專利名稱：抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明型涉及一種抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼及其生產(chǎn)方法，屬低合金鋼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油油管是石油天然氣開采過程中的重要用具，可采用無縫鋼管或直縫焊管，目前國內(nèi)多采用無縫管。直縫管(ERW)具有壁厚均勻、幾何尺寸精度高、韌性高、射孔后孔眼無撕裂且價格便宜等優(yōu)勢，有逐步替代無縫管的趨勢。ERW石油油管在國內(nèi)制造廠家屬于起步階段，很多鋼鐵生產(chǎn)廠家還在摸索、研發(fā)直縫焊石油油管用熱軋板鋼。從目前少數(shù)生產(chǎn)石油套管用熱軋板帶鋼企業(yè)和相對應(yīng)的石油油管的應(yīng)用情況來看，在質(zhì)量和數(shù)量上均很難滿足實際使用需求，質(zhì)量上存在的主要問題是上卸扣試驗檢驗中發(fā)生粘扣現(xiàn)象，因而，開發(fā)一種抗粘扣的直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼對于鋼鐵企業(yè)具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供一種力學(xué)性能完全滿足API 5CT標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)產(chǎn)品的要求、具有很好的抗粘扣性的直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明所稱問題是以下技術(shù)方案解決的一種抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼，特別之處是，化學(xué)成分按照重量百分比配比如下C0.15～0.35、Mn0.8～1.7、Si0.10～0.60、S≤0.015、P≤0.020、V0.01～0.15、Als0.01～0.06、N≤0.015，余量為Fe。
上述抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼，優(yōu)選化學(xué)成分按照重量百分比配比如下C0.25～0.30、Mn0.9～1.30、Si0.20～0.50、S≤0.008、P≤0.015、V0.04～0.10、Als0.01～0.035、N≤0.015，余量為Fe。
上述抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼，所述成分中還可添加合金元素Nb、Ti，添加量控制在V+Nb+Ti≤0.15％。
上述抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括下述步驟a.預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，爐外精煉；b.連鑄成中厚板坯；c.熱軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼；其中板坯連鑄b工序中連鑄過熱度控制在15～35℃之間，拉速在1.0～3.0m/min之間，板坯厚度120～250mm；熱軋c工序中板坯熱裝或二次加熱至1100～1250℃，終軋溫度為800～930℃，卷取溫度為550～700℃。
上述抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括下述步驟A.以預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，爐外精煉；B..連鑄成薄板坯；C.薄板坯連軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼；其中板坯連鑄B工序中連鑄過熱度控制在15～35℃之間，拉速在3.0～6.0m/min之間，板坯厚度70～90mm；薄板坯連軋C工序中板坯直接進入加熱爐，加熱至1100～1200℃，終軋溫度為800～930℃，卷取溫度為550～700℃。
本發(fā)明產(chǎn)品在合理設(shè)計C、Mn含量、嚴(yán)格控制S、P含量的基礎(chǔ)上，添加微合金元素，在添加一定量的V后，能明顯提高鋼的強度和硬度，補充由于降碳所造成的強度、硬度損失，而且保持較好的韌性和塑性，進而改善鋼的焊接性能、成型性，并能提高螺紋的可加工性和表面光潔度，有利于防止螺紋粘扣的問題。本發(fā)明方法采用以預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，經(jīng)爐外精煉，連鑄成中厚板坯，經(jīng)熱軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼；或經(jīng)爐外精煉后，連鑄成薄板坯，再經(jīng)薄板坯連軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼。經(jīng)檢驗本發(fā)明產(chǎn)品可完全滿足API5CT標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)產(chǎn)品的要求，在制管生產(chǎn)過程中顯示出很好的焊接性和成形性，制管后的性能檢驗中解決了螺紋上卸扣試驗中的粘扣問題，是取代無縫管的優(yōu)選材料。
具體實施例方式
本發(fā)明產(chǎn)品成分配比分析如下CC是決定鋼強度的主要元素，是形成珠光體的主要物質(zhì)，碳化物在鋼中的形態(tài)和多少決定鋼的硬度和強度，而高的強度、硬度對螺紋的加工性能和表面光潔度非常有利，進而有利于解決螺紋粘扣問題；從焊接性、成形性、韌性方面考慮，C含量不宜太高；另外，鋼中保持一定量的碳含量對V的沉淀強化有一定作用。實際C含量目標(biāo)值控制在0.15～0.35％之間，優(yōu)化目標(biāo)0.25～0.30％之間。
.MnMn具有固溶強化和細(xì)晶強化的作用，在非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)計中，通常采用降低C含量，增加Mn含量，以達(dá)到提高強度的同時韌性不致降低過快的目的，但其含量過多時，會大大降低相變臨界點，工藝控制不當(dāng)，組織中會出現(xiàn)貝氏體，使強度升高，韌性下降。另外，從石油油管的焊接性方面考慮(碳當(dāng)量)，Mn含量也不宜太高。因此，實際Mn含量目標(biāo)值控制在0.8～1.7％，優(yōu)化目標(biāo)0.9～1.30％范圍內(nèi)。
.VV是微合金化元素，添加V微合金化元素是本發(fā)明的重要改進1.首先，由于V的碳、氮化物都具有較高的固溶積，即在高溫奧氏體中將會溶解，因而其主要作用是軋后的沉淀強化作用，能明顯提高鋼的強度和硬度，可以補充由于降碳所造成的強度、硬度損失，而且保持較好的韌性和塑性，進而可改善鋼的焊接性能、成型性，并能提高螺紋的可加工性和表面光潔度，有利于防止螺紋粘扣的問題；2..盡管V在細(xì)晶強化方面不如Nb、Ti，但鋼中保持一定含量的N，通過再結(jié)晶控制軋制和加速冷卻速率等手段，促使軋制道次間反復(fù)發(fā)生再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒尺寸，轉(zhuǎn)變后形成細(xì)小的鐵素體，因此也有一定的細(xì)晶強化作用。
3.如前所述由于V的碳、氮化物都具有較高的固溶積，即在高溫下固溶在奧氏體中，因而有助于避免連鑄矯直時產(chǎn)生表面、邊部、角部等裂紋，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
4.釩也可以改善低合金鋼的焊接性。其主要是釩能細(xì)化焊接金屬的鑄態(tài)組織和減小熱影響區(qū)的過熱敏感性，防止熱影響區(qū)內(nèi)靠近熔化線的金屬的晶粒過度地長大和粗化。另外，由于釩固定了鋼中一部分碳，降低了鋼的淬透性，可以防止熱影響區(qū)內(nèi)形成馬氏體或其他較硬組織，從而使熱影響區(qū)的硬度不至過高，塑性和韌性不至于過度地降低。因此，實際V含量目標(biāo)值控制在0.01～0.15％，優(yōu)化目標(biāo)控制在0.04～0.10％范圍內(nèi)。
.S、PS、P是強烈的裂紋敏感性元素，因而應(yīng)盡可能的低；另外根據(jù)經(jīng)驗，鋼水中酸溶鋁和硫含量應(yīng)有一定的匹配關(guān)系，否則會導(dǎo)致鋼水Ca處理后堵塞水口。鋼水采用Ca處理，使Al2O3成為液態(tài)的鋁酸鈣。Ca使Al2O3變性的條件是S≤0.01％，否則形成的CaS將阻止Ca與Al2O3進一步反應(yīng)。同時Ca在S≤0.008％的條件下可以控制硫化物的形態(tài)，形成的硫化物是復(fù)雜的(Ca，Mn)S，而不是MnS。MnS在鋼液凝固時易在晶界處析出，在熱軋時被軋成帶狀夾雜，降低了鋼材的機械性能。而(Ca，Mn)S在熱軋時不變形，對鋼的機械性能影響不大，消除了鋼材的各向異性。因此，實際控制中S≤0.015％、P≤0.020％，優(yōu)化目標(biāo)S≤0.008％、P≤0.015％。
N盡管N是鋼中有害氣體元素，其主要影響鑄坯的表面質(zhì)量、成品的焊接性及時效性等，但在含V鋼中，保持適當(dāng)N對含量節(jié)省V含量和充分發(fā)揮沉淀強化作用有利，因此實際生產(chǎn)中N含量不要刻意控制，可根據(jù)實際情況調(diào)整N≤0.015％。
本發(fā)明該鋼種的生產(chǎn)方法如下1.工藝路線1以預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，經(jīng)爐外精煉后，連鑄成中厚板坯，經(jīng)傳統(tǒng)熱軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼。
2.工藝路線2以預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，經(jīng)爐外精煉后，連鑄成薄板坯，經(jīng)薄板坯連軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼。
針對工藝路線1所采用的工藝制度板坯連鑄連鑄過熱度控制在15～35℃之間，拉速在1.0～3.0m/min之間，板坯厚度120～250mm。
熱軋板坯熱裝或二次加熱至1100～1250℃，終軋溫度為800～930℃，卷取溫度為550～700℃。
針對工藝路線2所采用的工藝制度板坯連鑄連鑄過熱度控制在15～35℃之間，拉速在3.0～6.0m/min之間，板坯厚度70～90mm。
熱軋板坯直接進入加熱爐，加熱至1100～1200℃，終軋溫度為800～930℃，卷取溫度為550～700℃。
以下給出幾個具體實施例實施例1以預(yù)處理鐵水加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，150噸轉(zhuǎn)爐煉鋼，經(jīng)150噸LF爐外精煉后，以1.8m/min的拉速連鑄成150mm厚板坯，板坯加熱至1150℃，終軋溫度為870℃，卷取溫度為630℃，經(jīng)1700熱軋機組軋制成5.5mm卷板。

實施例2以預(yù)處理鐵水加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，150噸轉(zhuǎn)爐煉鋼，經(jīng)150噸LF爐外精煉后，以3.8m/min的拉速連鑄成90mm厚板坯，板坯加熱至1150℃，終軋溫度為880℃，卷取溫度為640℃，經(jīng)薄板坯連軋機組軋制成5.5mm卷板。

通過上述方法生產(chǎn)的直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼的力學(xué)性能和工藝性能技術(shù)指標(biāo)完全滿足API5CT標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)產(chǎn)品的要求屈服強度Rt0.5 379～552Mpa抗拉強度Rm≥517Mpa伸長率A≥18％冷彎180°d＝2a a試樣厚度 d彎心直徑?jīng)_擊功V型 溫度-10℃ 橫向≥10J另外，在制管生產(chǎn)過程中具有很好的焊接性和成形性，制管后的性能檢驗中，解決了螺紋上卸扣試驗檢驗中的粘扣問題。
權(quán)利要求
1.一種抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼，其特征在于，化學(xué)成分按照重量百分比配比如下C0.15～0.35、Mn0.8～1.7、Si0.10～0.60、S≤0.015、P≤0.020、V0.01～0.15、Als0.01～0.06、N≤0.015，余量為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼，其特征在于，優(yōu)選化學(xué)成分按照重量百分比配比如下C0.25～0.30、Mn0.9～1.30、Si0.20～0.50、S≤0.008、P≤0.015、V0.04～0.10、Als0.01～0.035、N≤0.015，余量為Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼，其特征在于，所述成分中還可添加合金元素Nb、Ti，添加量控制在V+Nb+Ti≤0.15％。
4.一種如權(quán)利要求1或2或3所述的抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括下述步驟d.預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，爐外精煉；e.連鑄成中厚板坯；f.熱軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼；其中板坯連鑄b工序中連鑄過熱度控制在15～35℃之間，拉速在1.0～3.0m/min之間，板坯厚度120～250mm；熱軋c工序中板坯熱裝或二次加熱至1100～1250℃，終軋溫度為800～930℃，卷取溫度為550～700℃。
5.一種如權(quán)利要求1或2或3所述的抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括下述步驟A.以預(yù)處理鐵水或海綿鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼為冶煉原料，轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，爐外精煉；B..連鑄成薄板坯；C.薄板坯連軋機組軋制成最終尺寸的卷板或中寬帶鋼；其中板坯連鑄B工序中連鑄過熱度控制在15～35℃之間，拉速在3.0～6.0m/min之間，板坯厚度70～90mm；薄板坯連軋C工序中板坯直接進入加熱爐，加熱至1100～1200℃，終軋溫度為800～930℃，卷取溫度為550～700℃。
全文摘要
一種抗粘扣直縫焊石油油管用熱軋板帶鋼及生產(chǎn)方法，屬低合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，用于解決直縫焊石油油管粘扣問題。特別之處是，化學(xué)成分按照重量百分比配比如下C0.15～0.35、Mn0.8～1.7、Si0.10～0.60、S≤0.015、P≤0.020、V0.01～0.15、Als0.01～0.06、N≤0.015，余量Fe。本發(fā)明產(chǎn)品合理設(shè)計成分配比，添加微合金元素V，經(jīng)煉鋼、連鑄、軋制制成帶鋼，它能明顯提高鋼的強度和硬度，保持較好的韌性和塑性，并能提高螺紋的可加工性和表面光潔度，有利于防止螺紋粘扣。經(jīng)檢驗本產(chǎn)品完全滿足API5CT標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)產(chǎn)品要求，解決了螺紋上卸扣試驗檢驗中的粘扣問題。
文檔編號C22C38/14GK101033524SQ20071006169
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者齊長發(fā), 尹紹江, 陳禮斌, 辛鳳英, 李夢英, 邵偉, 馮慧霄 申請人:唐山鋼鐵股份有限公司