CN104109804B

CN104109804B - 石油套管用热连轧钢带

Info

Publication number: CN104109804B
Application number: CN201410359550.2A
Authority: CN
Inventors: 张开华; 叶晓瑜; 李卫平; 周伟; 熊学刚; 王羿; 龚慧
Original assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: CN104109804A

Abstract

本发明涉及石油套管用热连轧钢带，属于合金钢领域。本发明要解决的技术问题是提供一种石油套管用热连轧钢带。本发明石油套管用热连轧钢带，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.15％～0.20％，Si：0.10％～0.20％，Mn：0.95％～1.20％，P≤0.025％，S≤0.015％，Nb：0.015％～0.019％，Ti：0.008％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括卷取步骤，卷取温度为590～650℃。本发明石油套管用热连轧钢带中Nb含量下降，节约了成本；同时避免了厚度方向组织不均匀引起的“硬块”；屈服强度和抗拉强度的富余量适宜，不会造成对模具的损伤。

Description

石油套管用热连轧钢带

技术领域

本发明涉及石油套管用热连轧钢带，属于合金钢领域。

背景技术

石油套管是石油、天然气开采过程中的重要管线材料，石油套管历来采用无缝钢管，但是，随着微合金化技术和控轧控冷技术的发展，热连轧带钢可以获得优良的综合性能，焊接成型后完全可以取代无缝钢管，而且具有尺寸精度高，壁厚均匀、抗挤压性能强、射孔后不开裂及价格便宜等优势，正逐步取代无缝钢管。

J55直缝焊石油套管用钢带除要求达到相应的强度要求外，还要求具有良好的焊接性能、成型性能和冲击韧性，国内宝钢、鞍钢、本钢、梅钢等钢铁生产厂家均在生产J55直缝焊石油套管用钢带，为了满足J55直缝焊石油套管用钢带的力学性能要求，一般采用多元合金强化的成分设计思路，但近年来，钢铁市场急剧震荡，钢材价格急剧下滑，市场压力增大，采用传统的成分设计生产J55直缝焊石油套管用钢带，钢铁企业将没有任何利润。

CN101200791B公开的一种低成本的石油套管用钢及其生产方法中，其化学成分为C：0.16％～0.21％，Si：0.15％～0.25％，Mn：1.00％～1.20％，P≤0.020％，S≤0.009％，Nb：0.020％～0.030％，Ti：0.010％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。CN100560711C公开的高强韧性J55石油套管用钢带及其制造方法中，其化学成分为C：0.15％～0.20％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.00％～1.45％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb：0.020％～0.040％，Ti：0.015％～0.040％。这两个专利虽然只含有Nb和Ti两种合金元素，但Nb含量较高，生产成本较高，同时，由于J55的C含量较高，用户在使用过程中往往希望屈服强度和抗拉强度的富余量不要太大，以免在制管过程中对模具有所损伤，也即，Nb含量较高会带来对模具的损伤。因而，本领域技术人员一直致力于解决上述问题。他们想到的做法是降低Nb含量，然而，Nb含量的降低，对钢性能影响又较大，这一问题，阻碍着石油套管用热连轧钢带的研发和使用。

因此，寻找一种能有效解决上述问题的方法，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石油套管用热连轧钢带。

本发明石油套管用热连轧钢带，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.15％～0.20％，Si：0.10％～0.20％，Mn：0.95％～1.20％，P≤0.025％，S≤0.015％，Nb：0.015％～0.019％，Ti：0.008％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括卷取步骤，卷取温度为590～650℃。

其中，本发明石油套管用热连轧钢带的制备方法包括：冶炼→铁水预处理→LF炉精炼→连铸→加热→轧制→卷取；轧制包括粗轧和精轧，除卷取外其他步骤可采用现有方法。

进一步的，作为优选方案，本发明石油套管用热连轧钢带的化学成分按重量百分比组成为：C：0.16％～0.20％，Si：0.12％～0.20％，Mn：1.06％～1.15％，P≤0.020％，S≤0.009％，Nb：0.016％～0.019％，Ti：0.010％～0.018％，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，作为优选方案，本发明石油套管用热连轧钢带的制备方法中，卷取前，以10～30℃/s的冷却速度冷却到卷取温度；更优选地，冷却速度为15～25℃/s。

进一步的，作为优选方案，轧制中，粗轧温度为1190～1240℃；精轧入口温度控制980～1030℃，终轧温度范围为810～880℃；作为进一步优选方案，粗轧温度为1200～1240℃；精轧入口温度控制980～1010℃，终轧温度范围为840～870℃。

进一步的，粗轧每道次变形量优选≥20％；精轧倒数第三道次的变形量优选在20％以上，倒数第二道次的变形量优选在17％以上，最后一道次的变形量优选在10％以上。

进一步的，作为更优选方案，粗轧每道次变形量为20～40％，中间坯厚度为成品厚度的4～6倍；精轧倒数第三道次的变形量为20～30％，倒数第二道次的变形量为17～20％，最后一道次的变形量为10～15％。

本发明有益效果：

1、本发明石油套管用热连轧钢带组分中Nb含量下降，节约了成本。

2、通过粗轧和精轧控轧控冷方案合理搭配，保证在Nb含量降低的同时，力学性能满足用户需求。

3、通过提高石油套管用热连轧钢带生产过程中的卷取温度，避免由于卷取温度较低、厚度方向组织不均匀引起的“硬块”。

4、通过本发明组分和方法制备得到的石油套管用热连轧钢带屈服强度和抗拉强度的富余量适宜，不会造成对模具的损伤。

具体实施方式

其中，C是主要的强化元素，但C含量太高，会降低钢材的塑性、韧性和焊接性能，C含量太低会影响石油套管用热连轧钢带的机械加工性能，因此将C含量控制在0.15％～0.20％，Mn的主要作用是固溶强化，在C含量上限受限的情况下，应适当增加Mn含量，Mn/Si比会影响石油套管用热连轧钢带的机械加工性能，一般要求Mn/Si比要不小于3.5；因此将Mn含量控制在0.95％～1.20％，Si含量控制在0.10％～0.20％。Nb在钢中的主要作用是细化晶粒，在提高强度的同时，改善材料的低温冲击韧性，钢中加入微量的Ti可以改善焊接热影响区的组织，提高焊接接头的韧性。

热连轧钢带的制备方法包括冶炼、铁水预处理、LF炉精炼、连铸、加热、轧制和卷取步骤，具体工艺为：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化及高碱度精练渣脱硫→炉后小平台补喂Al线、Ti微合金化→喂钙线→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。本发明石油套管用热连轧钢带的制备方法中，选择提高卷取温度至590～650℃，优选为600～630℃

进一步的，作为优选方案，本发明石油套管用热连轧钢带，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.16％～0.20％，Si：0.12％～0.20％，Mn：1.06％～1.15％，P≤0.020％，S≤0.009％，Nb：0.016％～0.019％，Ti：0.010％～0.018％，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，本发明石油套管用热连轧钢带的制备方法中还包括卷取前的层流冷却步骤，层流冷却采用前段冷却方式，以10～30℃/s的冷却速度冷却到卷取温度，冷却速度优选为15～25℃/s。

进一步的，连铸所得板坯加热温度为1190～1240℃，优选为1200～1240℃，这样既保证Nb的充分固溶，又防止奥氏体晶粒的异常长大

粗轧的同时保持温度为1190～1240℃，优选1200～1240℃。根据成品厚度的不同，选择合适粗轧道次，作为优选方案，200～250mm厚的连铸坯一般采用5道次或7道次轧制，每道次变形量必须≥20％，优选为20～40％，这样可以保证奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，中间坯厚度在成品厚度的4倍以上，以保证精轧总变形量。

精轧入口温度控制在980～1030℃；精轧倒数第三道次的变形量20％以上，倒数第二道次的变形量在17％以上，最后一道次的变形量在10％以上，终轧温度范围为810～880℃，上述工艺，可以保证未再结晶区变形量，增加变形带，增加相变形核核心，细化铁素体晶粒。

进一步的，作为更优选方案，精轧入口温度为990～1010℃，粗轧每道次变形量为20～40％，中间坯厚度为成品厚度的4～6倍；精轧倒数第三道次的变形量为20～30％，倒数第二道次的变形量为17～20％，最后一道次的变形量为10～15％，终轧温度为840～870℃。

本发明的发明人意外的发现，适当的降低Nb含量，并通过提高卷取温度至590～650℃，能够同时解决石油套管用热连轧钢带的成本和性能问题，可在保证其优异性能的同时，降低生产成本。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

具体工艺为：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化及高碱度精练渣脱硫→炉后小平台补喂Al线→LF炉Ti微合金化、合金成分微调及V微合金化→喂钙线→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→精轧→层流冷却→卷取；其中，石油套管用热连轧钢带组分见表1，各步骤工艺参数见表2和表3，力学性能见表4。

表1

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti
								1	0.16	0.15	1.13	0.015	0.006	0.16	0.017

表2

表3

表4

实施例2～10

采用实施例1中的方法生产石油套管用钢带，组分见表5，各步骤工艺参数见表6和表7，力学性能见表8。

表5

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti
								2	0.18	0.18	1.07	0.017	0.006	0.17	0.012
3	0.18	0.14	1.08	0.014	0.008	0.17	0.010
								4	0.19	0.20	1.15	0.016	0.007	0.16	0.015
5	0.16	0.16	1.14	0.018	0.009	0.19	0.017
								6	0.20	0.16	1.18	0.020	0.005	0.18	0.013
7	0.16	0.12	1.06	0.018	0.004	0.18	0.018
								8	0.17	0.17	1.18	0.017	0.003	0.19	0.016

续表5

9	0.19	0.18	1.10	0.019	0.007	0.18	0.017
								10	0.18	0.19	1.12	0.015	0.006	0.19	0.012

表6

表7

表8

续表8

3	433	552	45.0	合
					4	464	583	38.0	合
5	457	563	39.0	合
					6	466	600	40.5	合
7	444	569	39.5	合
					8	467	589	33.0	合
9	431	566	41.5	合
					10	449	562	39.0	合

对比例1

采用实施例1的化学成分和对比文件中的热轧工艺参数，粗轧温度1230℃，终轧温度862℃，卷取温度543℃，其力学性能见表9。厚度方向上有微量贝氏体和微量马氏体，成型过程中出现硬块。

表9

Claims

1.石油套管用热连轧钢带，其特征在于：其化学成分按重量百分比组成为：C：0.16％～0.20％，Si：0.12％～0.20％，Mn：1.06％～1.15％，P≤0.020％，S≤0.009％，Nb：0.016％～0.019％，Ti：0.010％～0.018％，其余为Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括卷取步骤，卷取温度为590～650℃；卷取前，以10～30℃/s的冷却速度冷却到卷取温度。

2.根据权利要求1所述的石油套管用热连轧钢带，其特征在于：冷却速度为15～25℃/s。

3.根据权利要求1所述的石油套管用热连轧钢带，其制备方法还包括卷取前的轧制步骤，轧制包括粗轧和精轧，其特征在于：轧制中，粗轧温度为1190～1240℃；精轧入口温度为980～1030℃，终轧温度为810～880℃。

4.根据权利要求3所述的石油套管用热连轧钢带，其特征在于：粗轧温度为1200～1240℃，精轧入口温度为980～1010℃，终轧温度范围为840～870℃。

5.根据权利要求3或4所述的石油套管用热连轧钢带，其特征在于：粗轧每道次变形量≥20％；精轧倒数第三道次的变形量20％以上，倒数第二道次的变形量在17％以上，最后一道次的变形量在10％以上。

6.根据权利要求5所述的石油套管用热连轧钢带，其特征在于：粗轧每道次变形量为20～40％，中间坯厚度为成品厚度的4～6倍；精轧倒数第三道次的变形量为20～30％，倒数第二道次的变形量为17～20％，最后一道次的变形量为10～15％。