CN107604246A

CN107604246A - 低成本sew石油套管用热连轧钢卷及其生产方法

Info

Publication number: CN107604246A
Application number: CN201710812659.0A
Authority: CN
Inventors: 张开华; 叶晓瑜; 熊雪刚; 王羿
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明公开了一种低成本SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法，属于轧钢生产技术领域。提供一种通过减少高成本合金成分来降低生产成本的低成本SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法。所述的热连轧钢卷严格控制化学组分中的C、Si、Mn以及Ti的含量。所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5‑7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作。

Description

低成本SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种热连轧钢卷，尤其是涉及一种低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，属于轧钢生产技术领域。本发明还涉及一种用于生产所述热连轧钢卷的生产方法。

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，是油气田钻井作业中必不可少的施工材料。国内的石油套管以无缝管和HFW即高频电阻焊管为主，无缝管存在尺寸精度低、性能不均匀、强度和韧性差等缺点。特别是过低的冲击韧性使其在运输、吊装、安装和服役等过程中抵抗冲击载荷能力差，极易在冲击作用下产生微裂纹，从而在服役过程中发生开裂和断裂。HFW焊管虽然尺寸精度高，但由于焊缝和母材组织性能差异大，严重影响产品的使用性能。SEW即Hot stretch-reducing Eletric Welding热张力减径电阻焊焊管可以有效避免上述缺陷，近年来得到了很大的发展。

SEW焊管要得到规模化应用，必须降低生产成本，国内宝钢、鞍钢、本钢、梅钢等厂家生产的J55直缝焊石油套管用钢带，一般采用微合金化的工艺路线，生产成本较高。专利号为200610147.266.4的专利申请文件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；专利申请号为200710115849.3专利申请文件公开的高强韧性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％。在这两个专利中均含有昂贵的合金元素Nb，生产成本较高，而且没有具体的控轧控冷工艺。专利申号为20140690132.1专利申请文件公开的一种J55钢级SEW膨胀管及其制造方法中，其化学成分为C：0.03％～0.20％，Si：0.10％～0.30％，Mn：0.80％～1.50％，Cr：0.30％～1.50％，B：0.0005％～0.0015％，P≤0.020％，S≤0.010％，该专利针对的是焊管工艺，不涉及热连轧钢卷的生产工艺，而且含有较高含量的Cr和一定量的B，合金成本高而且对焊接性能不利。

寻找一种能解决现有技术中存在的合金生产成本，无法充分发挥控轧控冷能力的技术问题，并生产出性能优良的SEW石油套管用热连轧钢卷，就成为了本领域技术人员急需要考虑的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种通过减少高成本合金成分来降低生产成本的低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，以及用于生产该热连轧钢卷的生产方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，所述的热连轧钢卷为包括下述重量份化学组分的连铸连轧钢卷，

所述的化学组分为C：0.20～0.30％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.10～1.40％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.008～0.019％，其余为Fe和不可避免的杂质，

所述连铸连轧钢卷的屈服强度430～470MPa，抗拉强度620～650MPa，延伸率30％以上。

进一步的是，所述的化学组分为C：0.22～0.28％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.20～1.40％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Ti：0.010～0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种用于所述热连轧钢卷的生产方法，所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，

其中，在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍。

进一步的是，在进行各个道次的细化晶粒粗轧时，加热的温度控制在1180～1220℃。

进一步的是，初始连铸板坯的厚度在200～250㎜之间。

上述方案的优选方式是，在进行精轧时，各道次的精轧通过精轧机组一次完成。

进一步的是，精轧时的入口温度控制在970～1020℃之间，终轧温度范围为820～890℃。

上述方案的优选方式是，经过细化晶粒粗轧后的板坯先进入热卷箱进行坯头坯尾互换卷取，然后再开卷进入精轧区进行控温精轧。

进一步的是，精轧完成后，在进行冷却卷取时，采用前段冷却方式，以10～40℃/s的冷却速度冷却到570～640℃卷取。

进一步的是，精轧后卷取前的冷却速度为20～30℃/s直到冷却至570～640℃卷取。

本发明的有益效果是：本申请通过减少价格昂贵的合金元素Nb、Cr以及B，然后控制价格适中的Si、Mn，并轧制生产时，以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作。尤其在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，保证每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，并保证经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍。这样，生产出来的热连轧钢卷，既可以由于没有价格昂贵的合金元素而显著的降低生产成本，同时，通过上述细化晶粒粗轧中的变形量的控制，以轧成中间坯成品的厚度控制实现连铸连轧钢卷的屈服强度430～470MPa，抗拉强度620～650MPa，延伸率30％以上的机械性能目标。解决了现有技术中由于合金元素的存在而造成的生产成本高企，缺少这些合金元素机械性能又较差，无法满足使用要求的技术问题。

附图说明

图1为本发明低成本SEW石油套管用热连轧钢卷成品的金相组织图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种通过减少高成本合金成分来降低生产成本的低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，以及用于生产该热连轧钢卷的生产方法。所述的热连轧钢卷为包括下述重量份化学组分的连铸连轧钢卷，所述的化学组分为C：0.20～0.30％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.10～1.40％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.008～0.019％，其余为Fe和不可避免的杂质，所述连铸连轧钢卷的屈服强度430～470MPa，抗拉强度620～650MPa，延伸率30％以上；所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，其中，在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍。本申请通过减少价格昂贵的合金元素Nb、Cr以及B，然后控制价格适中的Si、Mn，并轧制生产时，以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作。尤其在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，保证每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，并保证经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍。这样，生产出来的热连轧钢卷，既可以由于没有价格昂贵的合金元素而显著的降低生产成本，同时，通过上述细化晶粒粗轧中的变形量的控制，以轧成中间坯成品的厚度控制实现连铸连轧钢卷的屈服强度430～470MPa，抗拉强度620～650MPa，延伸率30％以上的机械性能目标。解决了现有技术中由于合金元素的存在而造成的生产成本高企，缺少这些合金元素机械性能又较差，无法满足使用要求的技术问题。如图1所示，是本申请低成本SEW石油套管用热连轧钢卷成品的金相组织图。

上述实施方式中，为了最大限度的保证在减少价格昂贵的Nb、Cr以及B元素后，仍能保证所述热连轧钢卷的优良性能，本申请上述的热连轧钢卷的化学组分优选为C：0.22～0.28％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.20～1.40％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Ti：0.010～0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质；并配套的提供了各个工序的优选工步以及参数，即在进行各个道次的细化晶粒粗轧时，加热的温度控制在1180～1220℃；初始连铸板坯的厚度在200～250㎜之间；在进行精轧时，各道次的精轧通过精轧机组一次完成；精轧时的入口温度控制在970～1020℃之间，终轧温度范围为820～890℃；经过细化晶粒粗轧后的板坯先进入热卷箱进行坯头坯尾互换卷取，然后再开卷进入精轧区进行控温精轧；精轧完成后，在进行冷却卷取时，采用前段冷却方式，以10～40℃/s的冷却速度冷却到570～640℃卷取；精轧后卷取前的冷却速度为20～30℃/s直到冷却至570-640℃卷取。

本申请通过对组成成分的控制，充分利用微量合金元素在成品钢板中的作用，即充分利用C、Si、Mn以及Ti等元作为合金成分而不是杂质含量控制对成品钢板的性能调节作用达到改善成品钢板性能的目的。其中各种微量合金元素在成品钢板中的作用如下：

C：为碳化物形成元素，可以提高强度，但C含量过高易形成带状组织，本专利在控轧控冷工艺方面进行了最佳匹配，有效的抑制了带状组织形成。

Si：固溶于铁素体可以提高钢的屈服强度。过高会使加工和韧性恶化，且表面氧化铁皮为“红锈”，不易除鳞干净。

Mn：为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，在钢中起固溶强化作用，提高钢材强度，带过高易形成组织偏析，影响冲击和落锤性能。

Ti：典型的析出强化元素，在本专利中，主要利用TiN的析出，抑制后续焊接过程中热影响区的晶粒长大，剩余的Ti与C结合，其析出强化作用，提高钢材强度。

实施例

本发明的生产工艺流程为：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化→LF电加热→RH真空处理→喂钙线→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。

低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，通过常规转炉冶炼、连铸后，成品钢的化学成分为：：C：0.20～0.30％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.10～1.40％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.008-0.019％，其余为Fe和不可避免的杂质。

将连铸所得板坯加热到1180～1220℃保温粗轧，根据成品厚度的不同，200～250mm厚的板坯经过5道次或7道次粗轧，每道次变形量必须≥18％，根据成品厚度不同，中间坯厚度不同，但中间坯厚度必须在成品厚度的4倍以上。

经过粗轧后的钢坯随后进行热卷箱卷取，所述热卷箱例如可以为无芯移送热卷箱。在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换，以保证钢坯通长的温度均匀；同时去除二次氧化铁皮以保证钢坯板面光洁。

中间坯经热卷箱卷取之后即进行移位开卷，进入精轧区进行精轧，精轧入口温度控制970～1020℃，终轧温度范围为820～890℃，精轧后采用前段冷却方式，以10～40℃/s的冷却速度冷却到570～640℃卷取。

下面是本发明的5个实施例，表1是本发明的5个实施例的化学成分，表2是热轧工艺控制值，表3是钢卷的力学性能。

表1实施例的化学成分

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ti
							1	0.26	0.22	1.29	0.012	0.002	0.012
2	0.26	0.23	1.29	0.013	0.004	0.014
							3	0.24	0.18	1.31	0.014	0.002	0.016
4	0.25	0.20	1.32	0.011	0.002	0.013
							5	0.24	0.21	1.34	0.011	0.003	0.012

表2实施例的热轧工艺控制值

实施例	出炉温度/℃	中间坯厚度/mm	开轧温度/℃	精轧温度/℃	冷却速度/℃/秒	卷取温度/℃
							1	1202	50	983	842	22	607
2	1195	50	992	865	25	597
							3	1207	50	997	858	24	603
4	1205	50	995	852	24	586
							5	1197	50	993	863	25	602

表3实施例的钢卷的力学性能

实施例	屈服强度(ReL)MPa	抗拉强度(Rm)MPa	延伸率(A)％	冷弯B＝35,α＝180°，d＝a
					1	458	645	40	合
2	465	643	37.5	合
					3	441	632	41.5	合
4	457	642	38.0	合
					5	449	635	39.5	合

Claims

1.一种低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，其特征在于：所述的热连轧钢卷为包括下述重量份化学组分的连铸连轧钢卷，

2.根据权利要求1所述的低成本SEW石油套管用热连轧钢卷，其特征在于：所述的化学组分为C：0.22～0.28％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.20～1.40％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Ti：0.010～0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.一种用于权利要求1或2所述热连轧钢卷的生产方法，其特征在于：所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：在进行各个道次的细化晶粒粗轧时，加热的温度控制在1180～1220℃。

5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：初始连铸板坯的厚度在200～250㎜之间。

6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：在进行精轧时，各道次的精轧通过精轧机组一次完成。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：精轧时的入口温度控制在970～1020℃之间，终轧温度范围为820～890℃。

8.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：经过细化晶粒粗轧后的板坯先进入热卷箱进行坯头坯尾互换卷取，然后再开卷进入精轧区进行控温精轧。

9.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：精轧完成后，在进行冷却卷取时，采用前段冷却方式，以10～40℃/s的冷却速度冷却到570～640℃卷取。

10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于：精轧后卷取前的冷却速度为20～30℃/s直到冷却至570-640℃卷取。