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N80级油井管工艺优化与质量提升

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-01-05  作者:曹利 王明元 张守平 韩伦杰 张庆路  浏览次数:425
 
关键词: N80;半钢;Ca/Als
核心提示:摘要:黑龙江建龙钢铁有限公司生产N80级油井管,采用原料是提钒以后的半钢+废钢,用铝还原片钒(V2O5)增钒的工艺,导致了部分炉次钢水氧化性高;形成批量的钢管内、外折缺陷。采用复合的高效脱氧剂和控制Ca/Als,明显减少穿管后的废品量。 关键词:N80;半钢;Ca/Als
 N80级油井管工艺优化与质量提升

曹利 王明元 张守平 韩伦杰 张庆路

(黑龙江建龙钢铁有限公司炼钢厂  黑龙江 双鸭山155100)

 

摘要:黑龙江建龙钢铁有限公司生产N80级油井管,采用原料是提钒以后的半钢+废钢,用铝还原片钒(V2O5)增钒的工艺,导致了部分炉次钢水氧化性高;形成批量的钢管内、外折缺陷。采用复合的高效脱氧剂和控制Ca/Als,明显减少穿管后的废品量。

关键词:N80;半钢;Ca/Als

0  前言

在我国石油工业中,石油管材中占比例最大的是石油套管, J55, N80级占80%左右,其中N80级油井管用量占50%以上。目前,N80级石油套管材质主要是含V类微合金化非调质钢,钢管不需要调质即可达到要求的性能,从而降低了钢管制造成本。

黑龙江建龙钢铁有限公司(以下简称黑龙江建龙)自生产本钢种以来,2019年11月出现了批量的内折和外折,合格率91.2%。为此,对缺陷进行了分析,针对性地提出解决方案,对工艺进行改进,最终生产出了合格率达96.8%的钢管。

1、缺陷分析

1.1 钢管内折

对部分钢管内折、鼓包质量缺陷(见图1)进行分析。

图1图2  

图1  钢管内折、鼓包缺陷                         图2内折能谱定性分析

                            

缺陷处夹杂物进行能谱分析,夹杂物主要成分为铝酸钙并含有一定的钠见图2。

1.2 钢管外折

钢管外折实物图片见图3。

图3    图4

图3 钢管外折实图                              图 4 外折能谱定性分析

图4表明,夹杂物主要是铝酸盐类复合夹杂物。

 

2、夹杂物的来源

2.1 内生夹杂

由于黑龙江建龙原料是提钒以后的半钢+废钢,采用铝还原片钒(V2O5)增钒,导致了部分炉次钢水氧化性高。表1为转炉出钢后,吹氩站钢水的化学成分。

表1 氩后化学成分/%

序号

炉号

钢种

C

Si

Mn

P

S

Al

Als

1

01F868

33Mn2V

0.18

0.365

1.488

0.013

0.0364

0.014

0.012

2

01F869

33Mn2V

0.182

0.403

1.572

0.012

0.0373

0.074

0.071

3

01F872

33Mn2V

0.223

0.386

1.53

0.022

0.0411

0.031

0.029

4

02G749

33Mn2V

0.187

0.285

1.325

0.014

0.0317

0.011

0.002

5

02G754

33Mn2V

0.202

0.323

1.264

0.011

0.0361

0.008

0.002

6

02G755

33Mn2V

0.221

0.328

1.297

0.018

0.031

0.013

0.011

钢水氧含量高,导致LF精炼在有限时间不能做到白渣精炼,脱氧不充分,与喂入的Al线结合,生成Al2O3,残留于钢中,形成了夹杂物。

精炼终渣检验数据见表2。

表2  终渣检验数据

检验样号

SiO2%

CaO%

MgO%

S%

P2O5%

Al2O3%

MnO%

碱度R

FeO%

牌号

01F868

11.13

45.29

12.15

0.552

0.02

18.23

0.35

4.07

1.14

33Mn2V

02G749

11.18

44.9

13.24

0.542

0.02

17.92

0.37

4.01

1.18

33Mn2V

01F869

11.17

46.01

12.47

0.558

0.02

18.54

0.35

4.12

1.06

33Mn2V

01F872

10.52

48.39

6.82

0.558

0.02

19.13

0.31

4.6

1.08

33Mn2V

02G754

11.82

47.7

6.78

0.6

0.02

18.41

0.34

4.04

1.07

33Mn2V

终渣FeO偏高,不利于吸附夹杂物。

2.2 外来夹杂物

主要来源主要是部分浸入式水口插入较浅60mm左右,导致卷渣;Ca/Als较高(≥0.08),水口耐材被侵蚀严重,个别的存在水口渣线穿孔。

图5 

图5工艺改进前水口插入深度及侵蚀状况         

3、采取的工艺改进措施

3.1 加强转炉出钢时的脱氧

使用高效脱氧剂替代部分铝锭脱氧,加强转炉炉后钢包钢水的脱氧;保证到LF的钢包顶渣为黄白渣。

高效脱氧剂成分见表3。

表3  高效脱氧剂化学成分/%

元素名称

Si

Al

Ca

Mg

含量(%)

35-40

6-12

9-12

3-6

 

用Si还原五氧化二钒合金化的热力学条件:

                    2/5 V2O5+Si=4/5V+SiO2

Δ△G0=-50995

高效脱氧剂通过适当调整Si、Ca、Al、Mg元素比例,在炼钢温度下,复合脱氧的产物是低熔点的。此液态夹杂物的聚合长大相对于固态脱氧产物而言容易得多,便于上浮;另一方面,即使脱氧产物上浮排除不充分,残留在钢中的夹杂也是球状夹杂,此夹杂对钢材的性能影响比较小,降低了单纯Al脱氧的链状Al2O3夹杂的危害。

经过精炼造渣扩散脱氧,精炼终渣FeO平均值0.72%,详细见表4。

表4  终渣检验数据

样号

SiO2%

CaO%

MgO%

S%

P2O5%

Al2O3%

MnO%

碱度R

FeO%

91L047

10.47

52.99

5.2

0.513

0.03

17.64

0.28

5.06

0.87

91L048

9.21

51.16

4.98

0.636

0.02

19.8

0.24

5.56

0.64

91L049

9.65

49.89

5.02

0.79

0.02

20.1

0.29

5.17

0.87

91L050

9.38

51.36

5.13

0.659

0.02

20.05

0.23

5.47

0.63

91L051

8.81

48.62

4.06

0.708

0.02

21.95

0.27

5.52

0.61

 

3.2 连铸卷渣及耐材侵蚀控制

3.2.1 连铸中间包内装浸入式水口插入深度调整为90~130m。

3.2.2 Ca/Als含量调整

原工艺钢中的Ca/Als含量为0.095,优化工艺使其不大于0.075,减少Ca对铝碳质浸入式水口的侵蚀,钢管内折比例由2.5%下降到0.2%,废品11.963t减少到0.195t。

图6 

图6工艺改进后水口插入深度及侵蚀状况

4、结论

(1)采用高效复合脱氧剂,能够有效地快速去除钢包中的[O],且能形成低熔点的夹杂物,保证精炼炉脱氧后,终渣(FeO)<0.9%。

(2)经过降低Ca/Als的量,降低了对耐材的侵蚀程度,明显减少了废品的重量。

(3)工艺优化后,钢管的内外折数量减少,合格率由91.2%提高至96.8%。

 
 
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