[发明专利]抗H2S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法

说明书

技术领域：

本发明涉及钢铁行业的无缝石油套管钢冶炼工艺，特别涉及110S级抗H₂S腐蚀无缝石油套管钢的冶炼方法。 

背景技术：

随着石油天然气资源的不断开采，一些严酷腐蚀环境和其他苛刻条件下的油气田相继投入开发，使得对特殊用途油井管的需求急剧增加。尤其是酸性油气田不断增加，H₂S不仅导致金属材料突发性的硫化物应力开裂，而且其毒性也威胁着人生安全。随着H₂S含量越来越高的油气资源的开采，对抗H₂S腐蚀无缝石油套管要求的钢级亦越来越高，如110S钢级，对石油套管的抗腐蚀性能提出了更高的要求。 

抗H₂S腐蚀油井管是高技术含量的产品，其生产技术在世界范围内被视为顶尖技术而严格保密，只被少数先进的大型钢管企业如日本的住友金属、NKK、美国的美钢联等垄断。目前国内外主要油井管生产企业都在开发具有自主知识产权的非API抗SSCC钢级的油井管。如住友公司的SM80S(S)～110S(S)，V&M公司的VM80S(S)～110(S)，宝钢的BG80S～110S(S)，天津钢管公司的TP80(S)～110S(S)等。国外文献报道中，SUMITOMO METAL IND、NIPPON KOKAN KK、NIPPON STEELCORP、KAWASAKI STEEL CO、IPSCO INC等公司报道了一些抗H₂S腐蚀油井管的生产技术，大都为具有自主知识产权的专利技术，内容主要涉及钢的成分设计和工艺措施，而对具体的冶炼操作鲜有报道。 

油井管管坯用110S钢级，主要用于抗H₂S腐蚀的油气田。其突出特点是强度高、抗H₂S腐蚀和综合性能优良，因此要求管坯钢有害元素P、S低(P≤0.01％，S≤0.005％)和钢质纯净(夹杂物总量≤0.005％；夹杂物高倍A、B、C、D、Ds分别不大于0.5级)。 

目前，油井管管坯用110S的冶炼方法：电弧炉冶炼(转炉吹炼)+炉外精炼+真空脱气后+连铸成圆坯，无论是电弧炉冶炼或是转炉吹炼对原材料(废钢或铁水)要求很高，要求低P、S废钢和铁水，否则有害元素P、S虽可降至很低，但钢质纯净度难以保证，最终不能满足抗H₂S腐蚀性能造成报废。因此，作为原料的低磷、低硫的铁水和废钢有局限性，难以满足需要，如果原料P、S高，造成电弧炉低碳或超低碳，则钢水含氧较多，在脱氧操作中需加入大量脱氧剂脱氧，使钢水中夹杂物含量高，浇注后的石油套管钢纯净度达不到要求。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种原料易得，产品质量可靠的抗H₂S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法， 

本发明是这样实现的： 

本发明抗H₂S腐蚀石油套管钢110S的冶炼方法，抗H₂S腐蚀石油套管钢钢级为110S，钢号为27CrMoNbV，包括如下步骤： 

(1)以铁水和废钢为原料，铁水中P≤0.120％、S≤0.050％、As≤0.03％、Sn≤0.01％、废钢为管头、坯头、坯尾，原料的配比为：铁水30-40％、废钢60-70％重量份； 

(2)在电弧炉中熔化废钢和铁水，出钢前流渣、喷碳粉和补加石灰，出钢过程中加入CaBaAlSi、Al脱氧剂和铁合金，CaBaAlSi加入量：1.5～2.5kg/t，Al块加入量：2.5～3.0kg/t，MnFe加入量：3.0～3.5kg/t，t为1吨钢水； 

(3)电弧炉出钢条件：P≤0.005％、C：0.08～0.15％；出钢温度：1600～1630℃； 

(4)LF炉精炼：保持底吹氩气，LF炉加入合成渣，同时分批加入CaC2、Ca-Si粉和Al粉进行扩散脱氧，直到渣白，升温加入合金，调整至合金标准成分，温度达到1600-1630℃； 

(5)真空处理：在真空度≤67Pa下保持到炉渣无明显发泡，保持 2分钟以上，破真空后对钢水静吹氩气，静吹时间≥10分钟； 

(6)浇注：浇注温度为1570-1590℃； 

步骤(2)中，炉料全熔后，吹氧烧碳，脱磷，吹氧量为35-40m³/t，出钢前流渣量为85-95％，出钢前加石灰10-30kg/t，出钢前喷碳粉1.0-2.0kg/t；