本发明专利技术涉及一种石油套管用热轧卷板及其制造方法。热轧卷板的化学成分的质量百分比为：C：0.10～0.21；Si：0.10～0.25；Mn：1.0～1.50；Al：0.010～0.020；P：≤0.020；S：≤0.010；Nb：0.012～0.045；Ti：0.005～0.020；余量为Fe及不可避免的杂质。抗拉强度Rm≥655Mpa，屈服强度Rt0.5为379-552Mpa，伸长率A50%≥24，硬度HV10≤248。制造方法包括：LF精炼：S≤0.004%；RH精炼：对钢水进行Ca处理；板坯连铸：温度：1527～1547℃；拉速：≤1.2m/min；板坯加热：温度：1150℃～1230℃；粗轧机组轧制：精轧机组轧制：终止温度：750℃～920℃；层流冷却；卷取。本石油套管用热轧卷板有低屈强比、良好的焊接性能，无需后续热处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，即是K55钢级的石油套管用热轧卷板及其制造方法。
技术介绍
石油套管是维持油井运行的生命线。主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑，以保证钻井过程的进行和完井后整个油井的正常运行。由于地质条件不同，井下受力状态复杂，拉、压、弯、扭应力综合作用于管体，这对套管本身的质量提出了较高的要求，一旦套管本身由于某种原因而损坏，可能导致整口井的减产，甚至报废。按钢材本身的强度套管可分为不同钢级，即J55、K55、N80、L80、C90、T95、P110、 Q125、V150等。井况、井深不同，采用的钢级也不同。在腐蚀环境下还要求套管本身具有抗腐蚀性能。在地质条件复杂的地方还要求套管具有抗挤毁性能。早期石油套管主要使用无缝钢管，随着ERW (高频电阻焊接)焊接工艺和热轧卷板产品质量的不断提高，ERW焊接油井套管以其壁厚均匀、椭圆度好、化学成分不断稳定提高的特点逐渐进入应用阶段。以焊管方式生产油井套管具有尺寸精度高、规格范围宽、生产成本低、生产效率高等特点。目前，国外ERW焊接油井套管占总用量的50%左右。在中国应用ERW焊接油井套管是从上世纪90年代开始，现在每年的产量在35万吨左右。主要是J55的用量最大，而K55套管由于热轧钢卷生产难度大，用量相对较少。石油套管中的中高端牌号K55，除了需要满足常规管线钢要求的高强度、高韧性和可焊性外，还必须满足高强韧匹配性能一低屈强比。就K55钢级石油套管而言，API SPEC5CT标准规定管体的屈服强度在379-552 MPa之间，抗拉强度彡655MPa。K55无缝管的生产，普遍采用37Mn5钢种，其含碳量约0. 37%、含锰量约I. 5%，轧后屈服强度在450Mpa左右，抗拉强度大于700Mpa，很好的满足了 K55钢级无缝钢管力学性能的要求，但是，37Mn5的碳当量大于0. 6，对焊接性能造成了严重影响。显而易见，37Mn5钢种不适合于ERW焊管生产。采用ERW焊管生产K55钢级，为了保证板卷头尾剪切对焊工序的顺利，一般都将热轧卷板的碳当量控制在0. 4以下，否则易造成断带，影响生产。当制管成型后，管体与板卷相比，屈服强度会有所提高，抗拉强度基本不变。从目前研究看来，同时保证高强韧匹配性能一低屈强比存在一定难度。这就对化学成分的设计、控轧工艺、控冷工艺及组织状态提出了较高的要求。石油套管K55套管生产难度大的原因为①对板管屈服强度的变化规律认识不清；②低碳当量下的热轧钢卷达到所要求的低屈强比难度非常大。有文献报道采用整管热处理工艺，该工艺对热轧钢卷的性能要求则相对较低，不要求钢卷具有低的屈强比，但制管后进行整管热处理的成本较高，已实现批量供货。(见文献《高频电阻焊K55钢级套管的研发》，《钢管》，2008年8月，第37卷第4期)。钢材的屈服行为受其组织类型、晶粒尺寸、各相的体积分数、形态及位错密度等因素影响。为了获取较理想钢材的强度及屈强比，关键就在于如何控制其组织结构的各特性参数。因此，通过控制化学成分、加热温度、粗轧终轧温度、粗轧出口中间带坯厚度、精轧终轧温度、弛豫时间、层流冷却速度、卷取温度等以获得石油套管用钢K55的理想组织和性倉泛。现有关石油套管用钢K55的专利有 O中国专利，公开号CN 101082099A,申请号200610027021. 8，“一种低屈强比直缝焊石油套管用钢及其制造方法”，C含量在O. 20-0. 30%。2)中国专利，申请号200910048199.4，申请公布号CN 101845583A，“石油 套管用钢及其制造方法” ;c含量在O. 31-0. 35%，且选择性添加MoO. 05-0. 35%，与申请号200610027021.8的专利相比，一样采用碳锰钢，但成分和热轧工艺都存在差别，含碳量较高，影响焊接性能。3)中国专利，申请号200710093884. X，公开号CN 101328559A，“低屈强比石油套管用钢、石油套管及其制法”;C含量在O. 19-0. 27%，生产出K55的电阻焊或无缝石油套管，后续需进行亚温淬火加高温回火方式的钢管热处理。
技术实现思路
为了克服现有石油套管用热轧带钢的上述不足，本专利技术提供一种具有低屈强比、良好的焊接性能且无需进行后续热处理的的高等级石油套管用热轧带钢，同时提供一种该热轧带钢的制造方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是以C、Si、Mn、Al为主要合金元素，以Nb、Ti为微合金化元素。通过低温加热、控制轧制、中间带坯厚度控制、分段控制冷却、控制驰豫时间、控制终轧及卷取温度，获得铁素体和贝氏体组织、铁素体和珠光体组织。本专利技术提供一种石油套管(K55钢级)用热轧卷板，其化学成分的质量百分比为C :0. 10 O. 21; Si :0. 10 O. 25 ; Mn :1. O I. 50; Al :0. 010 O. 020 ;P O. 020 ；S O. 010 ； Nb :0· 012 O. 045 ; Ti :0· 005 O. 020 ; 余量为Fe及不可避免的杂质元素。其力学性能如下其抗拉强度Rm彡655Mpa，屈服强度财。.5为379-552 Mpa，伸长率A5tl %彡24，硬度HVlO(248，屈强比为O. 58-0. 84。满足任何尺寸规格的K55石油套管对热轧带钢的性能需求。可生产的尺寸规格为 卷板厚度3. O 25. 4mm,宽1000 2130mm。本专利技术的石油套管用热轧卷板还具有下述特点180°横向冷弯试验d=2a完好；夏比V型冲击(TC冲击功10X 10X55mm单个(平均)彡34 (45) J ;夏比V型冲击(TC剪切面积> 80%ο在本专利技术的中，各成分确定的缘由如下 碳是钢中最经济、最基本的强化元素，但是C含量提高，对钢的延性、韧性和焊接性都会产生负面影响。因此，本专利C含量控制在O. 10-0. 21%范围内。减小了 C高对钢的延性、韧性和焊接性产生的负面影响，同时保证了获得低的屈强比。硅降低硅含量，对提高钢的成型性、焊接性、韧性和塑性有利，因此，本专利Si含量控制在O. 10-0. 25%范围内。锰加入适量的Mn，可提高钢的淬透性，产生固溶强化的作用，弥补低碳造成的强度下降。但是Mn含量超过一定量，则易产生偏析，形成带状组织。因此，本专利Mn含量控制在I. 0-1. 50%范围内。铝铝是钢中的主要脱氧元素与固N元素。我们利用Ti2O3在高温下性能很稳定的特性，通过细小均匀分布在钢中的Ti2O3来改善钢管HAZ的韧性，而在实际生产中，为获得足够细小的Ti2O3，必须尽量减少与氧有很强亲和力的元素Al。本专利Al含量控制在(O.020%。磷是钢中不可避免的杂质元素，磷易产生偏析，越低越好。因此，本专利P含量控制在彡O. 020%。·硫是极有害的元素，本专利S含量控制< O. 010 %。铌铌具有晶粒细化、固溶强化、相变强化、析出强化的作用，最显著的是晶粒细化作用，在增加强度的同时还能降低韧脆转变温度，改善低温韧性；Nb还可以具备非时效性，提高钢的成型性；通过加入Nb形成铁素体-贝氏体组织可提高疲劳极限；Nb可延迟奥氏体再结晶、降低相变温度，固溶Nb在热轧过程中会经过应变诱导析出，在位错、亚晶界、晶界上沉淀本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石油套管用热轧卷板，它的化学成分的质量百分比为C :0. 10 0.21; Si :0. 10 0. 25 ; Mn :1.0 I. 50; Al :0. 010 0. 020 ; P :≤ 0.020;S :≤ 0.010; Nb :0. 012 0. 045 ; Ti :0. 005 0. 020 ; 余量为Fe及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求I所述的石油套管用热轧卷板，其特征是它具有以下的力学性能 抗拉强度Rm彡655Mpa，屈服强度Rt0.5为379-552 Mpa，伸长率A50 %彡24，硬度HVlO彡248，屈强比为0. 58-0. 84。3.一种石油套管用热轧卷板的制造方法，它包括下述依次的步骤 LF精炼 将经转炉冶炼后的钢水脱硫至S彡0. 004% ； RH精炼 真空脱气，破真空后，对钢水进行Ca处理，对夹杂物变性； 板坯连铸 a连铸浇注温度1527 1547°C ； b连铸拉速< I. 2m/min ； 板坯加热 将板坯放到加热炉，板坯加热温度1150°C 1230°C ； 粗轧机组轧制 粗轧机组终止温度930°C 1070°C，中间带坯厚度25 60_ ； 精轧机组轧制 精轧机组终止温度750°C 920°C ； 层流冷却 采用前冷+空冷+后冷、空冷+后冷的分段冷却方式，冷速> 2. 50C /s，弛豫时间为5 50秒； 卷取 钢带卷取温度150°C 620°C。4.根据权利要求3所述的石油套管用热轧卷板制造方法，其步骤特征是 I铁水预处理 铁水预处理时扒渣干净，铁水预处理后，将铁水中的S降低到SS 0. 005% ； II转炉冶炼 将符合转炉冶炼的80 95%的预处理铁水、废钢([S] ( 0. 03%)加入转炉中； 转炉出钢时，每吨钢水加入铝铁5 7 Kg，加入电解锰和硅铁合金化，每吨钢水加电解锰10 15Kg和硅铁I. 5 3. OKg ； IIILF精炼 LF精炼时加入石灰石，每吨钢水加石灰4 8Kg脱S，将S脱至不大于0. 004%,之后，力口A Nb铁与Ti铁微合金化，每吨钢水加Nb铁0. 2 0. 6...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡松涛，崔天燮，王育田，薛文广，张彥睿，边育秀，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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