专利名称：一种新型中碳j55钢的冶炼方法
技术领域：
本发明涉及中碳J55钢的冶炼，该方法尤其适用于新型中碳J55钢的制造。
背景技术：
近年来，随着油田的不断探明、开采，石油套管的需求量在逐年增加，与市售 相同规格、性能的石油ERW焊管与无缝管相比，焊管价格将便宜20%左右，因此越来越 多直缝焊管机组需热轧钢卷原料已成为现实需求。据国内在建与建成的ERW焊管机组 统计，焊管用热轧原料的需求量每年在40万吨以上。国内的宝钢、武钢都在生产供应， 但仍然满足不了需求。过去在API 5CT标准中J55钢种只有性能要求，未作成分规定， 虽然企业标准中也规定的J55性能要求与API 5CT相同，但设计原则均为低碳(钢中碳小 于0.012%)微合金钢。目前市售的低碳微合金J55钢，一是钢材内在质量不稳定，带状 组织严重，钢管探伤过程中出现A、B类非金属夹杂，特别在A类夹杂附近常常富集了 Nb、Ti(C, N)化物，对钢的冲击韧性造成影响；二是不利于管端螺纹的套丝加工。本发明是一种新型中碳J55钢的冶炼方法，通过对生产环节的钢水吸氮、减少铸 坯TiN的富集及Nb、Ti (Cx, Ny)化物生成，LF炉精炼采取AL-Ca精炼剂的处理等关键 技术步骤的控制，再经控轧控冷榨制，获得中碳J55钢卷，不但具备了 J55钢特有的高强 度和良好的冲击韧性，而且制成的钢管利于管端螺纹的套丝加工。
发明内容
本发明的目在于提供的新型中碳J55钢，采用中碳、低锰，并加入微量的 Nb、Ti微合金化元素的设计方案科学合理，其冶炼方法简单易行，既降低成本又增加了 品质，效果十分显著。本发明的目的是这样实现的一种新型中碳J55钢的冶炼方法，包括铁水预处 理一转炉吹炼一LF精炼一板坯连铸一板坯清理一板坯再加热一控制轧制与冷却一成品检 验的工艺流程；尤其针对钢中非金属夹杂的去除氮元素的控制和钢材偏析控制的关键技 术步骤；其中非金属夹杂的去除及氮元素的控制①铁水预处理后的[S]含量小于0.003% ；转炉出钢时[N]的含量小于0.002% ；②转炉吹炼时，严禁补吹，防止钢水增氮，其控制参数为供氧压力0.8 0.85MPa,流量 32000 33000m3/h，强度为 0.4 0.6Nm3/t · min，吹氧时间 14min ； 底吹氩搅拌供气强度为0.05 0.08Nm7t.min，压力为1.0 1.2Mpa ；转炉出钢温度为 1620-1670°C,此时[C]含量为 0.09%，[P]含量小于 0.008% ；③LF精炼及造渣、脱硫，需添加AL-Ca精炼剂，再有钢包底吹氩弱搅拌，控制 时间为15-20分钟；精炼的终渣Al2O3的含量为29 31 % ；钢水[N]含量小于0.004%, 钢中A、B类非金属夹杂小于1.0级；④连铸保护浇铸，大包长水口采用密封圈+氩封的保护；连铸时钢水[N]增量小
3于 0.001%。其中钢材偏析控制①为减少铸坯的硫化物偏析和Nb (Cx、Ny)生成，钢材[S]含量小于0.0030%， [N]含量小于0.0050% ；②为防止铸坯偏析，连铸中间包的温度控制在1528 1542°C即可。所述的中碳J55钢的冶炼方法，AL-Ca精炼剂的添加量为2.5kg/吨钢；其中金 属铝粉的含量为35-38%、硅钙粉的含量为10%、Al2O3的含量为50%、粘结剂的含量为 5%,其粘结剂为轻烧白云石。所述的中碳J55钢的冶炼方法，连铸密封圈选用纤维质硅酸铝棉，密封采用高温 粘结剂，其粘结剂为耐火胶泥。所述的中碳J55钢的冶炼方法，成品钢的抗拉强度大于520Mpa，屈服强度在 420 530Mpa，-10°C冲击功大于30J，硬度小于170HV10。所述的中碳J55钢的冶炼方法，热轧钢卷在纵剖使用时，钢管降级率控制在 0.05%以下，为国内同类产品的最佳指标。所述的中碳J55钢的冶炼方法，冶炼的选材配制均为市售产品。本发明方法采用中碳、低锰，并加入微量的Nb、Ti微合金化元素强化的成分方 案设计，保证钢材的强度和韧性的前提下，提高了钢材的冷加工性能，利于钢管端部螺 纹加工；利用钢中的N与Ti的亲和力大于Nb的优势，加入微量的Ti，降低了 Nb(Cx， Ny)的生成量，弥散的TiN提高强度的同时，Ti可提高钢材韧性，同时对提高连铸板坯表 面质量有益；通过控制生产环节钢水吸氮，降低钢水氮含量，减少铸坯TiN的富集，LF 炉精炼采取AL-Ca处理以球化Al2O3夹杂提高钢材韧性等有独到之处。本发明方法得以充分的体现一是在LF精炼中加入AL-Ca精炼剂，使其深度脱氧、提高钙的收得率，增大 了 Al2O3和CaO的碰撞几率，改善了 Al2O3和CaO生成低熔点复合夹杂生成、长大的动力 学条件，增加了 Al2O3夹杂的球化去除效果及改性效果(尺寸小的脆性夹杂变性为塑性夹 杂)。二是在转炉出钢后加入AL-Ca精炼剂，使LF精炼渣配比对钢水中的非金属夹杂 具有很强的吸附去除能力，再加有钢包底吹氩弱搅拌，使钢中的A、B类非金属夹杂去除 或含量级别降低。三是对细小的不易上浮AL2O3夹杂进行钙处理，可净化钢水以提高钢材韧性。本发明的中碳钢J55钢熔炼成分控制范围已达到的性能设计要求，见表1。表 权利要求
1.一种新型中碳J55钢的冶炼方法，其特征在于包括铁水预处理一转炉吹炼一LF 精炼一板坯连铸一板坯清理一板坯再加热一控制轧制与冷却一成品检验的工艺流程；尤 其针对钢中非金属夹杂的去除氮元素的控制和钢材偏析控制的关键技术步骤；其中非金属夹杂的去除及氮元素的控制①铁水预处理后的[S]含量小于0.003%；转炉出钢时[N]的含量小于0.002% ；②转炉吹炼时，严禁补吹，防止钢水增氮，其控制参数为供氧压力0.8 0.85MPa， 流量32000 33000m3/h，强度为0.4 0.6Nm3/t · min,吹氧时间14min ；底吹氩搅拌 供气强度为0.05 0.08Nm7t.min，压力为1.0 1.2Mpa ；转炉出钢温度为1620_1670°C， 此时[C]含量为0.09%，[P]含量小于0.008% ；③LF精炼及造渣、脱硫，需添加AL-Ca精炼剂，再有钢包底吹氩弱搅拌，控制时间 为15-20分钟；精炼的终渣Al2O3的含量为29 31 % ；钢水[N]含量小于0.004%，钢中 A、B类非金属夹杂小于1.0级；④连铸保护浇铸，大包长水口采用密封圈+氩封的保护；连铸时钢水[N]增量小于 0.001%。其中钢材偏析控制①为减少铸坯的硫化物偏析和Nb(Cx、Ny)生成，钢材[S]含量小于0.003%，[N]含 量小于0.005% ；②为防止铸坯偏析，连铸中间包的温度控制在1528 1542°C即可。
2.按照权利要求1所述的中碳J55钢的冶炼方法，其特征在于AL-Ca精炼剂的添加 量为2.5kg/吨钢；其中金属铝粉的含量为35-38%、硅钙粉的含量为10%、Al2O3的含量 为50%、粘结剂的含量为5%，其粘结剂为轻烧白云石。
3.按照权利要求1所述的中碳J55钢的冶炼方法，其特征在于连铸密封圈选用纤维 质硅酸铝棉，密封采用高温粘结剂，其粘结剂为耐火胶泥。
4.按照权利要求1所述的中碳J55钢的冶炼方法，其特征在于成品钢的抗拉强度大 于520Mpa，屈服强度在420 530Mpa，_10°C冲击功大于30J，硬度小于170HV10。
5.按照权利要求1所述的中碳J55钢的冶炼方法，其特征在于热轧钢卷在纵剖使用 时，钢管降级率控制在0.05%以下，为国内同类产品的最佳指标。
6.按照权利要求1所述的中碳J55钢的冶炼方法，其特征在于冶炼的选材配制均为 市售产品。
全文摘要
本发明提供的一种新型中碳J55钢的冶炼方法，包括铁水预处理→转炉吹炼→LF精炼→板坯连铸、清理、再加热→轧制与冷却→成品检验的工艺流程；针对钢中非金属夹杂的去除氮元素和钢材偏析控制的关键步骤；其中转炉出钢时[N]的含量小于0.002％；转炉吹炼时，严禁补吹，防止钢水增氮，转炉出钢温度为1620-1670℃，此时[C]含量为0.09％，[P]含量小于0.008％；LF精炼需添加AL-Ca精炼剂为2.5kg/吨钢，有钢包底吹氩弱搅拌，时间15-20分钟；精炼渣Al2O3的含量29-31％；钢水[N]含量小于0.004％，钢中A、B类非金属夹杂小于1.0级；连铸大包长水口采用密封圈+氩封的保护；连铸时钢水[N]增量小于0.001％；为减少铸坯的硫化物偏析和Nb(Cx、Ny)生成，钢材[S]含量小于0.003％，[N]含量小于0.005％；为防止铸坯偏析，连铸温度控制在1528～1542℃即可。
文档编号C22C38/00GK102010925SQ20101016813
公开日2011年4月13日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者吾塔, 孙学刚, 宋维兆, 张建新, 王新成, 陈勇 申请人:宝钢集团新疆八一钢铁有限公司