CN105057366B - 一种消除石油套管用钢弯曲平面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种消除石油套管用钢弯曲平面的方法。消除石油套管用钢弯曲平面的方法，包括下述的步骤：冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度控制在770‑850℃之间；精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以30‑100℃/S的速度冷却到带钢表面温度到600‑650℃，然后以带钢厚度中心4‑10℃/S的冷速冷却到卷取温度560‑640℃，然后空冷到室温。本发明解决了提高冷却速度和降低卷取温度后钢带易出现弯曲平面的问题，将Mn含量进一步降低到0.50‑1.10%，Nb为0.005‑0.020%或V为0.010‑0.030%，钢带的强韧性和焊接性优良，满足了石油套管用钢的要求，该方法生产的产品性价比高，增强了市场竞争力，具有明显的工业利用价值。

Description

一种消除石油套管用钢弯曲平面的方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种消除石油套管用钢弯曲平面的方法。

背景技术

J55石油套管用钢是美国API 5CT标准中的一个重要的钢级，是石油、天然气开采过程中的重要材料，其使用量占石油套管用钢的50%以上，包括无缝管和焊管两种类型，其中ERW焊接套管的生产工艺是：炼钢-连铸-热轧卷板-板带成型-在线焊接-整管（必要时热处理）—管加工-出厂。目前国内外生产J55级别的ERW石油套管用原料基本采用TMCP工艺生产，其中C含量控制在0.10-0.22%，由于C含量对套管的硬度和套管螺纹加工难度有很大的影响，尤其是C含量低时易出现粘扣现象，各厂家C含量大多控制在0.14-0.20%；Mn含量主要在1.10-1.40%，通过Nb（0.015-0.04%）或V微合金化（0.03-0.08%）实现细晶强化和析出强化，此外通过微Ti处理改善焊缝热影响区的冲击韧性。近年来，各钢铁生产厂家逐渐寻求在满足套管性能指标和加工工艺要求下的减量化制造方法，通过减少微合金元素Nb或V和合金元素Mn的加入量降低生产成本，提供更高性价比的产品。而减少了微合金元素Nb或V和合金元素Mn的加入量降低生产成本的同时，也影响了生产的带钢的品质，造成了钢在后续的加工过程中容易出现弯曲平面的现象。

通过控轧控冷工艺满足力学性能的要求，由此要求提高带钢的冷却速度和降低并精确控制带钢的卷取温度。随着卷取温度的降低特别是冷却速度的提高带来了卷取温度波动较大特别是局部过冷的问题，生产的带钢在某些部位易出现弯曲平面，影响焊管生产厂家的产品质量和合格率。

因此，需要针对上述的现象，在减少了微合金元素Nb或V和合金元素Mn的加入量降低生产成本的同时，通过改进工艺，不影响生产的带钢的品质，避免钢在后续的加工过程中容易出现弯曲平面的现象。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种在Mn：0.50-1.10%和Nb：0.005-0.020%或V：0.010-0.030%含量低的情况下，还能保证石油套管用钢在加工过程中不出现弯曲平面情况的方法。

本发明的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，包括下述的步骤：

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度控制在770-850℃之间；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以30-100℃/S的速度冷却到带钢表面温度到600-650℃，然后以带钢厚度中心4-10℃/S的冷速冷却到卷取温度560-640℃，然后空冷到室温。

上述的石油套管用钢的坯料的化学成分按质量百分比计如下：C：0.15-0.20%，Si0.01-0.30%，Mn：0.50-1.10%，P：0.001-0.020％，S：0.001-0.010％，Al 0.020-0.030%，Nb：0-0.020%，V：0 -0.030%，Ti0.005-0.020%，余量为铁和其它不可避免杂质。

优选的，上述的石油套管用钢其型号为J55。当然部分其它的低合金钢的加工方法也适用于采用本发明的方法，同样也能达到消除加工过程中的弯曲平面的目的。

上述的精轧采用5-7个机架轧制。

上述的精轧终轧温度控制在780-840℃之间。

上述的连续冷却步骤中，以30-80℃/S的速度冷却到带钢表面温度到610-640℃。

以带钢厚度中心4-8℃/S的冷速冷却到卷取温度570-630℃，然后空冷到室温。

消除石油套管用钢弯曲平面的方法，包括下述的步骤：

在冶炼过程中，粗轧后的钢板进入精轧工序，精轧终轧温度控制在780-830℃之间；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以40-80℃/S的速度冷却到带钢表面温度到610-640℃，然后以带钢厚度中心5-8℃/S的冷速冷却到卷取温度580-620℃，然后空冷到室温。

本发明解决了提高冷却速度和降低卷取温度后钢带易出现弯曲平面的问题，特别是通过工业生产实践，本发明人发现可将Mn含量进一步降低到0.50-1.10%，Nb为0.005-0.020%或V为0.010-0.030%，钢带的强韧性和焊接性优良，满足了石油套管用钢的要求，该方法生产的产品性价比高，增强了市场竞争力，具有明显的工业利用价值。

本发明的有益效果在于，采用本发明的方法，特别是在Mn：0.50-1.10%和Nb：0.005-0.020%等元素含量低的情况下，即以较低的成本，通过改进的工艺加工一种无弯曲平面，强韧性和焊接性优良的石油套管用钢。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

钢板坯料化学成分如下：

C：0.15%，Si 0.15%， Mn：0.95%，P：0.019％，S：0.004％，Al 0.033%，Nb：0.016%，Ti：0.013%，余量为铁和其它不可避免杂质。

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度840℃左右；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以78℃/S的速度冷却到带钢表面温度到620℃，然后以带钢厚度中心10℃/S的冷速冷却到卷取温度570℃，然后空冷到室温，带钢厚度为6mm。

实施例2

C：0.15%，Si 0.18%， Mn：1.02%，P：0.017％，S：0.003％，Al 0.038%， V 0.027%，Ti：0.012%余量为铁和其它不可避免杂质。

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度780℃；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以34℃/S的速度冷却到带钢表面温度到610℃，然后以带钢厚度中心5℃/S的冷速冷却到卷取温度630℃，然后空冷到室温，带钢厚度为11.1mm。

实施例3

C：0.18%，Si 0.28%， Mn：0.85%，P：0.013％，S：0.005％，Al 0.041%，Nb：0.013%Ti：0.018%，余量为铁和其它不可避免杂质。

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度810℃；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以52℃/S的速度冷却到带钢表面温度到630℃，然后以带钢厚度中心6℃/S的冷速冷却到卷取温度580℃，然后空冷到室温，带钢厚度为8.7mm。

实施例4

C：0.20%，Si 0.07%， Mn：0.72%，P：0.018％，S：0.002％，Al 0.043%，Nb：0.016%，Ti：0.016%，余量为铁和其它不可避免杂质。

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度830℃；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以51℃/S的速度冷却到带钢表面温度到650℃，然后以带钢厚度中心6℃/S的冷速冷却到卷取温度590℃，然后空冷到室温，带钢厚度为8.94mm。

实施例5

C：0.20%，Si 0.05%， Mn：0.66%，P：0.012％，S：0.002％，Al 0.028%， V 0.026%，Ti：0.013%余量为铁和其它不可避免杂质。

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度840℃；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以69℃/S的速度冷却到带钢表面温度到600℃，然后以带钢厚度中心8℃/S的冷速冷却到卷取温度640℃，然后空冷到室温，带钢厚度为6.4mm。

表1 本发明采用的J55坯料化学成分

在炼钢厂经铁水脱硫处理，转炉冶炼、LF精炼，冶炼的J55成分如上表所示，铸成的连铸坯厚度为70-230mm，采用常规热连轧、中薄板坯或薄板坯连铸连轧工艺均可生产。

其中上述温度根据规格和轧线实际冷却能力计算出，热连轧通常的常规冷却即可满足上述要求，把上述冷却工艺按表面温度到600-650℃前后的冷却分别称为一次冷却和二次冷却，实际实施工艺参数如表2所示。

表2 实施例1-5的工艺参数

实施例6

石油套管用钢的坯料的化学成分按质量百分比计如下：C：0.15%，Si 0.01%，Mn：1.10%，P：0.001％，S：0.001％，Al 0.020%，V：0.012%，Ti 0.005%，余量为铁和其它不可避免杂质。

在冶炼过程中，粗轧后的钢板进入精轧工序，精轧终轧温度控制在770℃左右；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以30℃/S的速度冷却到带钢表面温度到600℃，然后以带钢厚度中心4℃/S的冷速冷却到卷取温度560℃，然后空冷到室温，带钢厚度为8.39mm。

实施例7

石油套管用钢的坯料的化学成分按质量百分比计如下：C： 0.20%，Si 0.30%，Mn：0.50%，P： 0.020％，S： 0.010％，Al 0.045%，Nb： 0.020%，Ti0.020%，余量为铁和其它不可避免杂质。

在冶炼过程中，粗轧后的钢板进入精轧工序，精轧终轧温度控制在850℃之间；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以100℃/S的速度冷却到带钢表面温度到650℃，然后以带钢厚度中心10℃/S的冷速冷却到卷取温度640℃，然后空冷到室温，带钢厚度为9.24mm。

实施例1～7的热轧石油套管用钢J55的力学性能如表3所示。

表3 实施例1-7的力学性能

Claims (8)

1.消除石油套管用钢弯曲平面的方法，包括下述的步骤：

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度控制在770-850℃之间；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以30-100℃/S的速度冷却到带钢表面温度到600-650℃，然后以带钢厚度中心4-10℃/S的冷速冷却到卷取温度560-640℃，然后空冷到室温。

2.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，其特征在于，

所述的石油套管用钢的坯料的化学成分按质量百分比计如下：C：0.15-0.20%，Si0.01-0.30%，Mn：0.50-1.10%，P：0.001-0.020％，S：0.001-0.010％，Al 0.020-0.060%，Nb：0-0.020%，V：0 -0.030%，Ti0.005-0.020%，余量为铁和其它不可避免杂质。

3.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，其特征在于，所述的石油套管用钢其型号为J55。

4.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，其特征在于，所述的精轧采用5-7个机架轧制。

5.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，其特征在于，所述的精轧终轧温度控制在780-840℃之间。

6.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，其特征在于，所述的连续冷却步骤中，以30-80℃/S的速度冷却到带钢表面温度到610-640℃。

7.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，其特征在于，以带钢厚度中心4-8℃/S的冷速冷却到卷取温度570-630℃，然后空冷到室温。

8.如权利要求1所述的消除石油套管用钢弯曲平面的方法，包括下述的步骤：

冶炼连铸后的铸坯经加热、粗轧后进入精轧工序，精轧终轧温度控制在780-830℃之间；

精轧之后的钢板采用前端连续冷却，以40-80℃/S的速度冷却到带钢表面温度到610-640℃，然后以带钢厚度中心5-8℃/S的冷速冷却到卷取温度580-620℃，然后空冷到室温。