CN103361561A

CN103361561A - 接箍料用无缝钢管材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103361561A
Application number: CN2013102823899A
Authority: CN
Inventors: 张行刚; 马爱清; 刘金; 石晓霞; 王金龙; 余泽金; 姚晓乐; 张学颖; 孙文秀
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: CN103361561B

Abstract

本发明公开了一种接箍料用无缝钢管材料，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.28～0.33%、Si 0.20～0.35%、Mn 1.35～1.50%、Cr 0.20～0.35%、Al 0.01～0.04%、P≤0.02%、S≤0.015%、Ti 0.025～0.035%和B 0.002～0.004%，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100%。本发明还公开了一种接箍料用无缝钢管的制备方法。通过本发明制备得到80钢级以上接箍料用无缝钢管，并且提高了其淬透性。

Description

接箍料用无缝钢管材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地说，涉及一种接箍料用无缝钢管材料及其制备方法。

背景技术

传统80钢级以上接箍料通常采用以Cr-Mo系钢种为主，通过大量合金元素的加入和调质工艺处理来提高材料的性能，而调质热处理后钢性能的好坏很大程度上决定于钢淬透性的好坏，完全淬透的工件具有良好的综合力学性能，即它的屈服强度、抗拉强度、抗疲劳强度、冲击值和面缩率等都比较高，而脆性转变温度却较低。但是，Cr和Mo的成本较高。随着经济的发展和国内钢铁行业的现状，在降低成本的基础上开发能满足相应油井管性能接箍料越来越成为各大钢厂的迫切要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种接箍料用无缝钢管材料，提高了80钢级以上接箍料用无缝钢管材料的淬透性。

本发明的技术方案如下：

一种接箍料用无缝钢管材料，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.28～0.33%、Si 0.20～0.35%、Mn 1.35～1.50%、Cr 0.20～0.35%、Al 0.01～0.04%、P≤0.02%、S≤0.015%、Ti 0.025～0.035%和B 0.002～0.004%，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100%。

进一步，所述接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.28%、Si 0.20%、Mn 1.35%、Cr 0.20%、Al 0.01%、P 0.02%、S 0.015%、Ti0.025%和B 0.002%；或者，C 0.30%、Si 0.27%、Mn 1.38%、Cr 0.25%、Al 0.03%、P 0.015%、S 0.01%、Ti 0.03%和B 0.002%；或者，C 0.31%、Si 0.30%、Mn 1.41%、Cr 0.30%、Al 0.035%、P 0.013%、S 0.006%、Ti 0.029%和B 0.003%；或者，C 0.32%、Si 0.28%、Mn 1.45%、Cr 0.33%、Al 0.04%、P 0.010%、S 0.008%、Ti 0.032%和B 0.002%；或者，C 0.33%、Si 0.35%、Mn 1.50%、Cr 0.35%、Al 0.04%、P 0.02%、S 0.015%、Ti 0.035%和B 0.004%。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种接箍料用无缝钢管的制备方法，使得制备得到的80钢级以上接箍料用无缝钢管的淬透性提高。

本发明的另一技术方案如下：

一种接箍料用无缝钢管的制备方法，包括：炼钢生产、钢的轧制和轧态钢热处理，制备得到的所述接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量包括：C 0.28～0.33%、Si 0.20～0.35%、Mn 1.35～1.50%、Cr 0.20～0.35%、Al 0.01～0.04%、P≤0.02%、S≤0.015%、Ti 0.025～0.035%和B 0.002～0.004%，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100%。

进一步，所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸。

进一步，所述转炉冶炼包括：采用脱硫铁水，所述脱硫铁水和废钢的质量比为9:1，硅锰、锰铁和铬铁合金脱氧合金化，通过转炉冶炼，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧；所述LF精炼根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，所述LF精炼结束后保持底部软吹氩，按照每100t的LF精炼钢水喂入200m铝线，钢液中的Al的质量百分含量≥0.015%，然后按每100t的LF精炼钢水加入10kg的钛铁；所述VD脱气前按每100t的VD脱气钢水加入3kg硼铁，所述VD脱气全过程正常吹氩，真空度≤0.08KPa，深真空时间≥18min，过冷度ΔT≤30℃，所述VD脱气后按每100t的VD脱气钢水喂150m的硅钙线，喂丝后软吹时间≥13分钟，然后保持静置5分钟；所述圆坯连铸的拉速为1.3～1.4m/min。

进一步，所述钢的轧制包括：圆坯锯切、圆坯加热、圆坯穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库。

进一步：所述圆坯加热的温度为1250～1300℃，所述圆坯穿孔的温度为1230～1260℃；所述轧管的温度为1180～1220℃，终轧温度≥870℃。

进一步，所述轧态钢热处理包括：淬火、回火和矫直，所述淬火的温度为890±10℃，保温60～80分钟；所述回火的温度为530℃～650℃，保温80～90分钟，所述矫直的温度≥480℃。

进一步，制备得到的所述接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量包括：C 0.28%、Si 0.20%、Mn 1.35%、Cr 0.20%、Al 0.01%、P 0.02%、S 0.015%、Ti 0.025%和B 0.002%；或者，C 0.30%、Si 0.27%、Mn 1.38%、Cr 0.25%、Al 0.03%、P 0.015%、S 0.01%、Ti 0.03%和B 0.002%；或者，C 0.31%、Si 0.30%、Mn 1.41%、Cr 0.30%、Al 0.035%、P 0.013%、S 0.006%、Ti 0.029%和B 0.003%；或者，C 0.32%、Si 0.28%、Mn 1.45%、Cr 0.33%、Al 0.04%、P 0.010%、S 0.008%、Ti 0.032%和B 0.002%；或者，C 0.33%、Si 0.35%、Mn 1.50%、Cr 0.35%、Al 0.04%、P 0.02%、S 0.015%、Ti 0.035%和B 0.004%。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的接箍料用无缝钢管的材料利用微量硼能够极大提高钢的淬透性从而替代大量价格高昂的合金元素，制备成本低，而钢的某些性能却不会降低甚至有所提高。

2、本发明在钢中加入了适量的硼，对屈服强度、抗拉强度、抗疲劳强度和耐磨性等都有改善，特别是硼对钢淬透性的改善较大。

3、本发明的接箍料用无缝钢管由于淬透性能好，热处理后具有良好的综合力学性能，能满足80以上钢级接箍料的性能要求。

具体实施方式

本发明的接箍料用无缝钢管的制备方法包括炼钢生产、钢的轧制和轧态钢热处理。具体生产过程如下：

炼钢生产过程包括：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。转炉冶炼采用脱硫铁水，按照脱硫铁水和废钢的质量比为9:1的比例加入，硅锰、锰铁和铬铁合金脱氧合金化。加入的硅锰、锰铁和铬铁的量根据所用废钢中的合金元素含量而定，后续精炼过程中还会对成分进行微调。通过转炉进行冶炼。采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧，能够有效的减少气体的含量。LF精炼采用LF炉（LADLE FURNACE）即钢包精炼炉，其是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。LF精炼过程中根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作。LF精炼结束后保持底部软吹氩，LF精炼之后按照每100t的LF精炼钢水喂入200m铝线，保证钢水中的Al的质量百分含量控制在0.015%以上。先加入铝线是为了完全脱氧，同时可以形成AlN固定钢种的N。然后按每100t的LF精炼钢水加入10kg的钛铁以固定剩余的N同时也能减少Ti的使用量还能起到细化晶粒的作用。VD脱气采用VD（Vacuum Degassing）型钢包精炼炉在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下合金成分微调，主要用于精炼超低碳钢和电工纯铁等；VD型钢包精炼炉可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调。VD脱气前按每100t的VD脱气钢水加入3kg硼铁，这样可以避免形成BN，提高B的效用。VD脱气全过程按正常吹氩，保证真空度≤0.08KPa，深真空时间≥18min，过冷度ΔT≤30℃，并在真空下微调合金成分。VD脱气后按每100t的VD脱气钢水喂150m的硅钙线，喂丝后保证软吹时间≥13分钟，然后保持静置5分钟，这样能使夹杂物变性充分上浮，减少钢中夹杂物的含量。连铸过程采用恒定拉速控制工艺，拉速控制在1.3～1.4m/min，这样可以提高连铸坯的质量。由于硼钢易产生裂纹，连铸坯要避开风口，并进行堆垛缓冷。

钢的轧制包括：圆坯锯切→圆坯加热→圆坯穿孔→轧管→张力减径→取样→冷却→切头尾→矫直→检查→包装→过磅→入库。圆坯加热温度为1250～1300℃，因为钢中合金元素含量少，因此加热温度不能超过1300℃，以控制坯料的晶粒度，温差要小，既可以保证圆坯加热均匀又可以防止脱碳。圆坯穿孔时温度为1230～1260℃。轧管时温度为1180～1220℃，该材料在此温度下塑性最好，轧制时变形抗力小，能够有效的保证荒管内外表面的质量。保证终轧温度≥870℃，终轧温度高相当于钢管进行一次正火，可以细化晶粒，消除应力，减轻带状组织，为最终热处理提供合适的组织状态。

轧态钢热处理包括淬火、回火和矫直。淬火温度为890±10℃，保温60～80分钟，该温度可以保证钢管加热均匀，合金元素全溶于奥氏体中，又不会使晶粒粗大。回火温度为530℃～650℃，保温80～90分钟。本发明仅仅通过一个钢种使得材料的强度分别能达到L80-1、N80Q、R95以及P110钢级的水平，针对每一种钢级需要采用不同的回火温度，因此本发明的回火温度范围较大，回火时间可以根据钢管的壁厚不同做适当的调整。保证矫直温度≥480℃以避免钢管产生较大的应力而产生裂纹。

上述过程生产的接箍料用无缝钢管材料化学成分的质量百分含量包括：C0.28～0.33%、Si 0.20～0.35%、Mn 1.35～1.50%、Cr 0.20～0.35%、Al 0.01～0.04%、P≤0.02%、S≤0.015%、Ti 0.025～0.035%和B 0.002～0.004%，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100％。利用微量B能够显著提高钢的淬透性从而替代高成本的Cr、Mo等合金元素，降低钢的成本，同时在钢中加入固N元素Al和Ti，使B能最大限度的发挥其作用，提高钢的各项综合性能，而Al和Ti还能起到细化晶粒的作用增加钢的韧性。

经检测，各实施例的化学成分如表1所示。

表1 各实施例成分（质量百分数/%）

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ti	Al	B
										实施例1	0.28	0.20	1.35	0.02	0.015	0.20	0.025	0.01	0.002
实施例2	0.30	0.27	1.38	0.015	0.01	0.25	0.03	0.03	0.002
										实施例3	0.31	0.30	1.41	0.013	0.006	0.30	0.029	0.035	0.003
实施例4	0.32	0.28	1.45	0.010	0.008	0.33	0.032	0.04	0.002
										实施例5	0.33	0.35	1.50	0.02	0.015	0.35	0.035	0.04	0.004

各实施例的力学性能测试结果如表2所示。

表2各实施例的力学性能测试结果

从表2可以看出，本发明的无缝钢管具有良好的力学性能，完全能够满足四个钢级对接箍性能的要求。

Claims

1.一种接箍料用无缝钢管材料，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.28～0.33%、Si 0.20～0.35%、Mn 1.35～1.50%、Cr 0.20～0.35%、Al 0.01～0.04%、P≤0.02%、S≤0.015%、Ti 0.025～0.035%和B 0.002～0.004%，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100%。

2.如权利要求1所述的接箍料用无缝钢管材料，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.28%、Si 0.20%、Mn 1.35%、Cr 0.20%、Al 0.01%、P 0.02%、S 0.015%、Ti 0.025%和B 0.002%；或者，C 0.30%、Si 0.27%、Mn1.38%、Cr 0.25%、Al 0.03%、P 0.015%、S 0.01%、Ti 0.03%和B 0.002%；或者，C 0.31%、Si 0.30%、Mn 1.41%、Cr 0.30%、Al 0.035%、P 0.013%、S 0.006%、Ti 0.029%和B 0.003%；或者，C 0.32%、Si 0.28%、Mn 1.45%、Cr 0.33%、Al 0.04%、P 0.010%、S 0.008%、Ti 0.032%和B 0.002%；或者，C 0.33%、Si0.35%、Mn 1.50%、Cr 0.35%、Al 0.04%、P 0.02%、S 0.015%、Ti 0.035%和B 0.004%。

3.一种接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，包括：炼钢生产、钢的轧制和轧态钢热处理，制备得到的所述接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量包括：C 0.28～0.33%、Si 0.20～0.35%、Mn 1.35～1.50%、Cr 0.20～0.35%、Al 0.01～0.04%、P≤0.02%、S≤0.015%、Ti 0.025～0.035%和B 0.002～0.004%，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100%。

4.如权利要求3所述的接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸。

5.如权利要求4所述的接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，

所述转炉冶炼包括：采用脱硫铁水，所述脱硫铁水和废钢的质量比为9:1，硅锰、锰铁和铬铁合金脱氧合金化，通过转炉冶炼，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制为3.0，终脱氧采用有铝脱氧；

所述LF精炼根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，所述LF精炼结束后保持底部软吹氩，按照每100t的LF精炼钢水喂入200m铝线，钢液中的Al的质量百分含量≥0.015%，然后按每100t的LF精炼钢水加入10kg的钛铁；

所述VD脱气前按每100t的VD脱气钢水加入3kg硼铁，所述VD脱气全过程正常吹氩，真空度≤0.08KPa，深真空时间≥18min，过冷度ΔT≤30℃，所述VD脱气后按每100t的VD脱气钢水喂150m的硅钙线，喂丝后软吹时间≥13分钟，然后保持静置5分钟；

所述圆坯连铸的拉速为1.3～1.4m/min。

6.如权利要求3所述的接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述钢的轧制包括：圆坯锯切、圆坯加热、圆坯穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库。

7.如权利要求6所述的接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于：所述圆坯加热的温度为1250～1300℃，所述圆坯穿孔的温度为1230～1260℃；所述轧管的温度为1180～1220℃，终轧温度≥870℃。

8.如权利要求3所述的接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述轧态钢热处理包括：淬火、回火和矫直，所述淬火的温度为890±10℃，保温60～80分钟；所述回火的温度为530℃～650℃，保温80～90分钟，所述矫直的温度≥480℃。

9.如权利要求3～7所述的接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，制备得到的所述接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.28%、Si 0.20%、Mn 1.35%、Cr 0.20%、Al 0.01%、P 0.02%、S 0.015%、Ti0.025%和B 0.002%；或者，C 0.30%、Si 0.27%、Mn 1.38%、Cr 0.25%、Al 0.03%、P 0.015%、S 0.01%、Ti 0.03%和B 0.002%；或者，C 0.31%、Si 0.30%、Mn 1.41%、Cr 0.30%、Al 0.035%、P 0.013%、S 0.006%、Ti 0.029%和B 0.003%；或者，C 0.32%、Si 0.28%、Mn 1.45%、Cr 0.33%、Al 0.04%、P 0.010%、S 0.008%、Ti 0.032%和B 0.002%；或者，C 0.33%、Si 0.35%、Mn 1.50%、Cr 0.35%、Al 0.04%、P 0.02%、S 0.015%、Ti 0.035%和B 0.004%。