油井用N80级36Mn2V非调质钢管坯的冶炼工艺

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N80级石油管是我国目前油井管中使用量最大的品种，占各类油井管总产量的40%以上。针对N80级非调质钢的使用要求及性能特点，对36Mn2V非调质钢（表1）的炼钢工艺技术进行了研究。　　表136Mn2V…

N80级石油管是我国目前油井管中使用量最大的品种，占各类油井管总产量的40%以上。针对N80级非调质钢的使用要求及性能特点，对36Mn2V非调质钢（表1）的炼钢工艺技术进行了研究。

　　表1 36Mn2V钢的化学成分/%

C	Si	Mn	V	P	S	Als	Cu、Ni	Cr
0.34~0.38	0.25~0.40	1.45~1.70	0.11~0.16	≤0.025	≤0.025	≤0.020	≤0.20	≤0.25

　　1 生产工艺

　　36Mn2V非调质管坯生产工艺路线为：脱硫铁水或半钢→120t转炉冶炼→P1预脱氧→合金化→吹氩→LF精炼→RH真空处理→方坯连铸。

　　1.1 铁水脱硫和挡渣出钢

　　采用脱硫撇渣铁水冶炼，要求铁水硫含量≤0.020%。

　　转炉出钢时，高氧化性的钢渣随钢流进入钢包，悬在液态钢中的渣滴在上浮过程中会与液态钢中的铝、硅、锰等元素发生反应而生成夹杂物，使加入的铁合金回收不稳定。因此，转炉出钢时采用挡渣措施。

　　1.2 脱氧工艺和钢渣改性

　　攀钢目前的炼钢由于半钢（铁水）发热元素含量低、温度低，造成终点钢渣氧化性强。高氧化性的钢渣进入钢包，渣中的氧不断向钢液中扩散，造成钢水的二次氧化，污染了钢液。为对钢渣进行改性处理，采用P1脱氧剂（主要成分CaC2）喂Al线对钢液进行预脱氧及终脱氧。P1脱氧剂不仅具有较强的钢水脱氧能力，同时还使渣中氧化铁、氧化锰还原，生成的一氧化碳气体促使夹杂物随之上浮；另外，钙能使钢中的夹杂物球化变形[2]。因此，用P1脱氧剂脱氧能使钢中总氧含量大幅度降低，同时钢水流动性好，水口不易结瘤，保证了钢的可浇性。

　　1.3 LF+RH精炼

　　为了进一步控制钢中的硫化物夹杂，在LF中加高碱度的订渣（主要成分CaO）进行精炼处理，充分吹氩（氩气流量500L/min）及进行RH真空处理。

　　1.4 连铸工艺

　　钢包→中间包采用长水口保护；中间包→结晶器采用浸入式水口保护，并使用保护渣以隔绝空气与钢水接触。浇钢时严格控制中间包过热度及拉速使其匹配。确定合理的结晶器振动参数，减轻连铸坯振痕深度，以提高连铸坯的表面质量；采用结晶器电磁搅拌技术，提高连铸坯内部质量；采用合理的二次冷却制度，使二冷区连铸坯表面温度分布均匀；为了减轻连铸坯的中心偏析，浇铸时对连铸坯使用轻压下技术。

　　2 试验结果

　　2.1 脱氧情况

　　采用增碳法冶炼工艺，转炉出钢的终点碳通常在0.05%~0.15%，此时钢水氧活度高达（800~1200）×10-6。采用P1+喂Al线脱氧工艺，钢液中氧活度低，平均为30.6×10-6，[Als]＜0.005%，说明脱氧工艺合理可行，且提高了钢的清洁度和合金元素的收得率（表2）。

　　表2 合金元素平均收得率

项目	Si	Mn	V
含量/%	0.28	1.51	0.12
收得率/%	85.8	98	96

　　2.2 低倍检验

　　36Mn2V钢280mm×380mm连铸坯低倍检验得出，中心疏松≤1.5级，中心偏析≤0.5级，没有发现中心裂纹等其它缺陷。

　　140mm圆管坯酸浸蚀显示：未见不允许的低倍缺陷，如白点、缩孔残余、裂纹、夹杂等有害缺陷，中心疏松和一般疏松均≤1.5级，满足技术条件低倍级别≤2.5级的要求。

　　2.3 管坯组织和夹杂物

　　36Mn2V非调质钢的组织为铁素体+珠光体，A、B、C、D类夹杂物的级别均比较低，完全满足技术条件≤2.5级要求（表3）。夹杂物的数量及形态（呈断续分布的短棒状或球状）控制比较好，晶粒较细，A、B、C、D类夹杂物粗系和细系的总和在5~10级之间，远低于技术条件总和≤16级的要求。

　　表3 36Mn2V钢管坯的组织和夹杂物检验结果

非金属夹杂/级									金相组织	晶粒度/级
A		B		C		D		总和
粗	细	粗	细	粗	细	粗	细	总和
0.5~2.0	1.0~2.5	0.5~2.0	0.5~1.0	0.5~1.5	0.5~1.5	0.5~1.5	0.5~1.5	5.0~10.0	F+P	3.0~3.0