石油和天然氣是重要的能源礦產(chǎn)和戰(zhàn)略資源，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家

安全息息相關(guān)。在石油天然氣的運(yùn)輸過(guò)程中，管道輸送具有經(jīng)濟(jì)性、安全性和連

續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)。管線鋼主要用于加工制造油氣管線，性能上要求高強(qiáng)度、高韌性、

良好的焊接性能和良好的抗腐蝕性能。而非金屬夾雜物是影響管線鋼性能的主要

因素之一，主要危害有：（1）會(huì)造成水口結(jié)瘤，影響生產(chǎn)順行；（2）能夠能夠?qū)?/p>

致管線鋼產(chǎn)生疲勞裂紋；（3）會(huì)影響管線鋼的沖擊韌性；（4）會(huì)降低管線鋼的抗

腐蝕性能，尤其是 A 類(lèi)和 B 類(lèi)夾雜物，會(huì)造成氫致裂紋的產(chǎn)生；（5）會(huì)惡化管線

鋼的焊接性能。因此，開(kāi)發(fā)了管線鋼中非金屬夾雜物控制關(guān)鍵技術(shù)，為我國(guó)管線

鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提升做出了貢獻(xiàn)。

（1）管線鋼精準(zhǔn)鈣處理模型以及在線指導(dǎo)軟件。鈣處理是管線鋼夾雜物的最主

要方式，通過(guò)鈣處理能夠?qū)?MnS 夾雜物改性為 CaS，將 Al 2 O 3 為主的夾雜物改性

為鈣鋁酸鹽，從而降低夾雜物對(duì)管線鋼性能的危害。然而在大部分企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程

中，鈣處理過(guò)程的鈣線喂入量都缺乏一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。由于

各爐次的鋼渣成分和溫度等的差異，導(dǎo)致不同爐次間的鈣處理效果波動(dòng)很大，有

些爐次鈣處理后產(chǎn)品性能還發(fā)生惡化。本項(xiàng)目建立了管線鋼精準(zhǔn)鈣處理模型，通

過(guò)對(duì)管線鋼不同鋼液成分和溫度條件下鈣處理窗口進(jìn)行的計(jì)算，確定了管線鋼的

不同成分條件下最優(yōu)的喂鈣線量。與國(guó)外同類(lèi)型模型相比，考慮的工藝條件更完

全，考慮的反應(yīng)物和產(chǎn)物也更全面，因此也更接近生產(chǎn)實(shí)際，準(zhǔn)確率更高。同時(shí)，

以管線鋼精準(zhǔn)鈣處理模型為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出了鈣處理在線指導(dǎo)軟件，可實(shí)現(xiàn)管線鋼生

產(chǎn)過(guò)程中針對(duì)每一爐次的工況條件進(jìn)行精準(zhǔn)喂鈣量的在線指導(dǎo)，并已實(shí)現(xiàn)了在管線鋼生產(chǎn)中的在線應(yīng)用，計(jì)算結(jié)果更直觀。（2）低鈣含量處理控制管線鋼 B 類(lèi)夾雜物技術(shù)。傳統(tǒng)的管線鋼鈣處理一般都是

采用高鈣處理路線來(lái)使夾雜物改性為高 CaO 含量的較高熔點(diǎn)鈣鋁酸鹽，如圖 2

中窗口 B 所示。但是在高鈣含量處理時(shí)容易在鈣處理后生成大尺寸鈣鋁酸鹽夾雜

物，而且在鈣處理后的過(guò)程中由于鋼中 Ca 的揮發(fā)或者鋼液二次氧化的消耗，鋼

中鈣含量會(huì)有所降低，導(dǎo)致高熔點(diǎn)鈣鋁酸鹽往液態(tài)鈣鋁酸鹽轉(zhuǎn)變，當(dāng)尺寸較大時(shí)

會(huì)在軋板中形成 B 類(lèi)夾雜物，危害產(chǎn)品性能。因此，本項(xiàng)目從另一角度考慮，開(kāi)

發(fā)了低鈣含量處理控制管線鋼 B 類(lèi)夾雜物技術(shù)，如圖 2 中窗口 C 所示，即高 Al 2 O 3

一側(cè)的 50%液相點(diǎn)至 100%液相開(kāi)始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 T.Ca 含量范圍。在此情況下，夾

雜物由部分液相和部分固相組成，這樣既不會(huì)在澆鑄過(guò)程發(fā)生水口結(jié)瘤，又不至

于在軋制過(guò)程中形成 B 類(lèi)夾雜，同時(shí)由于喂入的鈣含量較低，整體上夾雜物尺寸

要更小。此技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)的管線鋼生產(chǎn)實(shí)踐中，能夠有效減小夾雜物尺寸和降

低 B 類(lèi)夾雜物評(píng)級(jí)。（3）含 Ca 硅鐵鈣處理技術(shù)。在管線鋼生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)添加大量的合金，合金的純

凈度會(huì)對(duì)鋼液成分甚至鋼中夾雜物產(chǎn)生重要影響，一般來(lái)說(shuō)這種影響是有害的或

者是無(wú)用的。本項(xiàng)目針對(duì)硅鐵合金中含有一定量的 Ca，通過(guò)研究變廢為寶，開(kāi)

發(fā)了含 Ca 硅鐵鈣處理技術(shù)，并應(yīng)用于管線鋼的生成，實(shí)現(xiàn)了用硅鐵合金代替鈣

線來(lái)進(jìn)行管線鋼夾雜物的鈣處理改性，降低生產(chǎn)成本。首先通過(guò)鈣處理模型計(jì)算

得到夾雜物改性所需的鈣含量，然后在總的硅鐵加入量不變的情況下根據(jù)硅鐵合

金中的 Ca 含量計(jì)算得到在出鋼工序和鈣處理工序的硅鐵合金分配量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)

夾雜物的精準(zhǔn)鈣處理改性，如圖 3 所示。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：（1）總的硅鐵合金

加入量不變，不會(huì)增加額外成本；（2）減少甚至取消了鈣線的喂入，降低了生產(chǎn)

成本；（3）硅鐵合金鈣處理過(guò)程鈣的收得率高，而且不會(huì)造成鋼液的噴濺，因此

不會(huì)惡化鋼液的潔凈度。