裂性能和耐腐蝕性等。
要獲得良好的抗HIC性能，一是要求硫質量分數小于20ppm，二是要求精確控制鋼中各類夾雜物的形態，通常要求鋼中w(Ca)/w(S)在2~5，w(Ca)/w(Al)>0.14，w(Ca)/w(TO)控制在0.7~1.2。而這些參數的控制有時候與生產實踐要求顯得有些相互矛盾，只有在硫含量極低的情況下，才有可能滿足以上所有條件并保證生產的順利進行。因此，選擇合理的冶煉工藝和控制手段，才能確保冶煉出高潔凈度､高品質､高性能的抗HIC管線鋼。
2009年初，技術中心將中低牌號管線鋼做精做強正式提上研發日程。并著手進行抗HIC管線鋼試生產的前期技術準備。2010年初，有用戶提出采購抗HIC管線鋼的意向，唐鋼即進行了抗HIC管線鋼的試生產，*初，主要遇到的問題是轉爐鋼水回硫嚴重，Ca處理不當和鋼水高Ca含量生產過程中的耐材侵蝕嚴重，經過技術人員的努力，問題逐一解決，并獲得了生產的成功。目前，國內各大鋼鐵企業關注的重點在高級別管線鋼的研究，對中低牌號管線鋼耐腐蝕的研究尚在研究和試生產階段。唐鋼抗HIC管線鋼的開發成功，使唐鋼在耐腐蝕管線鋼開發領域搶先一步。
1、硫對鋼抗HIC性能的影響
硫是影響管線鋼抗HIC和SSC能力的主要元素。當鋼中硫質量分數大于0.005%時，隨著鋼種硫含量增加，HIC的敏感性顯著增加。當鋼中硫質量分數小于0.002%時，HIC敏感性明顯降低，甚至可以忽略此時的HIC。當Ca處理不當時，硫化物將在晶界處富集，嚴重影響鋼的強韌性和抗HIC性能。
2、超低硫管線鋼試制S控制實踐
2.1 低硫鋼生產工藝流程
唐鋼低硫管線鋼主要采用“鐵水預處理→頂底復吹轉爐冶煉→LF精煉處理→弧形連鑄機”工藝流程進行生產，生產過程采用全流程硫含量控制技術，確保低硫管線鋼的順利生產。
2.2 冶煉過程硫含量的控制
2.2.1 鐵水預處理
唐鋼一鋼軋廠鐵水預處理采用單吹顆粒鎂脫硫工藝。關于金屬鎂脫硫的熱力學和動力學原理，在許多報道中都有詳細的闡述，其基本原理就是熔于鋼中的Mg與鋼液中的S發生[Mg]+[S]=MgS(s)反應，形成的MgS固體進入渣相，在扒渣的過程中去除。值得一提的是，在脫硫扒渣過程中經常有扒渣不凈的現象發生，致使在預處理中脫除的硫在后續工序中產生回硫，極大地影響了預處理效果，并給低硫鋼的冶煉帶來不必要的麻煩。為此，唐鋼在超低硫管線鋼的冶煉過程中使用了聚渣劑，即在扒渣過程中，先扒掉*初的稀渣，然后加入聚渣劑，并用扒渣板攪拌2min后，再用扒渣板扒去稠渣。從而減少了回硫。鐵水噴鎂脫硫預處理數據見表1。
從表1中數據可見，鐵水經預處理后，硫達到了較低的水平。并且，由于采取了有效的措施，抑制了后續工序的回硫，并為后道工序的冶煉提供了有利條件。
2.2.2 轉爐冶煉
對于全流程硫含量控制來說，每道工序都是控制硫含量的關鍵環節。轉爐的脫硫效果雖然不明顯，但控制轉爐工序增硫對這個冶煉過程硫的控制至關重要。
轉爐工序的硫主要來源于廢鋼､石灰和各種輔料，其中石灰和廢鋼中帶入的硫占絕大部分。因此，采用低硫優質原料可以有效地減少轉爐工序增硫，在轉爐操作過程中，適當增加渣量､嚴格控制冶煉過程中爐內反應條件､終點操作采取檔渣出鋼等防止鋼水氧化的措施，都能有效控制轉爐工序硫含量增加。唐鋼采取了自產坯頭廢鋼和氣燒石灰作為轉爐冶煉的原料，有效控制了轉爐工序硫含量的增加。并在轉爐出鋼過程中加入頂渣改質劑，有效控制了鋼包頂渣中的氧化亞鐵和氧化錳含量。從表2至表3中硫含量的變化可以看出，頂渣改質劑的加入也起到了一定的脫硫作用。
2.2.3 LF精煉
LF精煉是脫硫的主要手段之一，實現超低硫鋼的冶煉，唐鋼遵從了以下工藝條件：
1)實現高堿度操作，控制爐渣成分，選擇高硫容渣系;
2)強化對爐渣和鋼水的脫氧;
3)較高的冶煉溫度和良好的攪拌條件;
4)足夠的渣量，并適當控制原料中的原始硫含量;
5)爐渣流動性保持良好。
唐鋼在冶煉抗HIC管線鋼的過程中，采用低硫石灰､精煉渣和脫硫劑相配合的造渣方法，既保證了爐渣的堿度又保證了爐渣具有良好的流動性。加熱､造渣同時進行強攪拌，使鋼渣間具有良好的反應條件，獲得了良好的脫硫效果，精煉各階段的硫含量變化見表3。
從表3中可見，精煉達到了很好的脫硫效果，通過一系列的控制硫含量的措施，獲得了w(S)=0.002%左右的超低硫含量。
2.2.4 連鑄
連鑄過程是鋼材成分和潔凈度控制的*終環節。連鑄不存在太大增硫的環節，但應注意控制鋼中夾雜物的產生，盡量使鋼中夾雜物上浮。因此需強化中間包冶金效果并防止卷渣，選擇優質的中包覆蓋劑，并加至足量，可以起到較好的中間包冶金效果，選擇高黏度的保護渣可以有效防止卷渣的發生。低硫管線鋼中包成分見表4。
通過全流程的控制硫含量的增加，獲得了較低硫含量的管線鋼。在所生產的管線鋼的寬度方向上，分別在邊部､鋼板1/4處､鋼板取試樣10個，在北京科技大學腐蝕與防護中心依據GB/T8650-2006進行抗HIC實驗檢測，試樣經5.0%NaCl+0.5%CH3COOH+飽和H2S(溶液A)，pH2.7浸泡96h后，測定其裂紋長度率､裂紋厚度率和裂紋敏感率全部為零。表現出優良的抗氫致裂紋能力。
3、結論
1)采用“鐵水預處理→頂底復吹轉爐冶煉→LF精煉處理→弧形連鑄機”的全流程控制硫含量的措施，可以獲得較低硫含量的管線鋼。
2)通過采用鐵水預處理稠渣扒渣､進行頂渣改質等控制渣中組分的手段，可以有效防止鋼水回硫及有效降低鋼中氧化亞鐵和氧化錳含量，獲得較低硫含量的管線鋼。
3)對于低硫鋼的冶煉，鐵水預處理的主要任務是盡量扒凈渣子，防止回硫。轉爐的主要任務是盡量減少原料帶入的硫。LF是主要的脫硫手段。
意大利GNR公司是一家專業的光譜分析儀器研發、制造企業，成立于1942年，總部位于意大利米蘭。GNR公司的發展史就是一部濃縮的光譜儀發展史，當代的GNR公司在直讀光譜儀、X射線熒光光譜儀、油料光譜儀等領域繼續開創著新的技術。
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