水和废钢为原料，在电弧炉中进行冶炼，得到温度为1620~1640°C 的初炼钢水；
[0036]b、LF精炼：将a步骤冶炼好的钢水加入合成渣进行LF精炼，待合成渣基本熔 化后，分批加入精炼剂、A1粉加强炉渣脱氧，造白渣，保证白渣时间多20min;控制炉渣 (FeO+MnO) < 0. 5 %，升高钢水温度，进行合金化和脱硫操作，调整合金成分满足标准要求 且S< 0. 003%;同时LF精炼结束后进行第一次钙处理；
[0037]c、VD真空处理：将b步骤中精炼后的钢水真空度在常压~67pa下，控制吹Ar流量 80~150NL/Min，在破空前5min以内控制吹Ar流量40~80NL/Min，在真空度彡67Pa下脱 气处理12~18min，之后在真空度< 200Pa下脱气处理至少5min;破真空后在VD真空处理 工序进行第二次钙处理；钙处理后对钢水进行静吹处理，控制底吹氩强度保证钢液面微动， 静吹时间彡15min，再静置10~20min;得到温度为1570~1585°C的钢水；
[0038]d、浇铸成连铸圆坯：将c步骤处理好的钢水进行浇铸，控制中间包浇注过热度，浇 铸温度1525~1545°C;二冷曲线采用弱冷，比水量0. 42~0. 48Kg/t;采用结晶器电搅和末 端电搅，结晶器电磁搅拌参数：电流200A、频率2. 5Hz，末端电磁搅拌参数：电流150A、频率 8. 0Hz〇
[0039] 最终制备的钢的主要化学成分按重量百分比：C0. 23~0. 27%、Si0. 20~ 0. 35%、Mn0. 45 ~0. 60%、Cr0. 95 ~1. 10%、Mo0. 75 ~0. 85%、Nb0. 03 ~ 0? 05%、V0? 07 ~0? 12 %、A1 0? 015 ~0? 045%，Cu彡 0? 20%、Ni彡 0? 20%、Ti 1. 0Kg/t ;P彡0? 010 %、S彡0? 003 %。五害元素：As彡0? 020 %、Sn彡0? 010%，且As+Sn+Pb+Sb+Bi彡0? 025 %，气体[0]彡0? 0020 %、[N]彡0? 0080 %。
[0040] 本发明以铁水和废钢为原料，要求了入电炉铁水C含量以及温度，铁水、废钢的P、 S、As、Sn、Pb、Sb、Bi含量以及配碳量；使电炉冶炼获得低有害元素、五害元素的钢水，钢水 终点C含量高，氧含量低，利于减少脱氧剂用量和钢水中夹杂物含量，减轻LF精炼脱硫负 荷。
[0041] 上述所述a步骤中出钢过程加入复合脱氧剂CaBaAlSi1. 0~2. 5kg/t、A1块 2. 0~3. 5kg/t进行强行脱氧，和加入高碳猛铁合金4. 0~4. 5kg/t进行合金化处理；出钢 前在钢包内加入石灰2. 5~4. 5kg/炉，加入石灰由于初炼钢水初始温度高有利于渣料熔 化，同时石灰可以提高炉渣碱度。
[0042] 出钢过程中，调整吹氩强度进行搅拌，保证初炼钢水预脱氧良好，利用出钢过程钢 水的冲击搅拌和底吹Ar搅拌，钢包内进行脱硫，减轻LF深脱硫负荷，缩短冶炼时间。
[0043] 上述所述b步骤中加入的合成渣根据电炉出钢S含量不同选择不同的加入量：出 钢S0. 010 ~0? 015%、加入量 17 ~18. 5kg/t;出钢S0? 001 ~0? 009%、加入量 14 ~16kg/ t。LF精炼过程中，炉渣变白后继续精炼过程中，补充加入少量精炼剂保持白渣，保证白渣时 间多20min。
[0044] 上述所述V150钢级高强韧性套管钢的制备方法，其中所述采用二次钙处理的方 法，该钙处理方法为：用总Ca含量为50%的纯钙线进行钙处理，加入的纯Ca线量为0. 08~ 0. 10kg/t。通过精炼渣进行深脱硫、脱氧及吸附夹杂物，利用钙处理实现夹杂物的转变，形 成较大的复合非金属夹杂物，随后在VD真空处理过程中上浮去除。
[0045] 进一步的，c步骤中钢材为了得到更好的脱气效果，破空后在真空度< 67Pa下脱 气处理优选15min。
[0046] 本发明通过合理的原料控制、配料以及电炉冶炼得到低有害元素、低五害元素、终 点C含量高，氧含量低的初炼钢水，利于减少脱氧剂用量和钢水中夹杂物含量；出钢脱氧合 金化及渣洗，保证初炼钢水预脱氧良好，减轻LF深脱硫负荷；LF精炼通过精炼渣进行深脱 硫、脱氧及吸附夹杂物并利用钙处理实现夹杂物的转变，形成较大的复合非金属夹杂物随 后在VD真空处理过程中上浮去除。
[0047] 本发明对钢水进行VD真空处理，要求了VD真空处理时的真空度、真空处理时间、 吹Ar强度及破空后第二次钙处理纯钙线喂入量，还要求了钙处理后的静吹时间、静置时间 及出钢温度；脱出钢中气体含量，再次进行钙处理使钢中未去除的细小非金属夹杂物得到 转变，通过充分的静吹和静置时间促进充分上浮的夹杂物去除。
[0048] 浇铸成连铸圆坯，要求了中间包浇注温度、二冷制度、结晶器电磁搅拌参数及末端 电磁搅拌参数；合理的工艺参数控制了铸坯偏析。
[0049] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0050] 实施例1
[0051] ①以铁水和废钢为原料，铁水成分：C:3.80%，S:0.030%，P:0.100%，As: 0? 008%，Sn:0? 004%，As+Sn+Pb+Sb+Bi:0? 017%，入电炉铁水温度T:1300°C;废钢中S: 0? 008%，As:0? 007%，Sn:0? 004%，As+Sn+Pb+Sb+Bi:0? 016% ;将铁水和废钢按一定比例 进行配比，控制配碳量1.7%。
[0052] ②装入铁水和废钢后在电弧炉中进行冶炼，得到P:0. 002%，S:0. 009%、C: 0. 08%、钢水温度：1635°C的初炼钢水，并倒炉进行出钢。
[0053] ③出钢过程加入CaBaAlSi、Al块和铁合金，CaBaAlSi加入量：2. 5kg/t、Al块加入 量：3.Okg/t，高碳锰铁：4. 5kg/t;出钢前在钢包内加入石灰3. 0kg/炉，出钢过程中，调整吹 氩强度进行搅拌，并保证进行LF精炼前底吹畅通。
[0054] ④将钢水进行LF精炼，合成渣加入量16kg/t;合成渣基本熔化后，分批加入精炼 剂、A1粉等材料加强炉渣脱氧，造白渣，控制炉渣（FeO+MnO) <0.5%，升温钢水温度，进行 合金化和脱硫操作，调整合金成分满足标准要求且S< 0. 003%。炉渣变白后继续精炼过程 中，补充加入少量精炼剂保持白渣，保证白渣时间彡20min。同时采用二次钙处理工艺，LF 精炼结束后在LF精炼工序第一次喂入总Ca含量50 %的纯钙线进行钙处理，喂入纯Ca线量 0.08kg/t进行钙处理。吊包进行VD真空处理。
[0055] ⑤VD真空处理工序，在真空度彡67Pa下脱气处理15min，之后在真空度彡200Pa 下脱气处理5min;在常压~67pa下，控制吹Ar流量100NL/Min，在破空前4min控制吹Ar 流量60NL/Min进行静吹直到破空。破真空后在VD真空处理工序第二次喂入纯钙线进行钙 处理，喂入纯Ca线量0. 08kg/t。钙处理后对钢水底吹氩进行静吹处理，在钢液面微动情况 下静吹时间：15min，无底吹的情况下静置15min;出钢温度1585°C。
[0056] ⑥浇铸成连铸圆坯，控制中间包浇注过热度，浇铸温度1530~1540°C。二冷曲 线采用弱冷，比水量〇.46Kg/t。采用结晶器电搅和末端电搅，结晶器电磁搅拌参数：电流 200A、频率2. 5Hz，末端电磁搅拌参数：电流150A、频率8. 0Hz。
[0057] 对铸坯取样进行化学成分、气体分析，制管后取样进行高倍分析；产品有害元素含 量低P:0? 006%、S:0? 0012%;五害元素含量低As:0? 008%、Sn:0? 004%、As+Sn+Pb+Sb+Bi: 0? 017%、气体含量低[0] :0? 0015%、[N] :0? 0066%，夹杂物高倍评级见表 1，A、B、C、D、DS 均不大于〇. 5级、铸坯C偏析见附图1，偏析小；制造的无缝钢管强韧性匹配高、综合力学性 能优良和使用寿命长，可广泛应用在高压气井、高压深井、超深井、高温高压井中，保证油井 的运行安全。
[0058] 表1、高倍评级
[0059]
[0060] 实施例2
【主权项】
1. V150钢级高强韧性套管钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： a、 冶炼：以铁水和废钢为原料，在电弧炉中进行冶炼，得到温度为1620~1640°C的初 炼钢水； b、 LF精炼：将a步骤冶炼好的钢水加入合成渣进行LF精炼，待合成渣基本熔化 后，分批加入精炼剂、Al粉加强炉渣脱氧，造白渣，保证白渣时间彡20min;控制炉渣 (FeO+MnO) < 0. 5 %，升高钢水温度，进行合金化和脱硫操作，调整合金成分满足标准要求 且S < 0. 003% ;同时LF精炼结束后进行第一次钙处理； c、 VD真空处理：将b步骤中精炼后的钢水真空度在常压~67Pa下，控制吹Ar流量 80~150NL/Min，在破空前5min以内控制吹Ar流量40~80NL/Min，在真空度彡67Pa下脱 气处理12~18min，之后在真空度< 200Pa下脱气处理至少5min ;破真空后在VD真空处理 工序进行第二次钙处理；钙处理后对钢水进行静吹处理，控制底吹氩强度保证钢液面微动， 静吹时间彡15min，再静置10~20min ;得到温度为1570~1585°C的钢水； d、 浇铸成连铸圆坯：将c步骤处理好的钢水进行浇铸，控制中间包浇注过热度，浇铸 温度1525~1545°C ;二冷曲线采用弱冷，比水量0. 42~0. 48Kg/t ;采用结晶器电搅和末 端电搅，结晶器电磁搅拌参数：电流200A、频率2. 5Hz，末端电磁搅拌参数：电流150A、频率 8. OHz0
2. 根据权利要求1所述V150钢级高强韧性套管钢的制备方法，其特征在于：所述a步 骤中出钢过程加入脱氧剂CaBaAlSiL 0~2. 5kg/t、Al块2. 0~3. 5kg/t和高碳锰铁合金 4. 0~4. 5kg/t ;出钢前在钢包内加入石灰2. 5~4. 5kg/炉，出钢过程中，调整吹氩强度进 行搅拌。
3. 根据权利要求1所述V150钢级高强韧性套管钢的制备方法，其特征在于：所述b步 骤中加入的合成渣根据电炉出钢S含量不同选择不同的加入量：出钢S 0. 010~0. 015%、 加入量17~18. 5kg/t ;出钢S 0· 001~0· 009%、加入量14~16kg/t。
4. 根据权利要求1所述V150钢级高强韧性套管钢的制备方法，其特征在于：所述钙处 理为：用总Ca含量为50%的纯钙线进行钙处理，加入的纯Ca线量为0. 08~0. 10kg/t。
5. 根据权利要求1所述V150钢级高强韧性套管钢的制备方法，其特征在于：所述c步 骤中在真空度< 67Pa下脱气处理15min。
【专利摘要】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V150钢级高强韧性套管钢的制备方法。本发明V150钢级高强韧性套管钢坯的制备方法，包括以下步骤：冶炼；LF精炼；VD真空处理；最后浇铸成连铸圆坯。本发明制得的圆管坯钢钢质纯净度高，偏析小，无缝钢管强韧性匹配高、综合力学性能优良，使用寿命长。
【IPC分类】C21C7-10, C21C7-064, C22C33-04, B22D11-115, B22D11-18
【公开号】CN104831153
【申请号】CN201510260101
【发明人】蒋世川, 陈坤
【申请人】攀钢集团成都钢钒有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月20日