曹利 王明元 張守平 韓倫杰 張慶路

（黑龍江建龍鋼鐵有限公司煉鋼廠  黑龍江 雙鴨山155100）

摘要：黑龍江建龍鋼鐵有限公司生產N80級油井管，采用原料是提釩以后的半鋼+廢鋼，用鋁還原片釩（V2O5）增釩的工藝，導致了部分爐次鋼水氧化性高；形成批量的鋼管內、外折缺陷。采用復合的高效脫氧劑和控制Ca/Als，明顯減少穿管后的廢品量。

關鍵詞：N80；半鋼；Ca/Als

0  前言

在我國石油工業中，石油管材中占比例最大的是石油套管， J55, N80級占80%左右，其中N80級油井管用量占50%以上。目前，N80級石油套管材質主要是含V類微合金化非調質鋼，鋼管不需要調質即可達到要求的性能，從而降低了鋼管制造成本。

黑龍江建龍鋼鐵有限公司（以下簡稱黑龍江建龍）自生產本鋼種以來，2019年11月出現了批量的內折和外折，合格率91.2%。為此，對缺陷進行了分析，針對性地提出解決方案，對工藝進行改進，最終生產出了合格率達96.8%的鋼管。

1、缺陷分析

1.1 鋼管內折

對部分鋼管內折、鼓包質量缺陷（見圖1）進行分析。

圖1  鋼管內折、鼓包缺陷                         圖2內折能譜定性分析

缺陷處夾雜物進行能譜分析，夾雜物主要成分為鋁酸鈣并含有一定的鈉見圖2。

1.2 鋼管外折

鋼管外折實物圖片見圖3。

圖3 鋼管外折實圖                              圖 4 外折能譜定性分析

圖4表明，夾雜物主要是鋁酸鹽類復合夾雜物。

2、夾雜物的來源

2.1 內生夾雜

由于黑龍江建龍原料是提釩以后的半鋼+廢鋼，采用鋁還原片釩（V2O5）增釩，導致了部分爐次鋼水氧化性高。表1為轉爐出鋼后，吹氬站鋼水的化學成分。

表1 氬后化學成分/%

鋼水氧含量高，導致LF精煉在有限時間不能做到白渣精煉，脫氧不充分，與喂入的Al線結合，生成Al2O3，殘留于鋼中，形成了夾雜物。

精煉終渣檢驗數據見表2。

表2  終渣檢驗數據

終渣FeO偏高，不利于吸附夾雜物。

2.2 外來夾雜物

主要來源主要是部分浸入式水口插入較淺60mm左右，導致卷渣；Ca/Als較高（≥0.08），水口耐材被侵蝕嚴重，個別的存在水口渣線穿孔。

圖5工藝改進前水口插入深度及侵蝕狀況         

3、采取的工藝改進措施

3.1 加強轉爐出鋼時的脫氧

使用高效脫氧劑替代部分鋁錠脫氧，加強轉爐爐后鋼包鋼水的脫氧；保證到LF的鋼包頂渣為黃白渣。

高效脫氧劑成分見表3。

表3  高效脫氧劑化學成分/%

用Si還原五氧化二釩合金化的熱力學條件：

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

Δ△G⁰=-50995

高效脫氧劑通過適當調整Si、Ca、Al、Mg元素比例，在煉鋼溫度下，復合脫氧的產物是低熔點的。此液態夾雜物的聚合長大相對于固態脫氧產物而言容易得多，便于上浮；另一方面，即使脫氧產物上浮排除不充分，殘留在鋼中的夾雜也是球狀夾雜，此夾雜對鋼材的性能影響比較小，降低了單純Al脫氧的鏈狀Al2O3夾雜的危害。

經過精煉造渣擴散脫氧，精煉終渣FeO平均值0.72%，詳細見表4。

表4  終渣檢驗數據

3.2 連鑄卷渣及耐材侵蝕控制

3.2.1 連鑄中間包內裝浸入式水口插入深度調整為90～130m。

3.2.2 Ca/Als含量調整

原工藝鋼中的Ca/Als含量為0.095，優化工藝使其不大于0.075，減少Ca對鋁碳質浸入式水口的侵蝕，鋼管內折比例由2.5%下降到0.2%，廢品11.963t減少到0.195t。

圖6工藝改進后水口插入深度及侵蝕狀況

4、結論

（1）采用高效復合脫氧劑，能夠有效地快速去除鋼包中的[O]，且能形成低熔點的夾雜物，保證精煉爐脫氧后，終渣(FeO)＜0.9%。

（2）經過降低Ca/Als的量，降低了對耐材的侵蝕程度，明顯減少了廢品的重量。

（3）工藝優化后，鋼管的內外折數量減少，合格率由91.2%提高至96.8%。