CN106498287B - 一种ct90级连续管用热轧钢带及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种CT90级连续管用热轧钢带，其化学成分及wt%：C：0.05～0.10%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.40～0.90%，P≤0.015%，S≤0.0020%，Cu：0.25～0.40%，Ni：0.15～0.35%，Cr：0.50～1.00%，Mo：0.10～0.20%，Nb：0.020～0.050%，V：≤0.010，Ti：0.010～0.030%，N≤0.0050%，Al：0.015～0.060%，Ca：0.0008～0.0025，B：0.0008～0.0015。生产方法：经冶炼并铸坯后对铸坯加热；粗轧；精轧；分三阶段进行冷却；钢卷经卷取后置入保温墙缓冷。本发明通过B的加入，降低了C含量，改善了钢的组织偏析，确保了抗HIC和抗SSCC性能合格；通过Cu、Ni的复合加入，改善了Cu的热脆性；分阶段控制冷却，实现复相组织调控，降低了钢带屈强比。
Description
技术领域
本发明涉及管线钢及其生产方法，具体地属于一种CT90级连续管用热轧钢带及其生产方法。
背景技术
连续管是用于石油钻采业的新型管材，长达数千米至上万米的柔性钢管盘绕在管盘上，作业时从管盘上打开，作业完毕后再次盘绕在管盘上，可反复使用。相较于传统油井管，连续油管作业更为灵活，具有带压作业、连续起下、设备体积小、作业周期快、成本低的优点。
经检索，中国专利申请号为200710168545.3的文献，公开了“一种高塑性连续油管用钢及其制造方法”，经分析，其Cr含量相对较低，连续管的淬透性及耐腐蚀性较差；由于添加了0.15～0.30%的Cu而未同时添加Ni，存在热脆性；其合金含量相对较低，通过较低的控冷温度达到与本专利相近的强度，其低温韧性相对较差。
中国专利申请号为200810040895.6的文献，其公开了“一种CT90级连续油管用钢及其制造方法”，其由于C和Mn含量较高，钢带中会出现较严重的偏析，高频电阻焊接制管过程中亦出现钩状裂纹缺陷；同时其成分设计中含较高的V，对钢带韧性及塑性不利；其屈强比均在0.90以上，可变形能力差，不利于钢管疲劳性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述文献中存在的不足，提供一种组织均匀，强度波动小于70MPa，硬度波动小于20HV，-20℃低温韧性高于120J的综合性能优良的，适用于CT90级高疲劳寿命连续管制造的热轧钢带及其制造方法。
实现上述目的的措施：
一种CT90级连续管用热轧钢带，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05～0.10%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.40～0.90%，P≤0.015%，S≤0.0020%，Cu：0.25～0.40%，Ni：0.15～0.35%，Cr：0.50～1.00%，Mo：0.10～0.20%，Nb：0.020～0.050%，V：≤0.010，Ti：0.010～0.030%，N≤0.0050%，Al：0.015～0.060%，Ca：0.0008～0.0025，B：0.0008～0.0015，余量为Fe及不可避免的夹杂。
生产一种CT90级连续管用热轧钢带的方法，其步骤：
1）经冶炼并铸坯后对铸坯加热，加热温度控制在1220～1300℃；
2）进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1050～1120℃；粗轧结束至进入精轧机之前采用保温罩保温；
3）进行精轧，并控制精轧开轧温度在1030～1080℃，终轧温度在830～900℃；
4）分三阶段进行冷却：第一阶段在冷速为30～80℃/s下冷却至650～720℃；在第二阶段进行空冷，空冷时间不低于5s；第三阶段在冷速为20～60℃/s下冷却至530～620℃；
5）钢卷经卷取后置入保温墙缓冷。
本发明中各种元素的作用机理如下：
碳（C）：最经济的强化元素，通过间隙固溶强化提升钢的强度。增加碳含量，可大幅提升钢的淬透性，减少其他贵重合金的加入量，降低生产成本。但是碳含量越高，越不利于钢的低温韧性，同时易在钢种形成较严重的硬相偏析带，加剧钢的组织不均匀性，不利于产品的疲劳性能。较适宜的碳的添加量为0.05～0.10%。
硅（Si）：主要起固溶强化作用，有益于辅助冶炼过程中脱硫，也有益于提升钢的疲劳性能。但含量过高时，不利于表面质量，易导致轧制过程中的氧化铁皮难以去除。较适宜的硅的添加量为0.10～0.30%。
锰（Mn）：较为经济的合金化元素，可有效提升钢的强度。但锰含量较高时，易产生较严重的中心偏析，导致钢的成分、组织不均。较适宜的锰的添加量为0.40～0.90%。
磷、硫、氮（P、S、N）：磷易导致钢的冷脆，硫易引起热脆，而氮易引起钢的淬火失效和形变失效，导致钢的性能不稳定，因此应尽量降低钢中的磷、硫、氮的含量。
铜、镍（Cu、Ni）：可通过固溶强化提升钢的强度，在此铜主要起改善钢的耐蚀耐候性能的作用，一般加入量为0.25%以上；镍可改善因加入铜的热脆性，一般加入量为铜含量的2/3以上。
铬（Cr）：有效提升钢的淬透性，并具有一定的固溶强化作用。铬在腐蚀环境中可在钢的表面形成较为致密的保护层，起到保护基体的作用，有效提高钢耐腐蚀性能。但钢中铬含量过高时，不利于高频电阻焊焊缝质量，易形成灰斑缺陷，必须采用焊接保护，增加了焊接难度及成本。较适宜的易焊接连续管用钢铬的添加量为0.50～1.00%。
钼（Mo）：强淬透性元素，显著推迟铁素体相变，抑制铁素体和珠光体的形成，使得钢在轧后一个较宽的冷速范围内得到贝氏体组织。但钼含量过高时，易导致钢的强度和硬度超标。较适宜的钼的添加量为0.10～0.20%。
铌、钛（Nb、Ti）：微合金化元素，可显著细化晶粒并起到析出强化作用，可显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，便于实现高温控轧，降低轧机负荷。但受限于碳含量设计，铌、钛含量过高时，不仅难以充分发挥作用，同时可能导致析出颗粒粗大不利于钢的韧性。较适宜的铌、钛的添加量分别为0.020～0.050%，0.010～0.030%。
铝（Al）：铝是钢中主要的脱氧元素，能够显著降低钢中的氧含量，同时铝与氮的结合形成AlN，能够有效地细化晶粒。但是钢中铝含量超过0.06%时，易导致铝的氧化物夹杂明显增加，降低钢的洁净度，对钢的低温韧性不利。较适宜的铝的添加量分别为0.015～0.060%。
钙（Ca）：在二次精炼过程中对钢进行钙处理，可以改善钢中的夹杂物形态，提高钢冲击韧性，但加入过量，易降低钢的洁净度，对钢的低温韧性不利。较适宜的钙的添加量分别为0.0008～0.0025%。
硼（B）：同其他元素共同作用下，显著提升钢的淬透性，有利于贝氏体的形成，但不易添加过高，避免大幅降低钢的韧性。适宜的硼的添加量为0.0008～0.0015%。
本发明与现有技术相比，通过B的加入，降低了C含量，改善了钢的组织偏析，确保了抗HIC和抗SSCC性能合格；通过Cu、Ni的复合加入，改善了Cu的热脆性；分阶段控制冷却，实现复相组织调控，降低了钢带屈强比。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产：
1）经冶炼并铸坯后对铸坯加热，加热温度控制在1220～1300℃；
2）进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1050～1120℃；粗轧结束至进入精轧机之前采用保温罩保温；
3）进行精轧，并控制精轧开轧温度在1030～1080℃，终轧温度在830～900℃；
4）分三阶段进行冷却：第一阶段在冷速为30～80℃/s下冷却至650～720℃；在第二阶段进行空冷，空冷时间不低于5s；第三阶段在冷速为20～60℃/s下冷却至530～620℃；
5）钢卷经卷取后置入保温墙缓冷。
表1 本发明各实施例和对比例的成分取值列表（wt，%）
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
表3 本发明各实施例和对比例主要性能检测统计表
从表1～3可已看出，本发明钢通过添加Cu在改善了钢的耐蚀性的同时，通过添加Ni，消除了Cu的热脆性；拉伸性能稳定，平均低温韧性在141~166J。本发明钢通过添加B元素降低了C含量，改善了产品的带状组织偏析，确保了抗HIC和SSCC性能合格；抗拉强度基本在同一水平，平均屈强比降低了0.09，提升了钢的可变性能力，同时平均硬度降低了21HV，有利于提升钢的疲劳寿命。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
Claims (1)
1.一种CT90级连续管用热轧钢带，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05～0.10%，Si：0.10～0.18%，Mn：0.40～0.90%，P≤0.015%，S≤0.0020%，Cu：0.33～0.36%，Ni：0.31～0.35%，Cr：0.50～1.00%，Mo：0.10～0.20%，Nb：0.020～0.050%，V：≤0.006%，Ti：0.027～0.030%，N≤0.0050%，Al：0.015～0.060%，Ca：0.0008～0.0025%，B：0.0011～0.0015%，余量为Fe及不可避免的夹杂；
生产方法：
1）经冶炼并铸坯后对铸坯加热，加热温度控制在1220～1300℃；
2）进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1089～1120℃；粗轧结束至进入精轧机之前采用保温罩保温；
3）进行精轧，并控制精轧开轧温度在1030～1080℃，终轧温度在830～900℃；
4）分三阶段进行冷却：第一阶段在冷速为30～49℃/s下冷却至683～720℃；在第二阶段进行空冷，空冷时间不低于5s；第三阶段在冷速为20～29℃/s下冷却至530～620℃；
5）钢卷经卷取后置入保温墙缓冷。
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