石油套管用热连轧钢带的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】石油套管用热连轧钢带 【技术领域】
[〇〇〇1] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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 %，Μη :1· 00 % ?1. 20 %，P 彡 0· 020 %， S < 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 :L 00%?L 45%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 010%， 恥：0.020%?0.040%，11:0.015%?0.040%。这两个专利虽然只含有恥和11两种合 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。
[0005] 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】
[0006] 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。
[0007] 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 %，Μη :0· 95 % ?1. 20 %，P 彡 0· 025 %，S 彡 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°C。
[0008] 其中，本发明石油套管用热连轧钢带的制备方法包括：冶炼一铁水预处理一LF炉 精炼一连铸一加热一轧制一卷取；乳制包括粗轧和精轧，除卷取外其他步骤可采用现有方 法。
[0009] 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%，Μη :1. 06%?1· 15%，P 彡 0· 020%， S 彡 0· 009%，Nb :0· 016%?0· 019%，Ti :0· 010%?0· 018%，其余为 Fe 和不可避免的杂 质。
[〇〇1〇] 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°C /s的冷却速度冷却到卷取温度；更优选地，冷却速度为15?25°C /s。
[0011] 进一步的，作为优选方案，乳制中，粗轧温度为1190?1240°C ;精轧入口温度控制 980?1030°C，终轧温度范围为810?880°C ;作为进一步优选方案，粗轧温度为1200? 1240°C ;精轧入口温度控制980?1010°C，终轧温度范围为840?870°C。
[0012] 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。
[0013] 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%。
[0014] 本发明有益效果：
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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"。
[0018] 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】
[0019] 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 %，Μη :0· 95 % ?L 20 %，P 彡 0· 025 %，S 彡 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°C。
[0020] 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%，Μη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 Μη含量，Μη/ 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Μη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。
[0021] 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、乳制和卷取 步骤，具体工艺为：铁水脱硫一转炉冶炼复合吹炼一脱氧、合金化及高碱度精练渣脱硫一炉 后小平台补喂A1线、Ti微合金化一喂钙线一连铸一板坯加热一高压水除鳞一粗轧一精轧 -层流冷却一卷取一包装入库。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°C，优选为600?630°C
[0022] 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%，Μη :1· 06%?1. 15%，P 彡 0· 020%， S 彡 0· 009%，Nb :0· 016%?0· 019%，Ti :0· 010%?0· 018%，其余为 Fe 和不可避免的杂 质。
[0023] 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°C /s的冷却速度冷却到卷取温度，冷却速度 优选为15?25°C /s。
[0024] 进一步的，连铸所得板坯加热温度为1190?1240°C，优选为1200?1240°C，这样 既保证Nb的充分固溶，又防止奥氏体晶粒的异常长大
[0025] 粗轧的同时保持温度为1190?1240°C，优选1200?1240°C。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，每道次变形量必须彡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。
[0026] 精轧入口温度控制在980?1030°C ;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°C，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。
[0027] 进一步的，作为更优选方案，精轧入口温度为990?10KTC，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。。。
[0028] 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°C，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。
[0029] 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。
[0030] 实施例1
[0031] 具体工艺为：铁水脱硫一转炉冶炼复合吹炼一脱氧、合金化及高碱度精练渣脱硫 -炉后小平台补喂A1线一LF炉Ti微合金化、合金成分微调及V微合金化一喂钙线一连铸 -板坯加热一高压水除鳞一粗轧一精轧一层流冷却一卷取；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。
[0032] 表 1
[0033]
【权利要求】
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· 15%?0· 20%，Si :0· 10%?0· 20%，Mn :0· 95%?1. 20%，P 彡 0· 025%，S 彡 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°C。
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：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 彡 0· 020%， S 彡 0· 009%，Nb :0· 016%?0· 019%，Ti :0· 010%?0· 018%，其余为 Fe 和不可避免的杂 质。
3. 根据权利要求1或2所述的石油套管用热连轧钢带，其特征在于：卷取前，以10? 30°C /s的冷却速度冷却到卷取温度。
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：冷却速度为15? 25。。/s。
5. 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，乳制包括粗轧和精轧，其特征在于：乳制中，粗轧温度为1190?1240°C ;精轧入口温度 为980?1030°C，终轧温度为810?880°C。
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：粗轧温度为1200? 1240°C，精轧入口温度为980?1010°C，终轧温度范围为840?870°C。
7. 根据权利要求5或6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。
8. 根据权利要求7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%。
【文档编号】C22C38/14GK104109804SQ201410359550
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】张开华, 叶晓瑜, 李卫平, 周伟, 熊学刚, 王羿, 龚慧 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司