專利名稱：：抗H₂S腐蝕石油套管鋼110S的冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼鐵行業(yè)的無縫石油套管鋼冶煉工藝，特別涉及110s級抗H2S腐蝕無縫石油套管鋼的冶煉方法。技術(shù)背景-隨著石油天然氣資源的不斷開采，一些嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境和其他苛刻條件下的油氣田相繼投入開發(fā)，使得對特殊用途油井管的需求急劇增加。尤其是酸性油氣田不斷增加，H2S不僅導(dǎo)致金屬材料突發(fā)性的硫化物應(yīng)力開裂，而且其毒性也威脅著人生安全。隨著H2S含量越來越高的油氣資源的開采，對抗H2S腐蝕無縫石油套管要求的鋼級亦越來越高，如110S鋼級，對石油套管的抗腐蝕性能提出了更高的要求?？笻2S腐蝕油井管是高技術(shù)含量的產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)在世界范圍內(nèi)被視為頂尖技術(shù)而嚴(yán)格保密，只被少數(shù)先進(jìn)的大型鋼管企業(yè)如日本的住友金屬、NKK、美國的美鋼聯(lián)等壟斷。目前國內(nèi)外主要油井管生產(chǎn)企業(yè)都在開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的非API抗SSCC鋼級的油井管。如住友公司的SM80S(S)110S(S)，V&M公司的VM80S(S)110(S)，寶鋼的BG80S110S(S)，天津鋼管公司的TP80(S)110S(S)等。國外文獻(xiàn)報道中，SUMITOMOMETALIND、NIPPONKOKANKK、NIPPONSTEELCORP、KAWASAKISTEELCO、IPSCOINC等公司報道了一些抗H2S腐蝕油井管的生產(chǎn)技術(shù)，大都為具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，內(nèi)容主要涉及鋼的成分設(shè)計和工藝措施，而對具體的冶煉操作鮮有報道。油井管管坯用IIOS鋼級，主要用于抗H2S腐蝕的油氣田。其突出特點是強度高、抗H2S腐蝕和綜合性能優(yōu)良，因此要求管坯鋼有害元素P、S低(P《0.01%，S《0.005%)和鋼質(zhì)純凈(夾雜物總量《0.005%;夾雜物高倍A、B、C、D、Ds分別不大于0.5級)。目前，油井管管坯用IIOS的冶煉方法電弧爐冶煉(轉(zhuǎn)爐吹煉)+爐外精煉+真空脫氣后+連鑄成圓坯，無論是電弧爐冶煉或是轉(zhuǎn)爐吹煉對原材料(廢鋼或鐵水)要求很高，要求低P、S廢鋼和鐵水，否則有害元素P、S雖可降至很低，但鋼質(zhì)純凈度難以保證，最終不能滿足抗H2S腐蝕性能造成報廢。因此，作為原料的低磷、低硫的鐵水和廢鋼有局限性，難以滿足需要，如果原料P、S高，造成電弧爐低碳或超低碳，則鋼水含氧較多，在脫氧操作中需加入大量脫氧劑脫氧，使鋼水中夾雜物含量高，澆注后的石油套管鋼純凈度達(dá)不到要求。'
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種原料易得，產(chǎn)品質(zhì)量可靠的抗H2S腐蝕石油套管鋼110S的冶煉方法，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明抗H2S腐蝕石油套管鋼110S的冶煉方法，抗H2S腐蝕石油套管鋼鋼級為110S，鋼號為27CrMoNbV，包括如下步驟(1)以鐵水和廢鋼為原料，鐵水中P《0.120%、S《0.050%、As《0.03%、Sn《0.01%、廢鋼為管頭、坯頭、坯尾，原料的配比為鐵水30一40%、廢鋼60—70%重量份；(2)在電弧爐中溶化廢鋼和鐵水，出鋼前流渣、噴碳粉和補加石灰，出鋼過程中加入CaBalASi、Al脫氧劑和鐵合金，CaBaAlSi加入量1.5~2.5kg/t，Al塊加入量2.5~3.0kg/t，MnFe加入量3.0~3.5kg/t。，T為1噸鋼水；(3)電弧爐出鋼條件P《0.005%、C:0.08~0.15%;出鋼溫度1600~1630°C;(4)LF爐精煉保持底吹氬氣，LF爐加入合成渣，同時分批加入CaC2、Ca—Si粉和A1粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，直到渣白，升溫加入合金，調(diào)整至合金標(biāo)準(zhǔn)成分，溫度達(dá)到1600—163(TC;(5)真空處理在真空度《67Pa下保持到爐渣無明顯發(fā)泡，保持2分鐘以上，破真空后對鋼水靜吹氬氣，靜吹時間》10分鐘；(6)澆注澆注溫度為1570—15卯。C;步驟(2)中，爐料全熔后，吹氧燒碳，脫磷，吹氧量為35—40m3/T,出鋼前流渣量為85—95°/。，出鋼前加石灰10—30kg/T，出鋼前噴碳粉1.0—2.0Kg/T;步驟(4)中合成渣加入量為10—15kg/T，白渣保持時間》20分鐘，保持溫度1635—1655r，步驟(5)中真空度《66.7Pa，抽真空時間>15分鐘。本發(fā)明原料易得，成本較低，既可穩(wěn)定控制有害元素P、S在很低的水平，P《0.010%,S《0.005%，氣體含量[O]《0.0015%,[N]《0.0050%，[H]《0.0002%，同時保證鋼質(zhì)純凈度，髙倍評級A、B、C、D、Ds均為《0.10級，夾雜物總量《0.0050%，所生產(chǎn)鋼具有強度高和優(yōu)良的抗H2S腐蝕性能，可廣泛地應(yīng)用于高酸性油氣田。具本實施方式本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種抗H2S腐蝕石油套管鋼110S的冶煉方法，包括以下步驟①原料由30~40%的中磷鐵水和6070%的廢鋼組成；②通過偏心底出鋼電弧爐熔化廢鋼和鐵水；③電弧爐出鋼前流渣補加石灰、噴碳粉；④出鋼合金化和預(yù)脫氧操作出鋼過程中加入CaBaAlSi和Al塊作脫氧劑，再加入MnFe;⑤鋼包精煉加入合成渣，同時分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al'粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，直至渣白，升溫加入合金，調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)成分，直至溫度達(dá)到吊包溫度；⑥VD真空處理。⑦破真空后，調(diào)整底吹氬氣流量，靜吹，同時保證開澆溫度。⑧澆注。其具體操作步驟如下第一步電爐冶煉操作原料由30~40%的中磷鐵水和60~70%的廢鋼組成，采用一定的電壓和電流熔化廢鋼，并吹氧助熔，爐料全熔清后，提高供氧強度，吹氧脫C、P，當(dāng)氧耗達(dá)到28003500r^時，測溫取樣；溫度和P符合出鋼要求，搖爐流渣(流渣量為總渣量的9095%)，補加5石灰(加入量15~20Kg/t)和噴碳粉(噴吹量1.5-2.0Kg/t)。出鋼溫度1600-1630°C，出鋼C、P:O0.08%、P《0.005%。第二步電爐出鋼操作達(dá)到出鋼條件后出鋼合金化和預(yù)脫氧操作，出鋼1/3時加入CaBaAlSi、Al脫氧劑及錳鐵合金，脫氧劑加入量CaBaAISi加入量2.0~2.5kg/t，Al塊加入量1.52.0kg/t。MnFe加入量3.5kg/t。第三步LF爐精煉操作鋼包就位LF后，保持底吹氬氣暢通，并加入合成渣(用量:8001000Kg);同時分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，直至渣白，升溫加入合金，調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)成分；LF爐精煉結(jié)束后爐外喂Ca-Si絲(喂入量1.0kg/t)，吊包溫度1635~1655°C。第四步VD真空處理操作在真空度S67Pa下保持15分鐘，且爐渣無明顯發(fā)泡并保持2min以上；破真空后根據(jù)測溫結(jié)果，對鋼水進(jìn)行靜吹處理，靜吹時間810min;吊包溫度15701590°C。第五步澆注操作連鑄澆注過程必須進(jìn)行保護(hù)澆注，大包澆注過程采用氬氣保護(hù)+加密封墊；中間包溫度按15201545°C;中間包液面控制過程澆注液面2700mm，連澆液面^400mm;鑄坯采用緩冷(坑冷)，鑄坯出坑溫度30(TC;原料由30~40%的中磷鐵水和60~70%的廢鋼(任意種類廢鋼)組成。終點控制和出鋼溫度見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>LF爐精煉操作①保持底吹A(chǔ)r暢通，控制吹A(chǔ)r強度，避免鋼液翻騰吸氣；②合成渣用量8001000Kg，以保證埋弧操作；③加強脫氧操作，分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，快速造泡沫化白渣，白渣保持時間^20min，且每隔5分鐘檢查爐渣，以保持白渣出鋼；④根據(jù)鋼水初樣化學(xué)成分，渣白后調(diào)整化學(xué)成分；⑤LF爐精煉結(jié)束后爐外喂Ca-Si絲，Ca-Si絲喂入量1.0kg/t，嚴(yán)格控制吹氬氣強度，保持鋼液蠕動且鋼液不得裸露；⑥出鋼溫度澆鑄#220mm及以下規(guī)格第一爐按16401655'C控制；澆鑄#280mm及以上規(guī)格第一爐按16351650。C控制；VD處理①在真空度^67Pa下保持15分鐘，且爐渣無明顯發(fā)泡并保持2min以上；②破真空后根據(jù)測溫結(jié)果，對鋼水進(jìn)行靜吹處理，靜吹時間.-8-10min，靜吹要求鋼液不得裸露，鋼液面微動；③出fe溫度澆鑄#220mm及以下規(guī)格1575~15%°C;澆鑄#280mm及以上規(guī)格15701585°C;連鑄操作①連鑄澆注過程必須進(jìn)行保護(hù)澆注，大包澆注過程采用氬氣保護(hù)+加密封墊；②中間包溫度按15201545°C;③中間包液面控制過程澆注液面^700mm，連澆液面^400mm;④鑄坯采用緩冷(坑冷)，鑄坯出坑溫度^10(TC;冶煉成分如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>夾雜物高倍檢驗夾雜物高倍檢驗結(jié)果如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明適用標(biāo)準(zhǔn)及化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)API5CT牌號27CrMoNbV化學(xué)成分(％):本發(fā)明化學(xué)成分(％):<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、抗H2S腐蝕石油套管鋼110S的冶煉方法，(1)抗H2S腐蝕石油套管鋼鋼級為110S，鋼號為27CrMoNbV其特征在于包括如下步驟(1)以鐵水和廢鋼為原料，鐵水中P≤0.120％、S≤0.050％、As≤0.03％、Sn≤0.01％、廢鋼為110S的管頭、坯頭、坯尾或/和任意廢鋼，原料的配比為鐵水30—40％、廢鋼60—70％重量份；(2)在電弧爐中溶化廢鋼和鐵水，出鋼前流渣、噴碳粉和補加石灰，出鋼過程中加入CaBalASi、Al脫氧劑和錳鐵合金，CaBaAlSi加入量1.5～2.5kg/t，Al塊加入量2.5～3.0kg/t，MnFe加入量3.0～3.5kg/t。，T為1噸鋼水；(3)電弧爐出鋼條件P≤0.005％、C0.08～0.15％；出鋼溫度1600～1630℃；(4)LF爐精煉保持底吹氬氣，LF爐加入合成渣，同時分批加入CaC2、Ca—Si粉和Al粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，直到渣白，升溫加入合金，調(diào)整至合金標(biāo)準(zhǔn)成分，溫度達(dá)到1600—1630℃，(5)真空處理在真空度≤67Pa下保持到爐渣無明顯發(fā)泡，保持2分鐘以上，破真空后對鋼水靜吹氬氣，靜吹時間≥10分鐘，(6)澆注澆注溫度為1570—1590℃。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(2)中，爐料全熔后，吹氧燒碳，脫磷，吹氧量為35—40m"T，出鋼前流渣量為85—95%，出鋼前加石灰10—30kg/T，出鋼前噴碳粉1.0—2.0Kg/T。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)中合成渣加入量為10—15kg/T，白渣保持時間》20分鐘，保持溫度1635—1655。C，步驟(5)中真空度《66.7Pa，抽真空時間》15分鐘。全文摘要本發(fā)明為抗H₂S腐蝕石油套管鋼110S的冶煉方法，解決已有冶煉方法對原料要求高，特別是原料的P、S要求低，鋼質(zhì)純凈等問題。包括如下步驟(1)抗H₂S腐蝕石油套管鋼鋼級為110S，鋼號為27CrMoNbV；(2)以鐵水和廢鋼為原料，鐵水中P≤0.120％、S≤0.050％、原料的配比為鐵水30-40％、廢鋼60-70％重量份；(3)在電弧爐中溶化，出鋼前流渣加石灰，噴碳粉1.0-2.0Kg/T，出鋼過程中加入脫氧劑和鐵合金，CaBaAlSi加入量為4.0-4.5kg/T、Al塊加入量為1.0-1.5kg/T；(4)LF爐精煉加入合成渣，分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，直到渣白，升溫加入合金，(5)真空處理在真空度≤67Pa保持到爐渣無明顯發(fā)泡，保持2分鐘以上，破真空后對鋼水靜吹氬氣，靜吹時間≥8分鐘；(5)澆注。文檔編號C21C5/52GK101545066SQ20091005926公開日2009年9月30日申請日期2009年5月12日優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日發(fā)明者珉張,勇李,王西江,蔣世川,坤陳申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司