油管用钢洁净度的研究

　　石油油管主要用于从油井井下向地面输送原油。由于油井地质条件较复杂,因而对钢的质量要求严格。湖南衡阳钢管(集团)有限公司(以下简称衡钢)采用电炉→水平连铸→Φ89半浮芯棒连轧工艺路线生产油井管。管坯采用自产的水平连铸坯,先后开发生产了36Mn2V、37Mn5、P110等品种。现管坯存在的最大问题是质量不太稳定,钢管的成材率较低。鉴于此,衡钢与武汉科技大学联合开展了油管用钢的洁净度研究项目。

　　1　试验研究方法

　　1.1　生产工艺

　　36Mn2V、37Mn5管坯的生产工艺流程为:EAF→LF→HCC。电弧炉采用全冷炉料冶炼出合格粗炼钢水,采用LF工艺进行精炼,对钢水进行还原及调整钢的成分和温度。吊包前钢水进行钙处理。大包钢水采用套管进行保护浇注,通过水平连铸机铸造成圆管坯。

　　1.2　试验方法

　　1.2.1　示踪剂跟踪法

　　在钢包渣中加入w(LaO)为1%～2%(每吨钢加入量为0.25kg);在中间包保护渣中配入4%的w(SrO);在中间包涂料中配入4%的w(CeO)。通过以上3种示踪剂跟踪钢包渣、中间包保护渣和中间包涂料对管坯中夹杂物的影响。

　　1.2.2　取样方法

　　分别在LF处理前后、中间包钢水及连铸坯上取大样和小样,在钢管上取小样,重点是对连浇钢水和连浇坯进行了取样。

　　1.2.3　分析方法

　　运用TC-500氮/氧测定仪对钢中气体含量进行分析;采用金相显微镜和扫描电镜、EDAX能谱仪对钢中显微夹杂物的尺寸、形貌及成分组成进行研究;运用大样电解法、扫描电镜和电子探针对钢中大型夹杂物的形貌和成分组成进行研究。

　　2　试验结果与分析

　　2.1　钢水w(T.O)及分析

　　钢中总氧含量包括自由氧和结合氧(固定氧)。自由氧是指溶解于钢液中的氧,结合氧是指存在于钢中各种氧化物中的氧。一般用钢中总氧即w(T.O)来评估钢中夹杂物的数量。本次试验钢各工序的w(T.O)变化情况见表1。

　　由表1可知,LF精炼后钢液的脱氧率为51.2%,说明LF精炼去气效果较好。中间包钢水的w(T.O)值较LF上升了7.0×10-6,主要是浇注过程存在二次氧化现象,以及钢水中进入了一些外来夹杂物。

　　2.2　显微夹杂物检测结果及分析

　　2.2.1　显微夹杂物平均个数

　　36Mn2V、37Mn5试验钢检测显微夹杂平均个数的变化见表2。

　　由表2可以看出,LF吊包时钢中显微夹杂平均个数最少,说明LF精炼去除显微夹杂物的效果较明显。中间包钢水的显微夹杂物平均个数较LF大幅度增加,说明3个问题:(1)有钢液裸露在空气中被二次氧化;(2)中间包工作层存在侵蚀现象,(3)存在大包下渣或中间包保护渣卷渣现象。