高强韧性J55石油套管用钢带及其制造方法技术

高强韧性Ｊ５５石油套管用钢带及其制造方法，属于微合金钢生产技术领域。该方法采用转炉冶炼、ＬＦ精炼、中薄板坯连铸、加热、高压水除鳞、热轧层流冷却、卷取。其中钢的化学成分为（Ｗｔ．％）：Ｃ０．１５－０．２０，Ｓｉ０．１５－０．３０，Ｍｎ１．００－１．４５，Ｐ≤０．０２０，Ｓ≤０．０１０，Ｎｂ０．０２０－０．０４０，Ｔｉ０．０１５－０．０４０，Ａｌ０．０２０－０．０５０，余量为Ｆｅ和其他不可避免的杂质，通过Ｎｂ、Ｔｉ复合微合金化和合理生产工艺可生产屈服强度达到４２０ＭＰａ以上Ｊ５５石油套管，产品具有高强度、高韧性和良好的可焊性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强韧性J55石油套管用钢带及其制造方法，属于微合金钢

技术介绍
石油套管历来采用无缝管，随着钢微合金化和控轧控冷技术的发展，高强度级别的 热轧钢带获得了优良的综合性能，焊接成型后完全可以替代无缝管，而且具有尺寸精度 高、抗挤压性能强、韧性高、射孔不开裂及价格便宜等优点，实际应用效果良好。目前，针对J55石油套管的生产国内仍存在无缝管和焊管两种成型方式。国内宝钢钢 管、攀钢、天津钢管、成都无缝、包钢无缝等厂都采用连铸管坯后进行穿管轧制生产无 缝钢套管。宝钢、鞍钢、本钢、梅钢等热轧巻板的生产厂也都具备生产石油套管用钢的 能力，但焊管用户普遍反映，只有宝钢产品质量稳定，其它钢厂质量波动大，钢质纯净 度差；夹杂物和带状组织有时会超标，冷弯性能不好；钢巻强度、冲击值的范围较离散 等一系列问题，实物质量稳定性有待于进一步提高。CN1924061 (申请号200610048352.X)公开了一种制造J55级焊接石油套管的低合金高强度钢，用于解决提高铸坯表面质量且容易控制生产过程的问题。化学成分为C:0.16-0.21%, Si: 0.10-0.35%， Mn: 1.00-1.30%, P50.020%， S^0.012%， V: 0.020-0.070 %, Als: 0.008-0.060%,余量Fe;或C: 0.07-0.12%, Si: 0.10-0.35%， Mn: 1.40-1.55 %， P: S0.020%， S: SO.012%, Nb: 0.015-0.030%, Als: 0.008-0.060%,余量Fe。可 在浇铸过程中避开包晶反应区及铸坯矫直脆性区，使铸坯表面质量优于其它化学成分配 比，且生产过程易控制，并可保证热轧后的钢带满足J55级套管所要求的各项性能指标。 该项专利技术存在几个问题第一种成份设计添加钒微合金，成本比较高；第二种成份设计 采用低碳设计，用户普遍反映碳低时，车丝性较差，容易发生粘扣现象。 美国标准API5CT也提供了一种化学成分，如表1所示。表l '比学成分<table>table see original document page 3</column></row><table>该标准成分要求比较宽松；C、 Si、 Mn及微合金化元素都没有明确要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高强韧性石油套管用钢带及其制造方法。该 方法设计合理，产品纯净度好、韧性好，成型性、焊接性优良，且强度波动范围较小。一种高强韧性J55石油套管用钢带，该钢的成分及重量百分比含量为C: 0.15—0.20%、 Si: 0.15—0.30%、 Mn: 1.0—1.45%、 S ￡0.010%、 P^0.020%、 Ti: 0.015—0.040%、 Ah 0.020—0.050%, Nb: 0.02—0.04%,其余为Fe和微量杂质。本专利技术钢成分的确定,首先保证强度的要求，其次是冷弯成型性能，最后考虑用户 使用性能。基于强度、冲击韧性以及油气输送管道钢性能的要求，控制碳含量在0.15 0.20%, Mn在0.10—1.45。/。范围内，控制Si: 0.15-0.30%。为保证钢水的洁净度，本专利技术 还对S、 P等元素提出了控制要求，P50.020%， S^).010%。为使提高强度并具有良好的 韧性和可焊性，添加少量Nb和Ti微合金。优选的，化学成分及重量百分比含量为C: 0.18%、 Si: 0.20%、 Mn: 1.20%、 P:0.015%、 S:0.004o/o、 Ti:0.019%、 Nb:0.035%、 AI: 0.030%，其余为Fe和微量杂质。一种高强韧性J55石油套管用钢带的制造方法，包括铁水预处理，顶底复吹转炉冶 炼，LF精炼，板坯连铸，板坯加热，1500宽带轧制；其特征在于，C: 0.15—0.20%、 Si: 0.15—0.30%、 Mn: 1.0—1.45%、 S^0.010%、 P￡0.020%、 Ti: 0.015—0.040%、 Al: 0.020 一0.050%， Nb: 0.02 — 0.04%，其余为Fe和微量杂质；板坯加热釆用端进端出步进梁式 加热炉加热，加热时间150-200min，均热段温度1240-128CTC ，板坯各向温差不大于25°C; 1500mm宽带轧制采用四辊可逆式轧机进行5道次粗轧，釆用六机架连轧机组精轧；粗轧末道次温度扁一誦。C，精轧终轧温度820 — 910。C;巻取温度560掘。C。 进一步考虑的工艺条件，可优选以下几方面1) 铁水预处理在铁水罐中釆用喷吹镁粒进行铁水脱硫，铁水硫控制在0.010%以下，温度不低于 1250°C，脱硫完毕去处铁水表面的渣。2) 转炉冶炼冶炼过程中控制枪位和加料时机，造渣料于终点前3分钟加完，终点控制C<0.15%， S<0.015%;采用高碳锰铁、硅锰、铌铁进行合金化，铝锰钛脱氧剂脱氧；控制终点炉渣 碱度在3.5~4.5，当钢水出至l/5时，依次加入铝锰钛合金、高碳锰铁、硅锰、铌铁，钢 水出至四分之三时加完。3) LF精炼根据钢水成分加入350m钛线/炉，控制渣厚在50—60mm，出站温度不高于1610°C; 为了保证钢水有良好的浇铸性能，钢水出站前向钢水中喂入500m/炉的Si-Ca线进行钙化 处理；喂硅钙线后，进行12-20min的搅拌和镇静，使夹杂物充分上浮。4) 中薄板坯连铸连铸过程大包至中间包采用长水口及吹氩保护浇铸，中间包加碳化稻壳、加盖保护， 隔绝钢水与空气，避免产生二次氧化；中间包至结晶器采用浸入式水口并吹氩保护浇铸， 控制中间包渣厚在50mm以内；选用中碳钢保护渣，消耗量控制在0.7—0.8kg/t钢，渣层厚 度在10mm;同时在浇铸过程中控制稳定拉速在1.10-1.18m/min，避免拉速大波动，减少 铸坯中的夹杂，并避免铸坯出现裂纹，保证铸坯质量。5) 板坯加热采用端进端出步进梁式加热炉加热，加热时间不低于120min，均热段温度 1240-128(TC，板坯各向温差不大于25。C:6) 1500mm宽带轧制采用四辊可逆式轧机进行5道次粗轧，采用六机架连轧机组精轧；粗轧末道次温度 1020—1080°C，精轧终轧温度820—910。C;层流冷却。7) 1500mm宽带成材;巻取温度580-660°C。本专利技术制造的管线钢显微组织为细小的铁素体+少量珠光体。采用C: 0.15-0.20%和Mn: 1.0-1.45%的成分设计来保证钢的可焊性和车丝性能，通过添加Nb、 Ti微合金化细 化晶粒来提高钢的强度，降低P、 S杂质元素的含量提高韧性，结合控轧控冷工艺，获得 具有高强度、高韧性，可焊性良好，车丝性能好的J55石油套管用钢，适用于原油开采石 油套管的制造。有益效果本专利技术与现有技术相比本专利技术规定了比较精确的C、 Si、 Mn控制范围，并对P、 S 进行了非常严格的控制，并且也给出了Nb、 Ti的控制范围，采用应该成分设计及工艺控 制，生产的石油套管具有强度高，屈服强度可达420—485MPa，抗拉强度可达530— 630MPa，延伸率30%以上、纯净度好、韧性好，且成型性、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧性Ｊ５５石油套管用钢带，其特征在于，钢的成分及重量百分比含量为：Ｃ：０．１５－０．２０％、Ｓｉ：０．１５－０．３０％、Ｍｎ：１．０－１．４５％、Ｓ≤０．０１０％、Ｐ≤０．０２０％、Ｔｉ：０．０１５－０．０４０％、Ａｌ：０．０２０－０．０５０％，Ｎｂ：０．０２－０．０４％，其余为Ｆｅ和微量杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周平，张君法，汤化胜，霍孝新，亓伟伟，杨旭，俎勇，刘军，张桂南，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]