V150钢级高强韧性套管钢的制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
随着石油资源日益匮乏，而油气需求量日益旺盛，为了获得更多的石油资源，对地 质条件复杂、开采难度大的油田的开发加大；随着油井深度增加，井内温度和压力相应提 高，固井完井用套管服役的地质环境发生了显著变化，现有美国API标准的高钢级套管难 以胜任，必须采用非API标准的高强韧性套管，如V150高强韧性套管。为了确保油井的运 行安全，因此对V150高强韧性套管的综合力学性能、使用性能和寿命提出了更高要求，特 别是需要兼具高强韧性，对强韧性匹配提出了极高的要求。 生产高强韧性套管是极富挑战性，技术含量和附加值最高，同时又有高风险的产 品。全世界生产石油钢管的企业大都是技术最先进、最富盛誉的钢铁企业，其中只有少数企 业能生产出性能稳定、强韧度匹配良好的高钢级套管，其生产技术在世界范围内被视为顶 尖技术而严格保密。目前国内外主要油井管生产企业都在开发具有自主知识产权的非API 标准的高强韧性套管。如全球钢管行业的4大巨头法国的瓦卢瑞克（Vallourec)、卢森堡的 特纳瑞斯（Tenaris)、日本的住友金属以及中国的天津钢管等公司报道了一些高强韧性套 管的生产技术，大都为具有自主知识产权的专利技术，内容主要涉及钢的成分设计和工艺 措施，而对具体的冶炼操作鲜有报道。 V150高强韧性套管，主要用于在高压气井、高压深井、超深井、高温高压井中，有 的井底压力高达130MPa以上，井口压力也超过70MPa;由于井深，、使得井底温度一般在 130~180°C，有的超过200°C。为了确保油井的运行安全，其突出特点是要求强韧性匹配 高、综合力学性能优良和长使用寿命，因此，就材料本身而言，主要影响因素是钢的有害元 素？、3，五害元素仏 8、511、？13、313、81)，钢质纯净（气体、夹杂）和偏析等。这些影响因素主 要在冶炼和浇铸过程进行控制，因此做好高强韧性套管V150的冶炼过程控制非常关键。 申请号为200910069758.X，专利技术名称为"150ksi钢级高强韧油气井井下作业用钢 管及其生产方法"的中国专利，公开了一种150ksi钢级高强韧油气井井下作业用钢管，其化 学成分按重量％为0:0.22~0.26%、510.15~0.35%、]\1110.40~0.60%、？彡0.010%、 S彡 0? 005%、Cr0? 90 ~1. 10%、M〇 0? 70 ~0? 80%，V0? 10 ~0? 15%，其余为Fe和不可 去除的痕量元素。还公开了该钢级钢管的制备方法，主要包括炼钢、乳管和热处理等步骤。 虽然该专利技术涉及钢的成分设计和制备工艺，其最终成品150ksi钢级高强韧钢管，不涉及具 体的钢坯的浇铸过程的控制方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种。 ，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、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； 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< 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. 0Hz〇 上述所述V150钢级高强韧性套管钢，是以铁水和废钢为原料制备而成，其化学 成分按重量百分比为：铁水中C彡3. 50%，S彡0? 060%，P彡0? 150%，As彡0? 010%， Sn彡0? 008 %且As+Sn+Pb+Sb+Bi彡0? 020 %，入电炉铁水温度T彡1280°C;废钢中 S彡 0? 010%，As彡 0? 010%，Sn彡 0? 008%，As+Sn+Pb+Sb+Bi彡 0? 020% ;将铁水和废钢按 一定比例进行配比，控制配碳量1. 6~2. 0%。 进一步的，为了得到更优的技术方案，上述所述V150钢级高强韧性套管钢以铁水 和废钢为原料制备而成，其化学成分按重量百分比为：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:130(TC; 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%。 或者上述所述V150钢级高强韧性套管钢以铁水和废钢为原料制备而成，其化 学成分按重量百分比为：铁水成分：C:4. 10%，S:0? 040%，P:0? 110%，As:0? 007%，Sn: 0? 003%，As+Sn+Pb+Sb+Bi:0? 014%，入电炉铁水温度T:1310°C;废钢中S:0? 010%，As: 0. 007%，Sn:0. 003%，As+Sn+Pb+Sb+Bi:0. 014% ;将铁水和废钢按一定比例进行配比，控制 配碳量2. 0%。 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 %，气体彡 0? 0020 %、彡 0? 0080 %。 本专利技术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。 上述所述a步骤中出钢过程加入复合脱氧剂CaBaAlSi1. 0~2. 5kg/t、A本文档来自技高网...

【技术保护点】
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℃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≥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≤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≥15min，再静置10～20min；得到温度为1570～1585℃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℃；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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋世川，陈坤，
申请(专利权)人：攀钢集团成都钢钒有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51