专利名称：：抗H<sub>2</sub>S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法
技术领域：
：本发明涉及钢铁行业的无缝石油套管钢冶炼工艺，特别涉及110s级抗H2S腐蚀无缝石油套管钢的冶炼方法。技术背景-随着石油天然气资源的不断开采，一些严酷腐蚀环境和其他苛刻条件下的油气田相继投入开发，使得对特殊用途油井管的需求急剧增加。尤其是酸性油气田不断增加，H2S不仅导致金属材料突发性的硫化物应力开裂，而且其毒性也威胁着人生安全。随着H2S含量越来越高的油气资源的开采，对抗H2S腐蚀无缝石油套管要求的钢级亦越来越高，如110S钢级，对石油套管的抗腐蚀性能提出了更高的要求。抗H2S腐蚀油井管是高技术含量的产品，其生产技术在世界范围内被视为顶尖技术而严格保密，只被少数先进的大型钢管企业如日本的住友金属、NKK、美国的美钢联等垄断。目前国内外主要油井管生产企业都在开发具有自主知识产权的非API抗SSCC钢级的油井管。如住友公司的SM80S(S)110S(S)，V&M公司的VM80S(S)110(S)，宝钢的BG80S110S(S)，天津钢管公司的TP80(S)110S(S)等。国外文献报道中，SUMITOMOMETALIND、NIPPONKOKANKK、NIPPONSTEELCORP、KAWASAKISTEELCO、IPSCOINC等公司报道了一些抗H2S腐蚀油井管的生产技术，大都为具有自主知识产权的专利技术，内容主要涉及钢的成分设计和工艺措施，而对具体的冶炼操作鲜有报道。油井管管坯用IIOS钢级，主要用于抗H2S腐蚀的油气田。其突出特点是强度高、抗H2S腐蚀和综合性能优良，因此要求管坯钢有害元素P、S低(P《0.01%，S《0.005%)和钢质纯净(夹杂物总量《0.005%;夹杂物高倍A、B、C、D、Ds分别不大于0.5级)。目前，油井管管坯用IIOS的冶炼方法电弧炉冶炼(转炉吹炼)+炉外精炼+真空脱气后+连铸成圆坯，无论是电弧炉冶炼或是转炉吹炼对原材料(废钢或铁水)要求很高，要求低P、S废钢和铁水，否则有害元素P、S虽可降至很低，但钢质纯净度难以保证，最终不能满足抗H2S腐蚀性能造成报废。因此，作为原料的低磷、低硫的铁水和废钢有局限性，难以满足需要，如果原料P、S高，造成电弧炉低碳或超低碳，则钢水含氧较多，在脱氧操作中需加入大量脱氧剂脱氧，使钢水中夹杂物含量高，浇注后的石油套管钢纯净度达不到要求。'
发明内容本发明的目的是提供一种原料易得，产品质量可靠的抗H2S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法，本发明是这样实现的本发明抗H2S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法，抗H2S腐蚀石油套管钢钢级为110S，钢号为27CrMoNbV，包括如下步骤(1)以铁水和废钢为原料，铁水中P《0.120%、S《0.050%、As《0.03%、Sn《0.01%、废钢为管头、坯头、坯尾，原料的配比为铁水30一40%、废钢60—70%重量份；(2)在电弧炉中溶化废钢和铁水，出钢前流渣、喷碳粉和补加石灰，出钢过程中加入CaBalASi、Al脱氧剂和铁合金，CaBaAlSi加入量1.5~2.5kg/t，Al块加入量2.5~3.0kg/t，MnFe加入量3.0~3.5kg/t。，T为1吨钢水；(3)电弧炉出钢条件P《0.005%、C:0.08~0.15%;出钢温度1600~1630°C;(4)LF炉精炼保持底吹氩气，LF炉加入合成渣，同时分批加入CaC2、Ca—Si粉和A1粉进行扩散脱氧，直到渣白，升温加入合金，调整至合金标准成分，温度达到1600—163(TC;(5)真空处理在真空度《67Pa下保持到炉渣无明显发泡，保持2分钟以上，破真空后对钢水静吹氩气，静吹时间》10分钟；(6)浇注浇注温度为1570—15卯。C;步骤(2)中，炉料全熔后，吹氧烧碳，脱磷，吹氧量为35—40m3/T,出钢前流渣量为85—95°/。，出钢前加石灰10—30kg/T，出钢前喷碳粉1.0—2.0Kg/T;步骤(4)中合成渣加入量为10—15kg/T，白渣保持时间》20分钟，保持温度1635—1655r，步骤(5)中真空度《66.7Pa，抽真空时间>15分钟。本发明原料易得，成本较低，既可稳定控制有害元素P、S在很低的水平，P《0.010%,S《0.005%，气体含量[O]《0.0015%,[N]《0.0050%，[H]《0.0002%，同时保证钢质纯净度，髙倍评级A、B、C、D、Ds均为《0.10级，夹杂物总量《0.0050%，所生产钢具有强度高和优良的抗H2S腐蚀性能，可广泛地应用于高酸性油气田。具本实施方式本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种抗H2S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法，包括以下步骤①原料由30~40%的中磷铁水和6070%的废钢组成；②通过偏心底出钢电弧炉熔化废钢和铁水；③电弧炉出钢前流渣补加石灰、喷碳粉；④出钢合金化和预脱氧操作出钢过程中加入CaBaAlSi和Al块作脱氧剂，再加入MnFe;⑤钢包精炼加入合成渣，同时分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al'粉进行扩散脱氧，直至渣白，升温加入合金，调整至标准成分，直至温度达到吊包温度；⑥VD真空处理。⑦破真空后，调整底吹氩气流量，静吹，同时保证开浇温度。⑧浇注。其具体操作步骤如下第一步电炉冶炼操作原料由30~40%的中磷铁水和60~70%的废钢组成，采用一定的电压和电流熔化废钢，并吹氧助熔，炉料全熔清后，提高供氧强度，吹氧脱C、P，当氧耗达到28003500r^时，测温取样；温度和P符合出钢要求，摇炉流渣(流渣量为总渣量的9095%)，补加5石灰(加入量15~20Kg/t)和喷碳粉(喷吹量1.5-2.0Kg/t)。出钢温度1600-1630°C，出钢C、P:O0.08%、P《0.005%。第二步电炉出钢操作达到出钢条件后出钢合金化和预脱氧操作，出钢1/3时加入CaBaAlSi、Al脱氧剂及锰铁合金，脱氧剂加入量CaBaAISi加入量2.0~2.5kg/t，Al块加入量1.52.0kg/t。MnFe加入量3.5kg/t。第三步LF炉精炼操作钢包就位LF后，保持底吹氩气畅通，并加入合成渣(用量:8001000Kg);同时分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉进行扩散脱氧，直至渣白，升温加入合金，调整至标准成分；LF炉精炼结束后炉外喂Ca-Si丝(喂入量1.0kg/t)，吊包温度1635~1655°C。第四步VD真空处理操作在真空度S67Pa下保持15分钟，且炉渣无明显发泡并保持2min以上；破真空后根据测温结果，对钢水进行静吹处理，静吹时间810min;吊包温度15701590°C。第五步浇注操作连铸浇注过程必须进行保护浇注，大包浇注过程采用氩气保护+加密封垫；中间包温度按15201545°C;中间包液面控制过程浇注液面2700mm，连浇液面^400mm;铸坯采用缓冷(坑冷)，铸坯出坑温度30(TC;原料由30~40%的中磷铁水和60~70%的废钢(任意种类废钢)组成。终点控制和出钢温度见下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>LF炉精炼操作①保持底吹Ar畅通，控制吹Ar强度，避免钢液翻腾吸气；②合成渣用量8001000Kg，以保证埋弧操作；③加强脱氧操作，分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉进行扩散脱氧，快速造泡沫化白渣，白渣保持时间^20min，且每隔5分钟检查炉渣，以保持白渣出钢；④根据钢水初样化学成分，渣白后调整化学成分；⑤LF炉精炼结束后炉外喂Ca-Si丝，Ca-Si丝喂入量1.0kg/t，严格控制吹氩气强度，保持钢液蠕动且钢液不得裸露；⑥出钢温度浇铸#220mm及以下规格第一炉按16401655'C控制；浇铸#280mm及以上规格第一炉按16351650。C控制；VD处理①在真空度^67Pa下保持15分钟，且炉渣无明显发泡并保持2min以上；②破真空后根据测温结果，对钢水进行静吹处理，静吹时间.-8-10min，静吹要求钢液不得裸露，钢液面微动；③出fe温度浇铸#220mm及以下规格1575~15%°C;浇铸#280mm及以上规格15701585°C;连铸操作①连铸浇注过程必须进行保护浇注，大包浇注过程采用氩气保护+加密封垫；②中间包温度按15201545°C;③中间包液面控制过程浇注液面^700mm，连浇液面^400mm;④铸坯采用缓冷(坑冷)，铸坯出坑温度^10(TC;冶炼成分如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>夹杂物高倍检验夹杂物高倍检验结果如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明适用标准及化学成分标准API5CT牌号27CrMoNbV化学成分(％):本发明化学成分(％):<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、抗H2S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法，(1)抗H2S腐蚀石油套管钢钢级为110S，钢号为27CrMoNbV其特征在于包括如下步骤(1)以铁水和废钢为原料，铁水中P≤0.120％、S≤0.050％、As≤0.03％、Sn≤0.01％、废钢为110S的管头、坯头、坯尾或/和任意废钢，原料的配比为铁水30—40％、废钢60—70％重量份；(2)在电弧炉中溶化废钢和铁水，出钢前流渣、喷碳粉和补加石灰，出钢过程中加入CaBalASi、Al脱氧剂和锰铁合金，CaBaAlSi加入量1.5～2.5kg/t，Al块加入量2.5～3.0kg/t，MnFe加入量3.0～3.5kg/t。，T为1吨钢水；(3)电弧炉出钢条件P≤0.005％、C0.08～0.15％；出钢温度1600～1630℃；(4)LF炉精炼保持底吹氩气，LF炉加入合成渣，同时分批加入CaC2、Ca—Si粉和Al粉进行扩散脱氧，直到渣白，升温加入合金，调整至合金标准成分，温度达到1600—1630℃，(5)真空处理在真空度≤67Pa下保持到炉渣无明显发泡，保持2分钟以上，破真空后对钢水静吹氩气，静吹时间≥10分钟，(6)浇注浇注温度为1570—1590℃。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(2)中，炉料全熔后，吹氧烧碳，脱磷，吹氧量为35—40m"T，出钢前流渣量为85—95%，出钢前加石灰10—30kg/T，出钢前喷碳粉1.0—2.0Kg/T。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中合成渣加入量为10—15kg/T，白渣保持时间》20分钟，保持温度1635—1655。C，步骤(5)中真空度《66.7Pa，抽真空时间》15分钟。全文摘要本发明为抗H<sub>2</sub>S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法，解决已有冶炼方法对原料要求高，特别是原料的P、S要求低，钢质纯净等问题。包括如下步骤(1)抗H<sub>2</sub>S腐蚀石油套管钢钢级为110S，钢号为27CrMoNbV；(2)以铁水和废钢为原料，铁水中P≤0.120％、S≤0.050％、原料的配比为铁水30-40％、废钢60-70％重量份；(3)在电弧炉中溶化，出钢前流渣加石灰，喷碳粉1.0-2.0Kg/T，出钢过程中加入脱氧剂和铁合金，CaBaAlSi加入量为4.0-4.5kg/T、Al块加入量为1.0-1.5kg/T；(4)LF炉精炼加入合成渣，分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉进行扩散脱氧，直到渣白，升温加入合金，(5)真空处理在真空度≤67Pa保持到炉渣无明显发泡，保持2分钟以上，破真空后对钢水静吹氩气，静吹时间≥8分钟；(5)浇注。文档编号C21C5/52GK101545066SQ20091005926公开日2009年9月30日申请日期2009年5月12日优先权日2009年5月12日发明者珉张,勇李,王西江,蒋世川,坤陈申请人:攀钢集团成都钢铁有限责任公司