一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法技术

本发明专利技术提供一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法。通过控制电弧炉终点钢液中的含碳量，钢包预脱氧和合金化工序中各物料的加入时间和顺序，LF精炼工序中通过控制炉渣的组成，钙化处理以及连铸工序中全程保护浇注，控制结晶器液面的波动范围等控制手段，将夹杂物去除机理与各过程紧密联系，使钢包顶渣具备合适的液相量、良好的脱硫能力以及良好的夹杂物吸附能力，可达到更高的去除和控制中碳锰钢中夹杂物的效果，从而降低成品钢液的夹杂物数量，进而提高钢水纯净度。

【技术实现步骤摘要】
一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法
本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法。
技术介绍
在冶炼和浇注过程中产生或混入钢中，经轧制或热处理后仍不能消除的，与钢基体无任何联系而独立存在的氧化物、硫化物、氮化物等非金属相，统称为非金属夹杂物，简称夹杂物。钢中的夹杂物主要是铁、锰、铬、铝、钛等金属元素与氧、硫、氮等元素所形成的化合物，其中氧化物主要是脱氧产物，包括未能上浮的一次性脱氧产物和钢液凝固过程中形成的二次脱氧产物。夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性，造成钢组织的不均匀，对钢的各种性能都会产生一定的影响。普通的石油套管主要采用的材质是中碳锰钢，由中碳锰钢连铸圆管坯轧制成的管体偶尔(约占0.3％)会出现分层现象，即采用超声波测得管壁厚度明显低于管子实际壁厚，以及在进行螺纹加工时出现麻坑缺陷的问题。对出现分层缺陷处取样进行分析，确认是钢中大型夹杂物经轧制延伸而造成的；对麻坑缺陷取样分析，确认钢中的大型夹杂物是造成在进行螺纹时加工面出现麻坑的原因，而钢中大型夹杂物只能是连铸圆管坯生产过程中形成的。用于制造石油套管的中碳锰钢中的大型夹杂物影响到轧制成材率、套管螺纹加工的成件率，若带有大型夹杂物的管材没有检出流入油田，则会影响到油井的寿命，影响到原油的开采。因此，降低用于制造石油套管的中碳锰钢中大型夹杂物的含量具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有中碳锰钢连铸圆坯轧制过程中管体出现分层和进行螺纹加工时出现麻坑的问题，本专利技术提供一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法，包括电弧炉熔炼工序、钢包预脱氧及合金化工序、LF精炼工序、钙处理工序、连续铸钢工序，具体步骤如下：步骤1，所述电弧炉熔炼工序中，经电弧炉熔炼，获得C含量在0.07～0.15％，P含量≤0.012％、温度≥1620℃的电弧炉终点钢液，出钢；步骤2，所述钢包预脱氧及合金化工序在电弧炉出钢过程中完成，出钢到1/5时向钢包中加入铝锭、电石进行预脱氧，然后加入增碳剂，出钢到2/5时，向钢包中加入萤石、预熔精炼渣、硅锰合金和高碳锰铁，然后加入石灰，所有物料在出钢到3/5之前全部加完，得冶金熔体；步骤3，所述LF精炼工序中，通过向所述冶金熔体中补加石灰和萤石造渣，采用铝粒、电石和碳化硅脱氧形成白渣，所述白渣的精炼时间≥20min，精炼全程控制Als≥0.015％；步骤4，所述钙处理工序中，LF止电后出钢前往钢液中喂入硅钙线，加入保温剂均匀覆盖渣面，采用氩气软吹，软吹时间≥15min；步骤5，所述连铸工序，采用全程保护浇注，结晶器液面波动范围控制在±3mm内。相对于现有技术，本专利技术通过控制电弧炉终点钢液中的含碳量，钢包预脱氧和合金化工序中各物料的加入时间和顺序，LF精炼工序中通过控制炉渣的组成，钙化处理以及连铸工序中全程保护浇注，控制结晶器液面的波动范围等控制手段，将夹杂物去除机理与各过程紧密联系，使钢包顶渣具备合适的液相量、良好的脱硫能力以及良好的夹杂物吸附能力，可达到更高的去除和控制中碳锰钢中夹杂物的效果，从而降低成品钢液的夹杂物数量，提高成品钢液的纯净度。采用上述方法生产的中碳锰钢连铸圆管坯轧制成的管材，管体分层缺陷出现的比例下降到0.1％，螺纹加工出现麻坑缺陷的比例下降到0.01％，对铸坯进行大样电解，检测出其中大型夹杂物为2.0～3.3mg/10kg钢。可选的，所述增碳剂为人工石墨，含碳量大于96％，其余为杂质。增碳剂的加入量根据电弧炉终点含碳量和目标控制碳含量进行确定。优选的，所述中碳锰钢的化学成分为：0.25％≤C≤0.40％、0.15％≤Si≤0.35％、1.00％≤Mn≤1.70％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.05％，0.01％≤Al≤0.04％、N≤0.0090％、O≤0.0040％、以及余量的Fe和杂质元素。优选的，步骤1中，以废钢为原料，采用含碳量在75～85％的天然石墨将入炉料的平均含碳量控制在0.8～1.2％，通过供电、氧燃助熔和吹氧助熔使废钢熔化和升温，通过造渣脱磷和吹氧脱碳进行高温精炼，获得C含量在0.07～0.15％、P含量≤0.012％、温度≥1620℃的电弧炉终点钢液。通过配碳将含碳量控制在0.8～1.2％，可保证气体和夹杂物的排出，同时减少铁元素的氧化损失。将电弧炉终点碳含量控制在0.07％～0.15％之间，避免钢液过氧化，控制电弧炉终点钢液中的氧含量，同时也能保证良好的脱磷效果。优选的，步骤2中，出钢总量为85t时，所述铝锭的加入量为80～120kg，所述电石的加入量为50～70kg，所述萤石的加入量为60～100kg，所述预熔精炼渣的加入量为250～350kg，所述石灰的加入量为350～450kg。所述预熔精炼渣的化学组成为：CaO32～40％，Al2O346～54％，SiO2≤10％，CaF2≤2％，MgO≤3％，N≤0.3％，粒度为5～30mm。加入预熔精炼渣，主要是为了控制钢包顶渣中Al2O3含量在20～30％之间，以保证钢包顶渣具有良好的脱硫能力、吸附夹杂的能力，以促进钢液中夹杂充分上浮排出，提高钢水的洁净度。铝锭一次性加入可使铝锭直接与钢水接触，保证铝锭快速熔化，在钢流冲击和氩气搅拌的条件下，脱氧反应快速进行，保证预脱氧效果，同时利用此时钢液中的氧含量高，此时脱氧产生的夹杂为大颗粒Al2O3夹杂，促进脱氧产物的上浮排出。出钢过程中加入电石，电石与钢液接触后直接与钢液中的氧反应生成高度弥散的氧化钙和一氧化碳，高度弥散氧化钙可以与铝脱氧生成的三氧化二铝反应生成铝酸钙，促进三氧化二铝的排出，同时由于三氧化二铝不断排出，促进了铝与氧反应的正向进行，脱氧更加彻底，同时生成的CO还可提供保护氛围，在一定程度上减轻了钢液的吸气和氧化。加完萤石和预熔精炼渣之后再加入石灰，是为了使萤石和预熔精炼渣预先熔化，从而促进后续加入的石灰的熔化，保证钢包顶渣的液相量大于80％，使钢包顶渣具有良好的吸附夹杂的能力。通过所述的钢包预脱氧及合金化工序，可获得到达LF时钢包顶渣熔化良好、流动性良好、碱度合适、且变白或灰白、钢液中Als含量在0.02～0.06％之间、氧含量和夹杂含量较低的合金成分低于但接近内控成分下限的冶金熔体。将Als含量在0.02～0.06％之间，可使钢中溶氧量降低至3～6ppm。优选的，步骤2中，将钢包顶渣各组分的含量控制在如下范围：CaO50～60％，SiO2≤9％，Al2O320～30％，MgO4～8％，FeO≤0.5％，MnO≤0.5％，CaF24～8％。通过将钢包顶渣中各组分的含量控制在上述范围内，可保证钢包顶渣中氧含量低，便于扩散脱氧，且提高钢包顶渣与钢液的表面张力，减少钢液卷渣，同时促进卷入钢液中的钢渣能容易上浮排出。优选的，步骤3中，电弧炉出钢至LF精炼工位时，接通氩气，所述氩气的流量控制在200～250NL/min。氩气泡在钢水中上浮及其引起的搅拌作用，有利于气体和夹杂物的排出，氩气逸出后覆盖在钢液面上，能使钢水避免二次氧化和吸收气体，将氩气流量控制在200～25本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法，其特征在于，包括电弧炉熔炼工序、钢包预脱氧及合金化工序、LF精炼工序、钙处理工序和连续铸钢工序，具体步骤如下：步骤1，所述电弧炉熔炼工序中，经电弧炉熔炼，获得C含量在0.07～0.15％，P含量≤0.012％、温度≥1620℃的电弧炉终点钢液，出钢；步骤2，所述钢包预脱氧及合金化工序在电弧炉出钢过程中完成，出钢到1/5时向钢包中加入铝锭、电石进行预脱氧，然后加入增碳剂，出钢到2/5时，向钢包中加入萤石、预熔精炼渣、硅锰合金和高碳锰铁，然后加入石灰，所有物料在出钢到3/5之前全部加完，得冶金熔体；步骤3，所述LF精炼工序中，通过向所述冶金熔体中补加石灰和萤石造渣，采用铝粒、电石和碳化硅脱氧形成白渣，所述白渣的精炼时间≥20min，精炼全程控制Als≥0.015％；步骤4，所述钙处理工序中，LF止电后出钢前往钢液中喂入硅钙线，加入保温剂均匀覆盖渣面，采用氩气软吹，软吹时间≥15min；步骤5，所述连铸工序，采用全程保护浇注，结晶器液面波动范围控制在±3mm内。

【技术特征摘要】
1.一种控制中碳锰钢连铸圆坯中大型夹杂物的生产方法，其特征在于，包括电弧炉熔炼工序、钢包预脱氧及合金化工序、LF精炼工序、钙处理工序和连续铸钢工序，具体步骤如下：步骤1，所述电弧炉熔炼工序中，经电弧炉熔炼，获得C含量在0.07～0.15％，P含量≤0.012％、温度≥1620℃的电弧炉终点钢液，出钢；步骤2，所述钢包预脱氧及合金化工序在电弧炉出钢过程中完成，出钢到1/5时向钢包中加入铝锭、电石进行预脱氧，然后加入增碳剂，出钢到2/5时，向钢包中加入萤石、预熔精炼渣、硅锰合金和高碳锰铁，然后加入石灰，所有物料在出钢到3/5之前全部加完，得冶金熔体；步骤3，所述LF精炼工序中，通过向所述冶金熔体中补加石灰和萤石造渣，采用铝粒、电石和碳化硅脱氧形成白渣，所述白渣的精炼时间≥20min，精炼全程控制Als≥0.015％；步骤4，所述钙处理工序中，LF止电后出钢前往钢液中喂入硅钙线，加入保温剂均匀覆盖渣面，采用氩气软吹，软吹时间≥15min；步骤5，所述连铸工序，采用全程保护浇注，结晶器液面波动范围控制在±3mm内。2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述中碳锰钢的化学成分为：0.25％≤C≤0.40％、0.15％≤Si≤0.35％、1.00％≤Mn≤1.70％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.05％，0.01％≤Al≤0.04％、N≤0.0090％、O≤0.0040％、以及余量的Fe和杂质元素。3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤1中，以废钢为原料，采用含碳量在75～85％的天然石墨将入炉料的平均含碳量控制在0.8～1.2％，通过供电、氧燃助熔和吹...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡楚江，李金伟，蔡守桂，
申请(专利权)人：达力普石油专用管有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13