CaO-AI203基预熔精炼渣在石油套管钢J55精炼过程的应用

CaO-AI203基预熔精炼渣在石油套管钢J55精炼过程的应用
摘要本文研究分析了CaO-Al2O3基预熔精炼渣对120TLF炉生产石油套管钢J55精炼过程去夹杂的影响。

经过现场试验和成材金相分析证明：控制转炉出钢过程的下渣、带渣现象、精炼渣成分（%）保持在CAO：50-60，Al2O3：25-30，SiO2：5-10，CAF2：3-5，CaO/Al2O3：1.5-2.5范围内，能够有效地去除钢液中的非金属夹杂，特别是对B类和C类夹杂起到了很好的控制作用，满足了用户对产品的要求。

关键词石油套管钢J55 CaO-Al2O3渣系精炼LF
一、前言
石油套管用于组成油井的井身结构，起着保护井壁、封闭低层的作用，由于石油套管的使用条件极为恶劣，因此对钢管性能提出了严格要求，钢的强度较高，钢质均匀稳定，耐侵蚀性强，耐磨性好，同时还要承受使用条件下的拉、压、扭、弯等各种载荷的综合作用，对产品终材的各项性能提出了较高的要求。

在前期生产的J55产品的使用中，用户反映个别炉次产品存在夹杂超标现象，既影响了用户的使用也给企业造成了一定的损失。

因此，我们设想研制一种高效预熔精炼渣，达到去除夹杂净化钢液的目的。

二、J55石油套管的生产流程，化学成分及力学要求
1.生产流程：120T转炉→ 120TLF炉→板坯CCM
2.J55 化学成分见表1。

3.J55 钢的力学性能要求
根据套管API SPEC 5CT（1998）的标准要求，J555 石油套管热轧钢力学性能要求见表
2.
三、J55精炼过程高效预熔渣设计和应用
1. J55 精炼过程高效预熔渣理论设计和研究
根据用户对前期产品使用反馈，部分产品夹杂物等级偏高，B 类和C类夹杂较严重。

由此决定本次设计精炼过程高效预熔渣的主要目的为去除钢液中的夹杂，特别是B 类（氧化铝类），C类（硅酸盐类）的去除。

通常在研究炉渣吸收夹杂物的能力时，主要把炉渣组成控制在图1 中的两个区域A 和B。

前者主要考虑热力学因素，后者主要考虑动力学因素。

在A 区域的优点是控制炉渣中的CaO 尽可能饱和但是由于A 区域炉渣的熔点很高，在炼钢温度下，炉渣的流动性很差;在B 区域主要是利用炉渣的熔点低，流动性好。

相关报道试验证明，在C 区域的炉渣成分吸收氧化物夹杂的能力要比A 区和B 区都有所提高，C 区的炉渣集合了A、B 区的热力学和动力学的优点。

通过对图1 的分析，当CaO/ Al2O3从1.0 增大到2.5 时，从热力学角度考虑，增加CaO/Al2O3炉渣中的CaO 尽可能饱和，从而提高炉渣对氧化物夹杂的吸收能力，但CaO/Al2O3越高，炉渣的流动性显著降低，从动力学角度考虑，CaO/ Al2O3过高不利于炉渣对氧化物夹杂的吸收，所以当CaO/Al2O3从2.5 继续增大时，钢液中T〔0〕反而增加了。

而且随着CaO/Al2O3的升高，为保证炉渣的流动性，配加CaF2的量也相应增加，过高的CaF2 含量还容易腐蚀炉衬，生成多种氟类有毒气体，污染环境。

SiO2作为钢渣的一个重要组分也对精炼效果有着重要影响。

图2 分析了SiO2对炉渣1873 K下液态区域的影响。

图2 可见，SiO2含量在0~15%之间变化时，随着其含量的增加，CaO—Al2O3—MgO 渣系的液相区域逐渐增大，并且逐渐向CaO含量高的方向移动。

但是CaO 含量的增加会导致炉渣流动性变差，所以又应该尽量减少炉渣中SiO2含量。

SiO2主要由转炉渣带入，因此控制转炉出钢下渣也是十分重要的。

鉴于以上钢渣理论和相关文献试验结果分析，我们设想精炼渣主要成分（%）控制在以下范围：CAO：50-60，Al2O3：25-30，SiO2：5-10，CAF2：3-5，CaO/ Al2O3：1.5-2.5。

2. J55 精炼过程高效预熔渣的应用实践和效果
为了保证炉渣有高碱度又不会因为CAO 过高导致流动性变差，影响夹杂在钢渣界面的传质反应，SiO2含量的控制尤为重要。

SiO2主要由转炉渣带入，必须对转炉出钢过程的下渣，带渣现象严格控制。

根据以前精炼造渣的经验和积累的相关数据，通过合理调整渣料配比，调制期望的精炼渣，精炼出钢钢渣具体成分见表3
由表3 可看出，除了部分炉次出钢时的钢渣成分略微超出预期，基本满足了我们试验的要求。

我们对本次试验的部分炉次热轧板取样并做金相分析，分析结果见表4。

金相分析结果证明，我们期望的精炼预熔渣有效的去除了钢液中的非金属夹杂，特别是对B 类和C 类夹杂起到了很好的控制作用。

三、结束语
1.为了保证炉渣有高碱度又不会因为CAO 过高导致流动性变差，影响夹杂在钢渣界面的传质反应，SiO2含量的控制尤为重要。

SiO2主要由转炉炉渣带入，必须对转炉出钢过程的下渣，带渣现象严格控制。

2. 调整精炼炉渣成分%在CAO：50-60，Al2O3：25-30，SiO2：5-10，CAF2：3-5，CaO/ Al2O3：1.5-2.5 范围内，能够有效的去除了钢液中的非金属夹杂，特别是对B 类和C 类夹杂起到了很好的控制作用。

参考文献
[1]贺景春，苗如林，郭兆成.J55石油套管钢种开发试验.包钢科技，1997（2）：106.
[2]林伟，李海波，王新华，陈天明，杨素波.CAO-Al2O3渣系对20CrMOH齿轮钢中总氧和硫的影响.特殊钢，2008，29（4）：2.。