電弧爐短流程冶煉石油套管鋼中夾雜物的演變規(guī)律
趙子榮1，郝曉帥1，白雪峰1，孫彥輝1，鄧敘燕2
(1. 北京科技大學(xué)鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 100083；2. 達(dá)力普石油專用管有限公司， 河北 滄州 061000)
摘要：為研究石油套管鋼(34Mn6)中夾雜物的演變規(guī)律，對鈣處理效果進(jìn)行精準(zhǔn)化控制，進(jìn)行全流程取樣分析，通過采用SEM-EDS分析夾雜物形貌和成分，同時結(jié)合Aspex夾雜物自動分析儀統(tǒng)計(jì)夾雜物的數(shù)量、成分和尺寸分布。研究結(jié)果表明，LF精煉具有較好的脫硫與脫氧能力；鈣處理前，由于渣鋼反應(yīng)的進(jìn)行，夾雜物數(shù)量明顯減少，夾雜物成分中SiO2含量增加；經(jīng)過鈣處理后，夾雜物成分發(fā)生顯著變化，由MgO-Al2O3系轉(zhuǎn)變?yōu)镸gO-Al2O3-CaO系和SiO2-Al2O3-CaO系，夾雜物形貌由尖角夾雜向球狀夾雜過渡。在鑄坯中，夾雜物數(shù)量減少，其成分已偏離液相區(qū)，向富CaO區(qū)域移動。對鈣處理進(jìn)行優(yōu)化，通過利用熱力學(xué)軟件FactSage進(jìn)行計(jì)算，得出鋼液中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在0.001 3%時對夾雜物的改性效果最佳，鋼液中的夾雜物控制較好。
關(guān)鍵詞：石油套管鋼；LF精煉； 夾雜物； 鈣處理； 熱力學(xué)計(jì)算
1 引言
石油套管鋼是高技術(shù)含量、高附加值、高風(fēng)險的冶金產(chǎn)品，作為油井井身的重要組成結(jié)構(gòu)，在較為惡劣的環(huán)境中使用，對鋼材性能提出了較高要求。34Mn6鋼是一種常用的石油套管鋼，目前國內(nèi)各廠生產(chǎn)方式不一，但主流方法普遍采用轉(zhuǎn)爐或者電爐冶煉→LF精煉→連鑄流程。在其冶煉過程中，脫氧劑采用Al-Si、Al-Mn、Al-Si-Ba、Al-Si-Ca-Ba等，鋼液進(jìn)行鋁脫氧后，產(chǎn)生的夾雜物熔點(diǎn)高，在煉鋼溫度下為固態(tài)，變形率低，在軋制過程中會產(chǎn)生條狀表面缺陷，常常需要進(jìn)行鈣處理，生成的夾雜物主要以12CaO·7Al2O3為主，使夾雜物液態(tài)化。受脫氧劑、鈣處理和操作控制等因素的影響，冶煉過程中夾雜物的轉(zhuǎn)變會對鋼產(chǎn)品中夾雜物的成分、大小、數(shù)量和分布產(chǎn)生較大的影響，從而影響終端產(chǎn)品的質(zhì)量。本文對石油套管鋼(34Mn6)的生產(chǎn)過程進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究其在精煉過程中夾雜物生成機(jī)理及演變規(guī)律，同時利用熱力學(xué)軟件FactSage進(jìn)行了精準(zhǔn)鈣處理計(jì)算，為提高石油套管鋼產(chǎn)品品質(zhì)提供一定的參考。
2 精選圖表
3 結(jié)論
(1)LF精煉具有較好的脫硫與脫氧能力，LF進(jìn)站時鋼水中w(S)為0.021 1%，精煉結(jié)束吊包前，降低至0.006 0%，脫硫率接近72%；在精煉過程中，鋼中的w(T.O)從剛進(jìn)站時的0.005 0%降低至吊包前的0.001 4%，脫氧效果較好。在中間包澆注時，發(fā)生了明顯的二次氧化，使w(T.O)有所升高。
(2)鋼中的夾雜物尺寸主要為6 μm以下，所占比例接近80%；夾雜物數(shù)量密度(ND)的變化為：進(jìn)站時夾雜物的數(shù)量密度為33.6個/mm2；隨著精煉過程的進(jìn)行，在吊包前夾雜物數(shù)量密度降低至1.82個/mm2；在中包澆注一半時，夾雜物數(shù)量密度迅速升高到13.0個/mm2；此后鑄坯邊部的數(shù)量密度降低至1.3個/mm2，鑄坯芯部的降低至3.6個/mm2。
(3)LF進(jìn)站過程中，夾雜物成分主要為MnO；在鈣處理前，隨著LF脫氧精煉的進(jìn)行，夾雜物數(shù)量顯著減少，夾雜物成分中的SiO2含量增加；鈣處理之后，夾雜物成分發(fā)生顯著變化，主要為CaO、Al2O3、SiO2，夾雜物的形貌由不規(guī)則形貌向球形形貌過渡。在鑄坯中，夾雜物數(shù)量減少，其成分已偏離液相區(qū)，向富CaO區(qū)域移動，夾雜物成分發(fā)生轉(zhuǎn)變，主要為Al2O3-CaS系和Al2O3-CaO-MgO-CaS系夾雜物。
(4)建議進(jìn)行精準(zhǔn)鈣處理，將鋼液中的w(Ca)穩(wěn)定在0.001 3%，此時對于夾雜物的改性效果最佳，鋼液中的夾雜物控制較好。
