转炉冶炼XSYD-1A抽油杆用钢工艺实践.docx

转炉冶炼XSYD-1A抽油杆用钢工艺实践1前言抽油杆用钢有调质型和非调质型两种类型，强度级别分D级和H级，其中D级杆用量最大。由于在使用过程中承受复杂交变应力的作用，因此要求抽油杆用钢必须具有高强度、高韧性、高疲劳强度等特点。XSYD-1A抽油杆用钢属于超高强度钢，主要用于制造D级高品质、高强度油井抽油杆，是普通抽油杆用钢的替代产品。它要求表面质量好，尺寸精度高，具有抗疲劳、寿命长、耐磨损等特点，在国内外普及应用前景较好。目前我公司进行了转炉LF精炼炉连铸生产XSYD-1A抽油杆圆钢的工艺实践。2设备状况某公司现有450m3高炉两座，65t氧气顶吹转炉一台、70tLF+VD精炼炉各两台，170mm170mm方坯连铸机一台，主要生产低合金钢、普碳钢为主，年生产能力10万吨普碳钢，55万吨优特钢。3冶炼工艺3.1冶炼工艺特点碳氧反应速度快是氧气顶吹转炉的冶炼特点，其各期的脱碳速度不同，前期由于熔池温度低(低于14001500)，不利于碳的氧化，脱碳速度较小；中期由于熔池温度1500，熔渣中(FeO)降低和炉内搅拌速度强烈，是转炉脱碳的关键期，其脱C速度一般为0.1%min-10.4% min-1；后期由于钢液中碳含量低，碳氧反应慢。P, S的去除主要依靠钢渣界面反应来完成。造乳化效果好、流动性强、高碱度、大渣量是转炉脱P、S的关键。中期形成高碱度渣，控制好渣中(FeO)达10%20%，避免渣“返干”是转炉脱P的主要因素；转炉各期都能脱硫，但由于中、后期渣中(FeO)含量较高，脱硫能力有限。最后，终点高拉C，必须协调好脱C、脱P和脱S关系，保证终点温度，减少后吹次数，使钢液达到出钢要求。3.2转炉冶炼工艺要求根据转炉冶炼特点，制定出以下工艺要求：(1)制定合理装入制度，废钢比控制在15%，适当提高前期温度。(2)早化渣，化透渣，形成温度较高、碱度较高、流动性良好的前期渣，便于同时脱P、脱C。(3) 采用高拉补吹工艺，恒压变枪位操作。冶炼中期，适当提高枪位，控制脱C速度，防止炉渣返干，利用此期炉渣碱度高、温度高、流动性好、FeO含量较低，熔池搅拌强烈等综合条件，提高脱S效率。(4)合金在出钢至1/3时加入，合金加入顺序Si-Al-Ba，SiC，锰铁，高碳铬铁，低碳铬铁，硅铁。严格控制转炉出钢时下渣量。3.3 LF精炼炉工艺要求(1)精炼炉造渣量应满足精炼效果要求，碱度保持在2.02.5之间，白渣保持时间5min才能出罐。(2)钢水成分合格、渣白、脱氧良好、温度满足连铸所要的温度，成分符合标准即可出钢。按0.5kg/t喂入Ca-Si线，线速度为80m/min-120m/min,喂线后软吹氩5min然后关氩吊包。3.4 170mm170mm连铸工艺要求(1) 上台温度。第一炉：1600-1620，第二炉：1590-1605，第三炉及三炉以后：1575-1590。(2)中间包钢液温度：1535-1560。(3)中间包液位：工作液位700800mm，浇余液位200250mm。(4)拉速：起步拉速 0.6m/min，3分钟以内到正常拉速；正常拉速1.55m/min1.65m/min。4转炉-LF精炼炉冶炼XSYD-1A化学成分和残余元素采用转炉生产XSYD-1A，钢的化学成分稳定，残余元素含量低。表1 XSYD-1A化学成分 %钢种CSiMnPSCrVON25CrMnVA平均0.270.240.970.0140.0060.970.0580.00080.050范围0.260.290.200.310.951.020.0240.0090.0150.0020.951.050.050.070.00050.00120.00430.0067标准0.210.300.170.370.801.100.0250.0250.801.100.040.08表2 转炉XSYD-1A残余元素表 %残余元素WTiCuSn转炉0.0050.0380.020从表2中可以看出，转炉冶炼XSYD-1A化学成分控制稳定，钢中残余元素较低。5连铸坯低倍检验连铸坯低倍检验结果见表3表3 连铸坯低倍检验 比例项目0.5级1级1.5级2级2.5无中心裂纹05%0095%中间裂纹5%00095%角部裂纹010%0090%缩孔25%20%0055%皮下裂纹35%15%0050%低倍检验发现，连铸坯激冷层厚度3mm7mm之间，柱状晶占59%，比较发达，中心裂纹、中间裂纹等缺陷较少，缩孔和皮下裂纹缺陷比较普遍，缺陷级别在0.51.5级之间。 图1 XSYD1A连铸坯低倍照片6XSYD-1A轧制工艺轧制控制参数见表4表4 XSYD-1A轧制控制参数项目入炉温度加热温度均热温度加热时间min开轧温度终轧温度热连铸坯8501050120010501180901000850冷连铸坯111012001100118012010008508理化性能检验8.1 力学性能检验为了验证转炉冶炼XSYD-1A对力学性能的影响，对所生产的19mm、22mm圆钢进行大量取样检验分析，分析结果见表5。 表5 XSYD-1A圆钢的力学性能指标项目B MpaS Mpa5%AKu2,J转炉实测值8039656659301020566684274平均94884412.362130标准要求794965620105058.8比较2242.31271.2从表5可以看出：(1)转炉冶炼钢材力学性能比较稳定，与标准要求相比，平均强度稳定，波动范围小；平均屈服强度高224 Mpa，高出36.12%。(2)转炉冶炼钢材的延展性好，伸长率比标准要求高23%，断面收缩率高24%。8.2 低倍组织检验25CrMnVA抽油杆19mm、22mm圆钢的低倍组织检验如表6表6 XSYD-1A钢材低倍检验低倍组织类型一般疏松中心疏松方框偏析标准2.0级2.0级2.0级检验结果1118.3 高倍组织检验XSYD-1A抽油杆钢的高倍显微组织检验如表7表7 XSYD-1A高倍显微组织项目A粗A细B粗B细C粗C细D粗D细最小00.501010000.500.50000从表7可以看出转炉冶炼XSYD-1A钢中硫化物、氧化物夹杂物级别较低，但硅酸盐夹杂含量较高。9结论(1)从上面检验结果可以看出，转炉冶炼XSYD-1A抽油杆圆钢中的氧化物、硫化物夹杂稳定，级别较低，硅酸盐夹杂级别较高，这主要是转炉出钢过程中挡渣效果差，下渣量大，且精炼炉冶炼时间较短，调渣困难，渣对夹杂物的吸附能力不强，钢液中的夹杂物来不及上浮造成的。(2)转炉一LF精炼一连铸生产XSYD-1