天鋼轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)石油套管鋼精煉工藝控制技術(shù)研究.pdf

1、石油套管用于組成油井的井身結(jié)構(gòu)，起著保護(hù)井壁、封閉地層的作用。對(duì)套管危害最大的是Al2O3脆性夾雜物。為了消除或減輕鋼中大顆粒脆性夾雜物對(duì)鋼的危害，目前在煉鋼工藝中采取的主要措施是強(qiáng)化脫氧，降低鋼的T.O(全氧)并對(duì)夾雜物進(jìn)行有效控制。本論文主要依據(jù)天津鋼鐵公司(以下簡稱天鋼)轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)J55級(jí)套管鋼37Mn5的實(shí)踐，對(duì)冶煉套管鋼的精煉控制工藝進(jìn)行了研究。
　　 本文通過100爐歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)調(diào)研，41爐現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)爐碳氧積測(cè)定、3爐

2、實(shí)際生產(chǎn)，分析了天鋼生產(chǎn)37Mn5石油套管的生產(chǎn)概況及套管質(zhì)量控制水平等；通過金相分析、掃描電鏡、能譜分析等手段對(duì)鋼中的夾雜物進(jìn)行了分析。調(diào)研發(fā)現(xiàn)：天鋼生產(chǎn)石油套管主要元素及有害元素控制較好，主要存在以下問題：
　　 (1)轉(zhuǎn)爐下渣量大，噸鋼下渣14～21千克，給精煉造成了極大的負(fù)擔(dān)；終點(diǎn)高拉碳命中率低，僅有14％:轉(zhuǎn)爐碳氧積偏高，平均為0.00305；爐渣改質(zhì)效果不好，精煉進(jìn)站T.O含量高達(dá)123×10.6。
　　 (

3、2)對(duì)材中的夾雜物形態(tài)和成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，夾雜物變性不完全，鈣處理控制水平還有待提高。
　　 (3)精煉渣中SiO2含量過高，CaO/SiO22～2.6，CaO/Al2o33～3.5。精煉渣量偏大，石灰消耗高，化渣時(shí)間長。
　　 (4)由于上述問題造成精煉時(shí)間長達(dá)81.2分鐘，造成上下工序不匹配。
　　 針對(duì)以上實(shí)際情況，本文進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算，對(duì)天鋼生產(chǎn)石油套管鋼的LF精煉工藝進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了精煉渣組成(

4、CaO/SiO2、CaO/Al2O3、MgO)和鋼水酸溶鋁[A1]s對(duì)低氧控制的影響，精煉夾雜物控制工藝。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)鋼中的[A1]s含量在0.025％～0.035％，爐渣堿度在4.5～6.0，CaO/Al2O3在1.5～2.0時(shí)，可使鋼中全氧穩(wěn)定地降至15×10-6；若鈣處理時(shí)鋼中鈣含量高于22×10-6，硫含量低于0.008％，可較容易地將Al2O3夾雜變性為低熔點(diǎn)的C12A7。
　　 在熱力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)上，結(jié)合天鋼

5、實(shí)際，提出了一系列優(yōu)化措施：
　　 (1)做好轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制，尤其是下渣量控制，改擋渣球擋渣為擋渣錐擋渣，控制噸鋼下渣量10千克；出鋼時(shí)采用鋼芯鋁強(qiáng)制脫氧、提高爐渣堿度、鋼水強(qiáng)攪拌等措施改善爐渣改質(zhì)效果。
　　 (2)鋼水在精煉加熱前一次加足鋁量(不再補(bǔ)加)，以確保生成的Al2O3夾雜有充足的時(shí)間被去除，控制好[A1]s迅速降低鋼水a(chǎn)o，穩(wěn)定地控制T.O在15×10-6以內(nèi)。
　　 (3)選擇合理的精煉渣系，目標(biāo)成

6、分CaO40％～50％； MgO8％～10％，Al2O318％～25％，SiO27％～10％，CaO/SiO2=4.5～6，CaO/Al2O3=1.5～2.0，將鋼中T.O穩(wěn)定控制在15×10-6以內(nèi)。
　　 (4)強(qiáng)化鋼水鈣處理，確保鋼中鈣含量高于22×10-6，硫含量低于0.008％.從而改善夾雜物變性效果。
　　 (5)在做好轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)及精煉控制的基礎(chǔ)上，做好生產(chǎn)調(diào)度，目標(biāo)將精煉時(shí)間由81.2分鐘縮短為60分鐘。

7、r>　　 通過采取以上優(yōu)化措施，經(jīng)5爐試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：
　　 (1)精煉渣較優(yōu)化前已有較大改善，渣中SiO2成分由優(yōu)化前的19％～25％降至15％～20％，Al2O3含量較優(yōu)化前的15％～17％提高至17％～22％，CaO/SiO2由優(yōu)化前2～2.6提高至3，有利于快速生產(chǎn)低氧套管鋼。
　　 (2)對(duì)[Al]s為0.01％～0.02％的鋼水來說，要生成低熔點(diǎn)的Cl2A7，根據(jù)前面熱力學(xué)計(jì)算，鋼中[Ca]應(yīng)大于12×

8、10-6～19×10-6，實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鋼中[Ca]為12×10-6～30×10-6，夾雜物形態(tài)控制大為改善。
　　 (3)鑄坯T.O為11×10-6～17×10.6，平均13.8×10-6，達(dá)到了15×10-6的控制目標(biāo)。
　　 (4)精煉時(shí)間由81.2分鐘縮短為62.2分鐘，基本達(dá)到了控制目標(biāo)。
　　 優(yōu)化后鋼中[Al]s及精煉渣未達(dá)到理想成分原因在于轉(zhuǎn)爐環(huán)節(jié)下渣量過大，部分優(yōu)化措施未得到很好執(zhí)行，下一步應(yīng)重