CN102453786A - 一种转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及钻杆接头用钢 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含钒钛铁水为原料转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及屈服强度和冲击韧性良好的钻杆接头用钢。本发明通过利用转炉-LF精炼-RH精炼-大方坯连铸的方法，以含钒钛铁水为原料，实现了对钢水纯净度和P、S、Ti以及夹杂物的良好控制，生产出具有良好淬透性和组织稳定性，屈服强度为1000-1200MPa，并且-10℃横向冲击功≥70J、-10℃纵向冲击功≥80J的钻杆接头用钢。

Description

一种转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及钻杆接头用钢

技术领域

本发明涉及一种转炉冶炼钻杆接头用钢的方法以及由该方法制得的钻杆接头用钢。

背景技术

钻杆接头用钢主要分油淬钢种和水淬钢种，国内各大油田现主要使用油淬调质36CrNiMo4，国外通常使用水淬37CrMnMo调质钢。两类钢相比，水淬钢具有合金含量低、制造成本低和生产安全等特点，因此国内各单位正向使用更高级的水淬钢种方向努力。钻杆一般在几百、几千米的地下、极为复杂的地质条件下钻井，承受了拉、压、扭、冲、剪等各种作用力，甚至还将承受瞬间的突变载荷。作为管体与管体之间的连接件，钻杆接头在打井的过程中承受了比管体更加恶劣的工况条件、更复杂的应力，其质量的优劣直接关系到石油钻探的成败。因此，钻杆接头要求具有比管体更为优越的屈服强度和冲击韧性，为此，钻杆接头用钢对钢中的硫、磷含量，夹杂物的级别和形态分布以及力学性能都提出了非常严格的要求。

而对于以钒钛磁铁矿生产的高炉铁水来说，其中的V含量一般接近0.30％，Ti含量一般为0.1％-0.2％，如何以该含钒钛铁水为原料来冶炼具有良好的屈服强度和冲击韧性的钻杆接头用钢仍然是炼钢领域中亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的上述问题，目的在于提供一种以含钒钛铁水为原料转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及屈服强度和冲击韧性良好的钻杆接头用钢。

为了解决上述问题，本发明的发明人经过深入研究发现，钢材中除P、S外，Sn、Ti、Cu、As、Pb、Sb、Bi等元素均会降低钢材的屈服强度和冲击韧性，其中，Sn、Cu、As、Pb、Sb、Bi主要由矿石带入且在冶金过程中基本不能去除，P、S则可以在冶炼过程中脱除，对于以钒钛磁铁矿生产的V和Ti含量较高的含钒钛铁水来说，V虽然对抗击韧性没有太大负面影响，但是也不会对抗击韧性有太大正面影响，然而，大量的Ti会严重影响钢材的冲击韧性，通过在冶炼钻杆接头用钢时将Ti的含量控制在≤0.003重量％的范围内，能够显著提高钢材的屈服强度和冲击韧性。

本发明提供了一种转炉冶炼钻杆接头用钢的方法，该方法包括：

(1)在转炉中将提钒后的半钢进行炼钢造渣，使炼钢造渣后所得的钢水中磷含量≤0.007重量％，硫含量≤0.01重量％，钛含量≤0.003重量％；

(2)将钢水从转炉出钢到钢包中，并在将钢水从转炉出钢到钢包的过程中开始对钢包中的钢水进行脱氧和合金化，然后加入精炼渣进行LF炉外精炼；

(3)对LF炉外精炼后的钢水进行RH真空精炼；

(4)将RH真空精炼后的钢水通过连铸制成钢铸坯。

本发明还提供了一种本发明的方法得到的钻杆接头用钢。

根据本发明的转炉冶炼钻杆接头用钢的方法，通过利用转炉-LF精炼-RH精炼-大方坯连铸的方法，以含钒钛铁水为原料，实现了对钢水纯净度和P、S、Ti以及夹杂物的良好控制，生产出具有良好淬透性和组织稳定性，屈服强度为1000-1200MPa，并且-10℃横向冲击功≥70J、-10℃纵向冲击功≥80J的钻杆接头用钢。

具体实施方式

根据本发明的冶炼钻杆接头用钢的方法，该方法包括：

(1)在转炉中将提钒后的半钢进行炼钢造渣，使炼钢造渣后所得的钢水中磷含量≤0.007重量％，硫含量≤0.01重量％，钛含量≤0.003重量％；

(2)将钢水从转炉出钢到钢包中，并在将钢水从转炉出钢到钢包的过程中开始对钢包中的钢水进行脱氧和合金化，然后加入精炼渣进行LF炉外精炼；

(3)对LF炉外精炼后的钢水进行RH真空精炼；

(4)将RH真空精炼后的钢水通过连铸制成钢铸坯。

在本发明的方法中，作为冶炼原料的含钒钛铁水通常可以为以钒钛磁铁矿经高炉等冶炼得到的铁水。通常，该含钒钛铁水的主要成分为：2-4重量％的C、0.1-0.3重量％的V、0.1-0.3重量％的Mn、0.05-0.10重量％的S、0.04-0.10重量％的P、0.1-0.3重量％的Si、0.05-0.2重量％的Ti、0.01-0.1重量％的Cr、0.01-0.1重量％的Mo、0.001-0.01重量％的Als、余量为Fe和其它不可避免的杂质。可以通过本领域各种常规的方法将含钒钛铁水冶炼成半钢。通常分别对含钒钛铁水进行脱硫和提钒来获得半钢。

所述脱硫的方法可以采用转炉冶炼过程中常规的各种脱硫方法，在优选的情况下，所述脱硫的方法可以为向铁水中复合喷吹脱硫剂，所述脱硫剂的用量可以为4-10kg/t_铁水。所述脱硫剂可以为各种常规的脱硫剂，在优选的情况下，本发明中所述脱硫剂可以含有钝化镁粉和石灰，钝化镁粉和石灰的重量比可以为1∶8-1∶12，优选为1∶9-1∶11，更优选为1∶9.5-1∶10。在更优选的条件下，钝化镁粉的用量为0.5-1.0kg/t_铁水，石灰的用量为4.0～8.0kg/t_铁水。通过步骤(1)中的脱硫，含钒钛铁水中的硫含量可以降低到0.005重量％以下。本发明中，所述钝化镁粉可以是炼钢领域常用的各种钝化镁粉，其主要成分为镁，镁含量可以为80-95重量％。所述石灰可以是炼钢领域常用的各种规格的石灰，其中CaO含量可以为90-95重量％。

根据本发明的方法，在优选的情况下，所述提钒的方法可以采用转炉冶炼过程中常规的各种提钒方法，在优选的情况下，所述提钒的方法可以采用在提钒转炉中进行转炉提钒的方法，通过在提钒转炉提钒后可以获得P≤0.07重量％、S≤0.005重量％、Ti≤0.01重量％的铁水。通常将该经过转炉提钒以后的铁水称为“半钢”。

根据本发明，除了控制磷、硫含量外，控制钛含量≤0.002重量％是实现本发明的关键之一，Ti含量超过上述范围，会严重影响钢材的冲击韧性，导致不能获得钻杆接头用钢。

根据本发明的方法，在步骤(1)中，对半钢进行炼钢造渣可以通过向上述得到的半钢中加入造渣剂来进行，在优选的情况下，所述炼钢造渣可以包括第一次炼钢造渣和第二次炼钢造渣，所述炼钢造渣的方法可以为在供氧的条件下向半钢中加入造渣剂，第一次炼钢造渣过程中的供氧强度可以为3-5Nm³/t_半钢·min，优选为3.5-4.5NL/t_半钢·min，造渣剂的用量可以为50-100kg/t_半钢，优选为60-100kg/t_半钢，更优选为60-80kg/t_半钢，第二次炼钢造渣过程中的供氧强度可以为3-5Nm³/t_半钢·min，优选为3.5-4.5Nm³/t_半钢·min，造渣剂的用量可以为20-50kg/t_半钢，优选为25-50kg/t_半钢，更优选为30-35kg/t_半钢。在优选的条件下，第一次炼钢造渣和第二次炼钢造渣过程中的供氧强度比可以为1.5∶1-1∶1，更优选为1.2∶1-1∶1，第一次炼钢造渣和第二次炼钢造渣过程中的造渣剂的用量比可以为1∶1-3∶1，更优选为1.5∶1-2∶1。在本发明的方法中，所述第一次炼钢造渣所用的造渣剂和第二次炼钢造渣所用的造渣剂相同或不同，且各自可以含有活性石灰和高镁石灰，所述活性石灰和高镁石灰的重量比可以为1∶1-3∶1，优选为1.5∶1-2.5∶1。通过上述炼钢造渣可以保证炉渣化透，保持炉渣活跃，强化炉内脱磷效果，使吹炼过程温度可以控制在1670℃以内。可以获得P≤0.007重量％、S≤0.005重量％、Ti≤0.002重量％的未脱氧钢水。本发明中，所述活性石灰可以是炼钢领域常用的各种活性石灰，其中CaO含量可以为90-95重量％。所述高镁石灰可以是炼钢领域常用的各种高镁石灰，其中CaO含量可以为30-60重量％。

根据本发明的方法，在优选的条件下，供氧通过供氧枪供氧，在上述第一次炼钢造渣过程中，供氧枪采用定位供氧，供氧枪枪位控制在钢水面下1.5-2.2m之间，在上述第二次炼钢造渣过程中，供氧枪采用在钢水内部移动供氧。在更优选的情况下，在第一次炼钢造渣过程中，成渣后尽快倒炉去渣，优选在成渣后3-5min开始倒炉去渣，在第二次炼钢造渣之前将渣尽可能倒出。

为减少后述出钢过程中的下渣量，减少精炼过程钢水回磷和增Ti，在更优选的条件下，在出钢前向炉内加4kg/y_半钢-6kg/t_半钢的高镁石灰，并利用复吹搅拌2-3min进行稠渣处理。

经过步骤(1)获得钢水后，进行步骤(2)，将(1)中得到的钢水从转炉出钢到钢包中进行LF炉外精炼。

根据本发明的方法，在优选的条件下，在步骤(2)中，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，当出钢至钢包中的钢水量为20-40重量％时，向钢包中加入合金金属进行所述脱氧和合金化。

所述合金金属在本发明中没有特别的限定，可以为本领域用于钢水脱氧和合金化的各种合金金属，在优选的情况下，所述合金金属可以为铝合金，该铝合金中Al的含量为38-42重量％。为了达到更好的脱氧效果和合金化效果，所述铝合金脱氧剂优选为铝铁，以所述铝铁的总重量为基准，所述铝铁含有38-42重量％的Al(铝)和45-55重量％的Fe(铁)，所述铝铁中还可以含有1.5重量％以下的Si(硅)、1.5重量％以下的C(碳)以及微量的P(磷)、S(硫)或其它的不可避免的杂质。

根据本发明的方法，在优选的条件下，在步骤(2)中，所述精炼渣包括第一批精炼渣和第二批精炼渣，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，当出钢至钢包中的钢水量为35-55重量％时，向钢包中加入第一批精炼渣；出钢完成后，向钢包中加入第二批精炼渣。在更优选的情况下，所述步骤(2)还包括在出钢完成后对钢水进行LF加热，所述第二批精炼渣在开始该LF加热后加入钢包。为了调整钢包渣中Al₂O₃的含量并脱除钢包渣中的氧，在进一步优选的情况下，可以在出钢完成后和进行LF加热之前，向钢包内加入改性剂。所述改性剂可以为各种常规的Al₂O₃含量较高的原料配加一定量的Al(铝)，然而，为了达到更好的改性效果和扩散脱氧效果，从而提高脱氧效率和降低制得的钢坯的总氧含量，所述改性剂优选成分为35-45重量％的Al₂O₃和≥10重量％的Al(铝)，所述改性剂中还可以含有50重量％以下的CaO以及微量的P(磷)、S(硫)或其它的不可避免的杂质。在进一步优选的情况下，在出钢完成到开始该LF加热之间对钢水进行吹氩，优选的情况下，在加入改性剂到开始该LF加热之间对钢水进行吹氩，所述吹氩的吹氩强度为0.5-3NL/t_钢水·min，吹氩时间为8-12min。通过在上述过程中，对钢水进行吹氩，能够促使非金属夹杂物上浮，达到进一步降低成品钢中的总氧含量的效果。

根据本发明的方法，为了提高炉外精炼的效果，在优选的情况下，所述第一批精炼渣的用量可以为6-8kg/t_钢水，所述第二批精炼渣的用量可以为3-6kg/t_钢水，所述第一批精炼渣和第二批精炼渣的用量比可以为1∶1-3∶1。在优选的情况下，所述改性剂的用量可以为2.5-4kg/t_钢水。

所述精炼渣没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种精炼渣。优选情况下，为了使所制得的钢坯符合钻杆接头的性能要求，所述第一批精炼渣和所述第二批精炼渣相同，所述精炼渣可以含有65-85重量％的CaO、5重量％以下的SiO₂、3重量％以下的Al₂O₃、2-5重量％的Na₂O、7-15重量％的CaF₂和6重量％以下的MgO。所述精炼渣可以通过常规的方法制得，例如，可以通过将活性石灰、萤石和工业纯碱进行均匀混合而制得。也可在冶炼过程按80-85％活性石灰15-20％萤石的比例直接加入钢水中。

根据本发明的方法，在优选的条件下，所述步骤(2)还包括在加入第二批精炼渣后，向钢包中加入SiCa合金，所述SiCa合金的加入量可以为0.4-1.5kg/t_钢水，优选为0.4-1.2kg/t_钢水，所述SiCa合金中Si和Ca的重量比可以为1.5∶1-2.5∶1，该SiCa线的主要成分为58重量％的Si，31重量％的Ca。通过向钢水中加入SiCa合金，可以对钢水中硫化物以及氧化物夹杂进行变性处理，达到降低硫化物级别和提高钢水可浇性的效果。在进一步优选的情况下，在加入SiCa合金后对钢水进行吹氩，所述吹氩的吹氩强度为0.5-3NL/t_钢水·min，吹氩时间为8-12min。通过在上述过程中，对钢水进行吹氩，能够促使非金属夹杂物上浮，达到进一步降低成品钢中的总氧含量的效果。

根据本发明的方法，在LF精炼处理后的钢水中，Als(酸溶铝)的含量可以控制在0.035-0.045重量％。

根据本发明的方法，在步骤(3)中的所述RH真空精炼可以采用本领域常规的方法进行。例如，所述RH真空精炼的条件包括真空度≤300Pa，所述真空度是指绝对压强，优选为≤200Pa；RH真空精炼的时间可以为14-20min。在优选的情况下，在步骤(3)中，所述RH真空精炼在吹氩的条件下进行，所述吹氩的吹氩强度为0.5-3NL/t_钢水·min，吹氩时间为10-15min。另外，所述RH真空精炼还可以包括合金微调及进一步使钢液中氢气、氧气上浮，去除夹杂的步骤。

根据本发明的方法，所述步骤(4)中的连铸的方法可以采用本领域常规的方法进行，例如，将RH真空精炼后的钢水连续地注入到结晶器中，经结晶器冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区和拉矫区冷却而全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯。

以下通过实施例对本发明做进一步详细的说明。

在下述各实施例中，除另有说明外，氧化铁皮、镁砂、石灰、钝化镁粉、增碳剂、活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰、炼钢污泥球、合金和改性剂均购自攀钢钢城企业公司。

实施例1

本实施例用于说明本发明的转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及钻杆接头用钢。

(1)以含钒钛铁水为原料，该含钒钛铁水主要成分为：4.32重量％的C、0.292重量％的V、0.21重量％的Mn、0.071重量％的S、0.082重量％的P、0.19重量％的Si、0.15重量％的Ti，余量为Fe和其它不可避免的杂质；在铁水罐进行复合喷吹深脱硫，其喷吹时间为20.25min，脱硫剂为石灰和钝化镁粉，石灰(CaO含量为95重量％)的用量为6.5kg/t_铁水，钝化镁粉(Mg含量为90重量％)的用量为0.65kg/t_铁水，然后扒去脱硫渣，获得低硫含钒钛铁水，该铁水的主要成分为：4.25重量％的C、0.28重量％的V、0.20重量％的Mn、0.0052重量％的S、0.081重量％的P、0.16重量％的Si、0.14重量％的Ti、0.03重量％的Cr、0.01重量％的Mo、0.005重量％的Als，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

(2)将140t上述(1)制取的低硫含钒铁水注入120t复吹提钒转炉吹炼，并采用339氧枪进行供氧提钒和脱磷，供氧强度为3.8Nm³/t_钢水·min，在开始吹炼的2-3min内，向炉内加入1.8t氧化铁皮作冷却剂，供氧5min后，向炉内加入300kg镁砂(MgO)进行调渣，再供氧40秒，进行挡渣出半钢和钒渣，吹炼终点温度为1431℃。获得的半钢成分为：3.78重量％的C、0.008重量％的Ti、0.01重量％的Si、0.05重量％的Mn、0.078重量％的P、0.008重量％的S、0.035重量％的V，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

将140t上述制取的半钢注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧6min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为32kg/t_半钢、21kg/t_半钢、21kg/t_半钢以及5kg/t_半钢，供氧强度为3-5Nm³/t_钢水·min，供氧500s时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所述使用的活性石灰的主要成分为：CaO：86重量％，SiO₂：0.391重量％，MgO：5.25重量％，Al₂O₃：5.25重量％，Fe₂O₃：0.141重量％，FeO：0.223重量％，C：0.2重量％，S：1.7重量％；所使用的复合造渣剂的主要成分为：CaO：11.61重量％，SiO₂：50重量％，MgO：2.74重量％，Al₂O₃：2.75重量％，Fe₂O₃：11.44重量％，FeO：5.79重量％，C：1.26重量％，S：0.106重量％，P：0.044重量％；所使用的高镁石灰的主要成分为：CaO：54.32重量％，SiO₂：1.64重量％，MgO：38.59重量％，Fe₂O₃：0.219重量％，FeO：0.2重量％，C：0.101重量％；所使用的污泥球的主要成分为：CaO：19.29重量％，SiO₂：7.5重量％，MgO：9.35重量％，Fe₂O₃：9.87重量％，FeO：32.8重量％，C：4.24重量％，S：0.115重量％，P：0.069重量％。排除70重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣剂，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为21kg/t_半钢、8kg/t_半钢以及7kg/t_半钢，并在第二次供氧6min内将造渣剂全部加完。供氧时间500秒时停止供氧提升氧枪，获得温度为1680℃的钢水；钢水的主要成分为：0.032重量％的C、0.035重量％的Mn、0.0065重量％的P、0.0011重量％的S、0.0015重量％的Ti、0.018重量％的V，余量为Fe和其它不可避免的杂质。然后向炉内加4.2kg/t_钢水的高镁石灰以第二次炼钢造渣过程中的供氧强度利用复吹搅拌2.5min，进行挡渣出炉，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，出钢至20重量％时按2.1kg/t_钢水加入铝铁合金进行脱氧和合金化，所使用的铝铁合金的主要成分为：Al：48重量％，Fe：50重量％。在加入铝铁合金的同时以2.2kg/t_钢水加入增碳剂进行增碳，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，出钢至35重量％时，立即向钢包内加入第一批精炼渣，加入量为6.8kg/t_钢水，出完钢后向钢包渣面加入改性剂，加入量为3.7kg/t_钢水，然后向钢包吹氩8min，吹氩的吹氩强度为1.2NL/t_钢水·min，获得脱氧合金化的钢水，成分主要为0.30重量％的C、0.15重量％的Si、0.80重量％的Mn、0.0075重量％的P、0.009重量％的S、1.09重量％的Cr、0.0022重量％的Ti、0.035重量％的Als、0.30重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。所使用的增碳剂的主要成分为：CaO：0.2重量％，SiO₂：3.19重量％，MgO：0.2重量％，Fe₂O₃：0.676重量％，FeO：0.901重量％，C：86.02重量％，S：0.21重量％，P：0.09重量％。所使用的改性剂的主要成分为：Al：15重量％，Al₂O₃：38重量％，CaO：40重量％。然后，将脱氧合金化后的钢水进行LF炉电加热和成分微调处理。钢包开始LF电加热时，加入第二批精炼渣和铝铁合金，加入量分别为4.5kg/t_钢水和0.65kg/t_钢水，第一批精炼渣和第二批精炼渣相同，所使用的精炼渣的主要成分为：CaO：75重量％，Al₂O₃：4重量％，MgO：3重量％，SiO₂：3重量％，Na₂O：4重量％，CaF₂：10重量％。然后加热至1580℃进行精炼，精炼时间为33min，精炼完后的钢水主要成分为0.31重量％的C、0.16重量％的Si、0.81重量％的Mn、0.0083重量％的P、0.0042重量％的S、0.0025重量％的Ti、0.032重量％的Als、0.30重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。向钢包内钢水喂SiCa线(Si和Ca的重量比为2∶1)700米(相当于0.7kg/t_钢水)，然后吹氩9min，吹氩的吹氩强度为0.95-10Nm³/t_钢水·min。

(3)将LF炉外精炼后的钢包送到RH真空精炼，在真空度为3mbar(300Pa)的处理时间为15min；处理10min后，保持真空度，加入总共3.58kg/t_钢水的合金进行成分微调，所使用的合金的成分组成为：增碳剂0.19kg/t_钢水，硅铁1.15kg/t_钢水，锰铁1.01kg/t_钢水，铬铁1.22kg/t_钢水。其中，所述硅铁成分组成为：Si：74.5重量％，Al：18重量％，Ca：0.5重量％，Mn：0.3重量％，Cr：0.2重量％，P：0.01重量％，S：0.01重量％，C：0.08重量％，余量为Fe。所述锰铁成分组成为：Mn：74.5重量％，C：1.5重量％，Si：1.5重量％，P：0.01重量％，S：0.01重量％，余量为Fe及少量其它不可避免的杂质成分。所述铬铁合金的主要成分为：Si：3重量％，C：0.3重量％，Cr：59.5重量％，Fe：18重量％。所述增碳剂的主要成分为：CaO：0.2重量％，SiO₂：3.19重量％，MgO：0.2重量％，Fe₂O₃：0.676重量％，FeO：0.901重量％，C：86.02重量％，S：0.21重量％，P：0.09重量％。处理5min，获得RH真空精炼的钢水，主要成分为0.37重量％的C、0.24重量％的Si、0.95重量％的Mn、0.0085重量％的P、0.0042重量％的S、1.18重量％的Cr、0.0025重量％的Ti、0.038重量％的Als、0.29重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。破真空后，向钢包内吹氩12min，吹氩的吹氩强度为0.95-1.0NL/t_钢水·min。

(4)将钢包内钢水连铸成钢铸坯。将钢包中的钢水通过连铸浇注获得断面为360mm×480mm石油钻杆接头用钢铸坯，再轧制成φ180mm的圆钢，按照GB-T 228-2002标准进行检测，圆钢的屈服强度为1091MPa，-10℃纵向冲击功Akv为114J，-10℃横向冲击功Akv为75J。

实施例2

本实施例用于说明本发明的转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及钻杆接头用钢。

(1)以含钒钛铁水为原料，该含钒钛铁水主要成分为：4.25重量％的C、0.285重量％的V、0.25重量％的Mn、0.060重量％的S、0.067重量％的P、0.19重量％的Si、0.15重量％的Ti，余量为Fe和其它不可避免的杂质；在铁水罐进行复合喷吹深脱硫，其喷吹时间为20.3min，脱硫剂为石灰和钝化镁粉，石灰(CaO含量为95重量％)的用量为5.8kg/t_铁水，钝化镁粉(Mg含量为90重量％)的用量为0.55kg/t_铁水，然后扒去脱硫渣，获得低硫含钒钛铁水，该铁水的主要成分为：4.13重量％的C、0.28重量％的V、0.20重量％的Mn、0.0038重量％的S、0.067重量％的P、0.13重量％的Si、0.12重量％的Ti，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

(2)将140t上述(1)制取的低硫含钒铁水注入120t复吹提钒转炉吹炼，并采用339氧枪进行供氧提钒和脱磷，供氧强度为3.85Nm³/t_钢水·min，在开始吹炼的2-3min内，向炉内加入1.8t氧化铁皮作冷却剂，供氧5min后，向炉内加入300kg镁砂(MgO)进行调渣，再供氧40秒，进行挡渣出半钢和钒渣，吹炼终点温度为1431℃。获得的半钢成分为：3.56重量％的C、0.006重量％的Ti、0.01重量％的Si、0.04重量％的Mn、0.063重量％的P、0.008重量％的S、0.035重量％的V，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

将143t上述制取的半钢注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧6min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为30kg/t_半钢、20kg/t_半钢、20kg/t_半钢以及5kg/t_半钢，供氧强度为3-5Nm³/t_钢水·min，供氧500s时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所述使用的活性石灰的主要成分为：CaO：86重量％，SiO₂：0.391重量％，MgO：5.25重量％，Al₂O₃：5.25重量％，Fe₂O₃：0.141重量％，FeO：0.223重量％，C：0.2重量％，S：1.7重量％；所使用的复合造渣剂的主要成分为：CaO：11.61重量％，SiO₂：50重量％，MgO：2.74重量％，Al₂O₃：2.75重量％，Fe₂O₃：11.44重量％，FeO：5.79重量％，C：1.26重量％，S：0.106重量％，P：0.044重量％；所使用的高镁石灰的主要成分为：CaO：54.32重量％，SiO₂：1.64重量％，MgO：38.59重量％，Fe₂O₃：0.219重量％，FeO：0.2重量％，C：0.101重量％；所使用的污泥球的主要成分为：CaO：19.29重量％，SiO₂：7.5重量％，MgO：9.35重量％，Fe₂O₃：9.87重量％，FeO：32.8重量％，C：4.24重量％，S：0.115重量％，P：0.069重量％。排除70重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣剂，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为20kg/t_半钢、7kg/t_半钢以及6kg/t_半钢，并在第二次供氧6min内将造渣剂全部加完。供氧时间500秒时停止供氧提升氧枪，获得温度为1675℃的钢水；钢水的主要成分为：0.045重量％的C、0.005重量％的Mn、0.0061重量％的P、0.008重量％的S、0.0016重量％的Ti、0.017重量％的V，余量为Fe和其它不可避免的杂质。然后向炉内加5kg/t_钢水的高镁石灰以第二次炼钢造渣过程中的供氧强度利用复吹搅拌2.5min，进行挡渣出炉，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，出钢至30重量％时按1.9kg/t_钢水加入铝铁合金进行脱氧和合金化，所使用的铝铁合金的主要成分为：Al：48重量％，Fe：50重量％。在加入铝铁合金的同时以2.5kg/t_钢水加入增碳剂进行增碳，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，出钢至45重量％时，立即向钢包内加入第一批精炼渣，加入量为6.2kg/t_钢水，出完钢后向钢包渣面加入改性剂，加入量为3kg/t_钢水，然后向钢包吹氩8min，吹氩的吹氩强度为1.5NL/t_钢水·min，获得脱氧合金化的钢水，成分主要为0.31重量％的C、0.17重量％的Si、0.84重量％的Mn、0.0072重量％的P、0.0065重量％的S、1.11重量％的Cr、0.0018重量％的Ti、0.052重量％的Als、0.29重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。所使用的增碳剂的主要成分为：CaO：0.2重量％，SiO₂：3.19重量％，MgO：0.2重量％，Fe₂O₃：0.676重量％，FeO：0.901重量％，C：86.02重量％，S：0.21重量％，P：0.09重量％。所使用的改性剂的主要成分为：Al：15重量％，Al₂O₃：38重量％，CaO：40重量％。然后，将脱氧合金化后的钢水进行LF炉电加热和成分微调处理。钢包开始LF电加热时，加入第二批精炼渣和铝铁合金，加入量分别为5.7kg/t_钢水和0.43kg/t_钢水，第一批精炼渣和第二批精炼渣相同，所使用的精炼渣的主要成分为：CaO：75重量％，Al₂O₃：4重量％，MgO：3重量％，SiO₂：3重量％，Na₂O：4重量％，CaF₂：10重量％。然后加热至1588℃进行精炼，精炼时间为30min，精炼完后的钢水主要成分为0.32重量％的C、0.18重量％的Si、0.86重量％的Mn、0.0075重量％的P、0.0038重量％的S、0.0025重量％的Ti、0.041重量％的Als、0.29重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。向钢包内钢水喂SiCa线(Si和Ca的重量比为2∶1)500米(相当于0.5kg/t_钢水)，然后吹氩8min，吹氩的吹氩强度为0.9-1.0Nm³/t_钢水·min。

(3)将LF炉外精炼后的钢包送到RH真空精炼，在真空度为3mbar(300Pa)的处理时间为16min；处理10min后，保持真空度，加入总共4.12kg/t_钢水的合金进行成分微调，所使用的合金的成分组成为：增碳剂0.4kg/t_钢水，硅铁1.54kg/t_钢水，锰铁1.25kg/t_钢水，铬铁0.92kg/t_钢水。其中，所述硅铁成分组成为：Si：74.5重量％，Al：18重量％，Ca：0.5重量％，Mn：0.3重量％，Cr：0.2重量％，P：0.01重量％，S：0.01重量％，C：0.08重量％，余量为Fe。所述锰铁合金的主要成分为：Mn：74.5重量％，C：1.5重量％，Si：1.5重量％，P：0.01重量％，S：0.01重量％，余量为Fe及少量其它不可避免的杂质成分。所述铬铁合金的主要成分为：Si：3重量％，C：0.3重量％，Cr：59.5重量％，Fe：18重量％。所述增碳剂的主要成分为：CaO：0.2重量％，SiO₂：3.19重量％，MgO：0.2重量％，Fe₂O₃：0.676重量％，FeO：0.901重量％，C：86.02重量％，S：0.21重量％，P：0.09重量％，余量为杂质成分。处理5min，获得RH真空精炼的钢水，主要成分为0.36重量％的C、0.23重量％的Si、0.94重量％的Mn、0.0077重量％的P、0.0038重量％的S、1.17重量％的铬、0.0023重量％的Ti、0.033重量％的Als、0.30重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。破真空后，向钢包内吹氩13min，吹氩的吹氩强度为0.95-1.1NL/t_钢水·min。

(4)将钢包内钢水连铸成钢铸坯。将钢包中的钢水通过连铸浇注获得断面为360mm×480mm石油钻杆接头用钢铸坯，再轧制成φ160mm的圆钢，按照GB-T 228-2002标准检测，圆钢的屈服强度为1056MPa，-10℃纵向冲击功Akv为125J，-10℃横向冲击功Akv为83J。

实施例3

本实施例用于说明本发明的转炉冶炼钻杆接头用钢的方法及钻杆接头用钢。

(1)以含钒钛铁水为原料，该含钒钛铁水主要成分为：4.17重量％的C、0.278重量％的V、0.20重量％的Mn、0.066重量％的S、0.068重量％的P、0.20重量％的Si、0.14重量％的Ti，余量为Fe和其它不可避免的杂质；在铁水罐进行复合喷吹深脱硫，其喷吹时间为21.2min，脱硫剂为石灰和钝化镁粉，相对于每吨铁水，石灰(CaO含量为95重量％)的用量为6.0kg，钝化镁粉(Mg含量为90重量％)的用量为0.60kg，然后扒去脱硫渣，获得低硫含钒钛铁水，该铁水的主要成分为：4.11重量％的C、0.274重量％的V、0.20重量％的Mn、0.0031重量％的S、0.0068重量％的P、0.17重量％的Si、0.14重量％的Ti，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

(2)将140t上述(1)制取的低硫含钒铁水注入120t复吹提钒转炉吹炼，并采用339氧枪进行供氧提钒和脱磷，供氧强度为3.82Nm³/t_钢水·min，在开始吹炼的2-3min内，向炉内加入1.8t氧化铁皮作冷却剂，供氧5min后，向炉内加入300kg镁砂(MgO)进行调渣，再供氧40秒，进行挡渣出半钢和钒渣，吹炼终点温度为1431℃。获得的半钢成分为：3.78重量％的C、0.003重量％的Ti、0.005％含量的Si、0.05重量％的Mn、0.062重量％的P、0.0047重量％的S、0.032重量％的V，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

将141t上述制取的半钢注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧6min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为31kg/t_半钢、20kg/t_半钢、21kg/t_半钢以及6Kg/t_半钢，供氧强度为3-5Nm³/t_钢水·min，供氧500s时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所述使用的活性石灰的主要成分为：CaO：86重量％，SiO₂：0.391重量％，MgO：5.25重量％，Al₂O₃：5.25重量％，Fe₂O₃：0.141重量％，FeO：0.223重量％，C：0.2重量％，S：1.7重量％；所使用的复合造渣剂的主要成分为：CaO：11.61重量％，SiO₂：50重量％，MgO：2.74重量％，Al₂O₃：2.75重量％，Fe₂O₃：11.44重量％，FeO：5.79重量％，C：1.26重量％，S：0.106重量％，P：0.044重量％；所使用的高镁石灰的主要成分为：CaO：54.32重量％，SiO₂：1.64重量％，MgO：38.59重量％，Fe₂O₃：0.219重量％，FeO：0.2重量％，C：0.101重量％；所使用的污泥球的主要成分：CaO：19.29重量％，SiO₂：7.5重量％，MgO：9.35重量％，Fe₂O₃：9.87重量％，FeO：32.8重量％，C：4.24重量％，S：0.115重量％，P：0.069重量％。排除70重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣剂，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为21kg/t_半钢、7kg/t_半钢以及6.5kg/t_半钢，并在第二次供氧6min内将造渣剂全部加完。供氧时间500秒时停止供氧提升氧枪，获得温度为1669℃的钢水；钢水的主要成分为：0.043重量％的C、0.04重量％的Mn、0.0052重量％的P、0.006重量％的S、0.0008重量％的Ti、0.019重量％的V，余量为Fe和其它不可避免的杂质。然后向炉内加5.8kg/t_钢水的高镁石灰以第二次炼钢造渣过程中的供氧强度利用复吹搅拌2.5min，进行挡渣出炉，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，出钢至40重量％时按1.8kg/t_钢水加入铝铁合金进行脱氧和合金化，所使用的铝铁合金的主要成分为：Al：48重量％，Fe：50重量％。在加入铝铁合金的同时以2.6kg/t_钢水加入增碳剂进行增碳，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，出钢至55重量％时，立即向钢包内加入第一批精炼渣，加入量为7.8kg/t_钢水，出完钢后向钢包渣面加入改性剂，加入量为2.7kg/t_钢水，然后向钢包吹氩8min，吹氩的吹氩强度为1.0-1.2NL/t_钢水·min，获得脱氧合金化的钢水，成分主要为0.29重量％的C、0.14重量％的Si、0.83重量％的Mn、0.0058重量％的P、0.0048重量％的S、1.07重量％的Cr、0.0012重量％的Ti、0.033重量％的Als、0.29重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。所使用的增碳剂的主要成分为：CaO：0.2重量％，SiO₂：3.19重量％，MgO：0.2重量％，Fe₂O₃：0.676重量％，FeO：0.901重量％，C：86.02重量％，S：0.21重量％，P：0.09重量％。所使用的改性剂的主要成分为：Al：15重量％，Al₂O₃：38重量％，CaO：40重量％，余量为杂质。然后，将脱氧合金化后的钢水进行LF炉电加热和成分微调处理。钢包开始LF电加热时，加入第二批精炼渣和铝铁合金，加入量分别为3.1kg/t_钢水和0.3kg/t_钢水，第一批精炼渣和第二批精炼渣相同，所使用的精炼渣的主要成分为：CaO：75重量％，Al₂O₃：4重量％，MgO：3重量％，SiO₂：3重量％，Na₂O：4重量％，CaF₂：10重量％。然后加热至1578℃进行精炼，精炼时间为29min，精炼完后的钢水主要成分为0.31重量％的C、0.15重量％的Si、0.84重量％的Mn、0.0061重量％的P、0.0035重量％的S、0.0015重量％的Ti、0.036重量％的Als、0.29重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。向钢包内钢水喂SiCa线(Si和Ca的重量比为2∶1)600米(相当于0.6kg/t_钢水)，然后吹氩10min，吹氩的吹氩强度为0.9-1.1NL/t_钢水·min。

(3)将LF炉外精炼后的钢包送到RH真空精炼，在真空度为3mbar(300Pa)的处理时间为15min；处理10min后，保持真空度，加入总共4.12kg/t_钢水的合金进行合金化，所使用的合金的成分组成为：增碳剂0.50kg/t_钢水，硅铁1.55kg/t_钢水，锰铁1.55kg/t_钢水，铬铁0.92kg/t_钢水。其中，所述硅铁成分组成为：Si：74.5重量％，Al：18重量％，Ca：0.5重量％，Mn：0.3重量％，Cr：0.2重量％，P：0.01重量％，S：0.01重量％，C：0.08重量％，余量为Fe少量其它不可避免的杂质成分。所述锰铁合金的主要成分为：Mn：74.5重量％，C：1.5重量％，Si：1.5重量％，P：0.01重量％，S：0.01重量％，余量为Fe及少量其它不可避免的杂质成分。所述铬铁合金的主要成分为：Si：3重量％，C：0.3重量％，Cr：59.5重量％，Fe：18重量％。所述增碳剂的主要成分为为：CaO：0.2重量％，SiO₂：3.19重量％，MgO：0.2重量％，Fe₂O₃：0.676重量％，FeO：0.901重量％，C：86.02重量％，S：0.21重量％，P：0.09重量％。处理5min，获得RH真空精炼的钢水，主要成分为0.35重量％的C、0.22重量％的Si、0.96重量％的Mn、0.0063重量％的P、0.0032重量％的S、1.19重量％的铬、0.0015重量％的Ti、0.035重量％的Als、0.30重量％的Mo，余量为Fe和其它不可避免的杂质。破真空后，向钢包内吹氩15min，吹氩的吹氩强度为0.95-1.1NL/t_钢水·min。

(4)将钢包内钢水连铸成钢铸坯。将钢包中的钢水通过连铸浇注获得断面为360mm×480mm石油钻杆接头用钢铸坯，再轧制成φ140mm的圆钢，按照GB-T 228-2002检测，圆钢的屈服强度为1036MPa，-10℃纵向冲击功Akv为129J，-10℃横向冲击功Akv为89J。

采用本发明提供的方法制得的钻杆接头用钢的屈服强度为1000～1200MPa，同时，-10℃纵向冲击功Akv≥80J、-10℃横向冲击功Akv≥70J，满足钻杆接头的工业加工要求。

Claims (16)

1.一种转炉冶炼钻杆接头用钢的方法，该方法包括：

(1)在转炉中将提钒后的半钢进行炼钢造渣，使炼钢造渣后所得的钢水中磷含量≤0.007重量％，硫含量≤0.01重量％，钛含量≤0.003重量％；

(2)将钢水从转炉出钢到钢包中，并在将钢水从转炉出钢到钢包的过程中开始对钢包中的钢水进行脱氧和合金化，然后加入精炼渣进行LF炉外精炼；

(3)对LF炉外精炼后的钢水进行RH真空精炼；

(4)将RH真空精炼后的钢水通过连铸制成钢铸坯。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述炼钢造渣包括第一次炼钢造渣和第二次炼钢造渣，所述第一次炼钢造渣在供氧强度为3-5Nm³/t_半钢·min、造渣剂的用量为60-100kg/t_半钢的条件下进行，第二次炼钢造渣在供氧强度为3-5Nm³/t_钢水·min、造渣剂的用量为25-50kg/t_半钢的条件下进行。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一次炼钢造渣和第二次炼钢造渣过程中的供氧强度比为1∶1-2∶1，第一次炼钢造渣和第二次炼钢造渣过程中的造渣剂的用量比为1∶1-3∶1。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述第一次炼钢造渣所用的造渣剂和第二次炼钢造渣所用的造渣剂相同或不同，且各自含有活性石灰和高镁石灰，所述活性石灰和高镁石灰的重量比为1∶1-3∶1。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，当出钢至钢包中的钢水量为20-40重量％时，向钢包中加入合金金属进行所述脱氧和合金化。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述合金金属为铝合金，该铝合金中Al的含量为38-42重量％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述精炼渣包括第一批精炼渣和第二批精炼渣，以出钢完成时钢包内的总钢水量为基准，当出钢至钢包中的钢水量为35-55重量％时，向钢包中加入第一批精炼渣；出钢完成后，向钢包中加入第二批精炼渣。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤(2)还包括出钢完成后对钢水进行LF加热，所述第二批精炼渣在开始该LF加热后加入钢包。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述第一批精炼渣的用量为6-8kg/t_钢水，所述第二批精炼渣的用量为3-6kg/t_钢水，所述第一批精炼渣和第二批精炼渣的用量比为1∶1-3∶1。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一批精炼渣和所述第二批精炼渣相同或不同，各自含有65-85重量％的CaO、5重量％以下的SiO₂、3重量％以下的Al₂O₃、2-5重量％的Na₂O、7-15重量％的CaF₂和6重量％以下的MgO。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，在出钢完成到开始该LF加热之间对钢水进行吹氩，所述吹氩的吹氩强度为0.5-3NL/t_钢水·min，吹氩时间为8-12min。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述步骤(2)还包括在加入第二批精炼渣后，向钢包中加入SiCa合金，所述SiCa合金的加入量为0.4-1.5kg/t_钢水，所述SiCa合金中Si和Ca的重量比为1.5∶1-2.5∶1。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，加入SiCa合金后对钢水进行吹氩，所述吹氩的吹氩强度为0.5-3NL/t_钢水·min，吹氩时间为8-12min。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述RH真空精炼在吹氩的条件下进行，所述吹氩的吹氩强度为0.5-3NL/t_钢水·min，吹氩时间为10-15min。

15.一种根据权利要求1-14中任意一项所述的方法得到的钻杆接头用钢。

16.根据权利要求15所述的钻杆接头用钢，其中，以石油钻杆接头用钢的总重量为基准，C含量为0.34-0.37重量％，Si含量为0.15-0.35重量％，Mn含量为0.9-1重量％，Cr含量为1-1.2重量％，Mo含量为0.28-0.33重量％，Als含量为0.02-0.04重量％，P含量为≤0.01重量％，S含量为≤0.005重量％，Ti含量为≤0.003重量％，余量为铁和不可避免的杂质。