技术领域
[0001] 本
发明属于炼钢连铸技术领域,特别是一种石油套管用钢J55炼钢连铸生产方法。
背景技术
[0002] 石油套管是石油钻探用重要器材,其主要器材还包括
钻杆、
岩心管和套管、
钻铤及小口径钻进用钢管等。
[0003] J55对于钢的化学成分、纯净度、
力学性能、金相组织等都有严格的要求。中心偏析是连
铸坯中最常见的宏观
缺陷,这种缺陷难以通过后续的
轧制或
退火处理来消除。中心偏析会影响J55最终产品的机械性能和加工性能。因此,减轻或消除连铸坯中心偏析对提高J55性能具有重要意义。
[0004] 从中心偏析产生的原理分析可知,等轴晶率、鼓肚量是影响中心偏析的两个重要的因素,因此,通过增加等轴晶率、降低鼓肚量,可以有效的改善铸坯的中心偏析程度。
[0005] 1、
钢水纯净度的影响钢中P、S成分含量越高,铸坯中心偏析的合格率相应的降低。
[0006] 对硫印
数据库中J55钢种拉速1.1 m/min,宽度1 450 mm,
过热度25℃,S%为0.006,相同冷却方式的硫印坯样进行统计。样本容量为44个,合格样品35个,合格率79.55%;
对硫印数据库中J55钢种拉速1.1 m/min,宽度1 450 mm,过热度为25℃,0.01% ≤w(P)≤
0.015%,相同冷却方式的硫印坯样进行统计分析。样本容量为77,合格样品64个,合格率
83.12%。
[0007] 2、拉速的影响拉速对于铸坯中心偏析有很重要的影响,这是因为对于J55来说,当拉速增大时,减少了钢水在结晶器内的
停留时间,导致转移钢液过热量所需要的时间增加,推迟了中心等轴晶的生产,有利于柱状晶发展和轴向偏析;同时当拉速经常变化时,辊子弯曲、铸坯鼓肚量的恢复时间均长于拉速的变化时间,从而使铸坯鼓肚量增大,有利于中心偏析的形成。统计B类以上中心偏析出现的比率随拉速变化的规律。对硫印数据库整体进行统计,样本容量为
318个,中心偏析A类3个,B类232个,C类83个,所占比例分别为0.9%,73.0%,26.1%。B 类以上占73.9%。
[0008] 3、过热度的影响过热度是影响等轴晶区面积的关键因素之一。过热度高时,柱状晶带的宽度增大,甚至产生柱状晶搭桥现象,从而形成中心疏松;过热度低时,能够提供大量的等轴晶核,生成等轴晶网络,阻止
凝固前期柱状晶的形成,并生成细小等轴晶粒组成的大面积等轴晶区;但是过热度太低则不利于钢水中夹杂物的上浮,同时容易产生低温结瘤事故。对J55铸坯硫印数据库进行统计,拉速为1.1 m/min,铸坯尺寸为1 450 mm ×230 mm,相同冷却条件下,铸坯样本容量为99个,其中A类偏析2个,B类偏析76个,C类21个,所占比例依次为:2.0%,76.
8%,21.2%, 比较重的A 类B 类偏析共占78.8%。样本中的合格样品(B 类0.5级以下)79个,合格率为79.8%。
[0009] 4、二冷强度的影响二冷是对离开结晶器带液芯铸坯进行的冷却制度,目的是为了使铸坯完全凝固并控制铸坯表面
温度在拉坯方向均匀下降。当二冷强度过小,铸坯表面温度就会过高,铸坯液芯加长,等轴晶区扩大,坯壳阻碍因钢水静压力引起的鼓肚
变形能力减弱,从而促进中心偏析的形成和扩展。但是二冷强度过大会使铸坯外部冷却过强,导致铸坯裂纹。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于提供一种石油套管用钢J55炼钢连铸生产方法,本发明的炼钢生产方法,可以促使铸坯中心凝固组织等轴晶化,减少钢液中易于偏析元素量,控制铸坯鼓肚量,改善J55铸坯的中心偏析。
[0011] 本发明的目的是这样实现的:一种石油套管用钢J55炼钢连铸生产方法, 有如下步骤:(1)提高钢水纯洁度,在炼钢过程中,通过
铁水预处理,钢水炉外精炼,将J55钢中S含量控制在0.035%以内,P含量控制在0.014%以内;(2)控制连铸拉速,恒拉速控制在1.1m/min;(3)控制
浇注温度,J55钢的浇注温度为1518°C,过热度控制在25°C以内;(4)优化连铸二冷制度,在连铸时采用二次强冷制度,其冷却比水量为1.2公斤钢/升水;(5)采用轻压下技术,对拉出的铸坯壳体施加机械压力,
液压缸压力为20MPa,在浇铸第二炉钢时,对拉出的铸坯壳体采用轻压下技术。
[0012] 发明的效果:1)提高铸坯断面等轴晶率和控制铸坯鼓肚量,可以减轻J55连铸坯中心偏析。
[0013] 2)控制J55连铸坯S含量在0.035%、P含量在0.014%以内,拉速控制在恒拉速1.1m/min,过热度控制在20℃以内以及二次强化冷却技术,有效改善铸坯的中心偏析。
[0014] 发明的适用范围和应用前景:本方法适用于同类型炼钢企业,对因二次冷却工艺和连铸设备问题而引起的石油套管用钢J55连铸坯的内部
质量问题的分析,采取了优化工艺和改进设备的措施,使石油套管用钢J55连铸坯的内部缺陷率降低到较低水平,提高了石油套管用钢J55连铸坯的质量。
[0015] 本发明的炼钢生产方法,实现了促使铸坯中心凝固组织等轴晶化,减少了钢液中易于偏析元素量,控制铸坯鼓肚量,改善了J55铸坯的中心偏析。
具体实施方式
[0016] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案
实施例1:
一种石油套管用钢J55炼钢连铸生产方法有如下步骤:
1、提高钢水纯洁度
在炼钢实际生产过程中,通过铁水预处理,钢水炉外精炼技术将J55中S含量为0.030%、P含量为0.012%以内,可以在一定程度上减轻连铸坯的中心偏析。
[0017] 2、控制连铸拉速在连铸实际生产过程中,通过对浇注J55时不同拉速对应的铸坯中心偏析情况分析,恒拉速控制在1.1m/min时,可以减轻铸坯的中心偏析。
[0018] 3、控制浇注温度浇注温度是影响柱状晶生长的重要元素之一。浇注温度高,铸坯柱状晶发达。在连铸实际生产过程中,通过对浇注J55时不同过热度对应的铸坯中心偏析情况分析,过热度为15℃,可以减轻铸坯的中心偏析。
[0019] 4、优化连铸二冷制度二次冷却技术可以减少凝固过程中坯壳的鼓肚,从而避免造成偏析元素的富集,改善铸坯的表面质量和内部质量,减少铸坯的中心偏析。在连铸浇注J55时采用二次强冷制度,其比水量为1.2公斤钢/升水 。
[0020] 5、采用轻压下技术轻压下技术直接作用在凝固时产生缺陷的过程中,对铸坯中心部位主要作用有:1)通过施加机械力,液压缸压力由原12Mpa的压力增加到20MPa压力,将已“搭桥”的等轴晶
破碎,改变周期出现“小钢锭”结构的凝固
进程,使得铸坯上端的液体可以自由的补充道下端,从而补偿由于液、固两相
密度差造成的体积收缩,减少中心偏析程度;2)考虑到热胀冷缩原理,连铸过程中由于铸坯整体温度下降,会导致体积收缩,由于铸坯各部分的冷却条件很难均为,铸坯内末凝固区可能会形成
负压,吸聚富含溶质的钢液导致中心偏析的产生,通过施加正确的变形力,使铸坯的变形率可以补偿冷却收缩率,就能有效减轻中心偏析程度。