高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法

摘要

本发明公开了一种高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法，属于热连轧生产技术领域。提供一种合金元素成体低，初期焊接性能优良的高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法。所述的热连轧钢卷通过减少其中的昂贵合金元素Mo、V，并严格控制Cr、Mn以及Ti等化学元素的含量组分来降低生产成本。所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5‑7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，达到控制其初始屈服强度和初始抗拉强度的目的。

权利要求

1.一种用于高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷的生产方法，所述的热连轧钢卷为包括下述重量份化学组分的连铸连轧钢卷，所述的化学组分为C：0.22～0.32%，Si：0.10～

0.30%，Mn：1.10～1.40%，Cr：0.30～0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Ti：0.008～0.019%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述连铸连轧钢卷的初始屈服强度为340～360MPa，初始抗拉强度为620～640MPa；所述连铸连轧钢卷调质处理后的屈服强度840MPa～910MPa，抗拉强度

940～1030MPa，其特征在于：所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，其中，在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，每一个道次钢坯的变形量必须≥18%，经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍，精轧完成卷取前的冷却为空冷方式冷却。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：在进行各个道次的细化晶粒粗轧时，加热的温度控制在1180～1220℃。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：初始连铸板坯的厚度在200～250㎜之间。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：在进行精轧时，各道次的精轧通过精轧机组一次完成。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：精轧时的入口温度控制在970 1020℃~之间，终轧温度范围为850 900℃。

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6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：经过细化晶粒粗轧后的板坯先进入热卷箱进行坯头坯尾互换卷取，然后再开卷进入精轧区进行控温精轧。

说明书

高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热连轧钢卷，尤其是涉及一种高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷，属于热连轧生产技术领域。本发明还涉及一种用于生产所述热连轧钢卷的生产方法。

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，是油气田钻井作业中必不可少的施工材料。特别是近年来，深井和超深井的钻探对石油套管的性能提出了更高的要求，高抗挤套管的需求量越来越大，其强度级别也越来越高。以前高抗击套管主要采用无缝管，但存在壁厚偏差大、性能不均匀、抗机会能力低、射孔开裂套损快等缺点，严重影响了油井钻探与开采的质量和效益。

[0003] 近年来，研究和生产出了多种高抗挤直缝焊石油套管：比如专利申请号为201110427453.9的专利申请文件公开的一种高抗挤SEW石油套管及其制造方法中，其化学成分为C：0.25％～0.33％，Si：0.19％～0.28％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.020％，S≤
0.008％，该专利只包括石油套管的生产工艺，没有石油套管用钢卷的生产工艺，而且最终钢管的屈服强度720-760MPa，抗拉强度820MPa以上，其屈服强度偏低；又比如专利申请号为
200910018524.2的专利申请文件公开的N80、P110、L80钢级直缝直缝焊石油套管用钢及套管制造中，其化学成分为C：0.10％～0.28％，Si：0.12％～0.25％，Mn：1.10％～1.60％，P：
0.03～0.14％，S：0.002～0.03％，Cr：0.20％～0.70％，Nb：0.07％～0.17％，V：0.05％～
0.15％，Ti：0.10～0.22％，该专利中昂贵的Nb和V添加很多，合金成本高；再比如申请号为
201310468738.6专利申请文件公开的一种P110级直缝石油套管及其制造方法中，其化学成分为C：0.24％～0.28％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.25％～1.50％，P≤0.020％，S≤
0.008％，V：0.05％～0.08％，Ti：0.010～0.30％，该专利加入V，通过V的析出强化提高石油套管的强度，但其合金成本仍然偏高，同时该发明的热轧钢卷的屈服强度在570MPa以上，对后续的焊管带来了很大的难度，其焊管的屈服强度在780MPa-850MPa，抗拉强度880-
970MPa。

[0004] 为此，开发一种性能优良的高抗挤直缝焊石油套管已成为当务之急，对节约采油成本，提高石油开采水平有作深远的意义。采用低成本化的工艺路线，生产高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷，降低热轧钢卷的强度，有利于后续焊管的顺利进行，同时保证焊管调质处理的强度，便成为了本领域技术人员急需要解决的技术问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种合金元素成体低，初期焊接性能优良的高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷，本发明还提供了一种用于生产所述热连轧钢卷的生产方法。

[0006] 为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷，所述的热连轧钢卷为包括下述重量份化学组分的连铸连轧钢卷，

[0007] 所述的化学组分为C：0.22～0.32％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.10～1.40％，Cr：0.30～0.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.008～0.019％。，其余为Fe和不可避免的杂质，

[0008] 所述连铸连轧钢卷的初始屈服强度为340～360MPa，初始抗拉强度为620～640MPa；所述连铸连轧钢卷调质处理后的屈服强度840MPa～910MPa，抗拉强度940～
1030MPa。

[0009] 进一步的是，所述的化学组分为C：0.24～0.30％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.20～1.40％，Cr：0.40～0.50％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Ti：0.010～0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0010] 一种用于所述热连轧钢卷的生产方法，所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，

[0011] 其中，在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍，精轧完成卷取前的冷却为空冷方式冷却。

[0012] 进一步的是，在进行各个道次的细化晶粒粗轧时，加热的温度控制在1180～1220℃。

[0013] 上述方案的优选方式是，初始连铸板坯的厚度在200～250㎜之间。

[0014] 进一步的是，在进行精轧时，各道次的精轧通过精轧机组一次完成。

[0015] 进一步的是，精轧时的入口温度控制在970～1020℃之间，终轧温度范围为850～900℃。

[0016] 进一步的是，经过细化晶粒粗轧后的板坯先进入热卷箱进行坯头坯尾互换卷取，然后再开卷进入精轧区进行控温精轧。

[0017] 本发明的有益效果是：本申请通过减少价格昂贵的合金元素V和Mo，并严格控制价昂贵的合金元素Cr，以及Ti和Si，然后严格控制轧制生产工艺过程，即以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作。尤其是在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，保证每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，使经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍，并在精轧完成卷取前的冷却采用空冷方式冷却。这样，由于有了部分增加材料强度、提高材料抗挤能力的Cr的存在，既达到了降低生产成本的目的，同时又能保证材料的机械性能。然后再辅以上述各工艺步骤的轧制参数，便可以达到提高本申请提供的热连轧钢卷的焊接性能以及机械性能的目的，即可以保证所述连铸连轧钢卷的初始屈服强度为340～360MPa，初始抗拉强度为620～640MPa，以保证其焊接性能优良，又能保证焊接完成后的成品；通过调质处理后的屈服强度
840MPa～910MPa，抗拉强度940～1030MPa的十分优良的机械性能。

附图说明

[0018] 图1为本发明高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷经空冷形成部分带状组织的金相组织图。

具体实施方式

[0019] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种合金元素成体低，初期焊接性能优良的高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷，本发明还提供了一种用于生产所述热连轧钢卷的生产方法。所述的热连轧钢卷为包括下述重量份化学组分的连铸连轧钢卷，所述的化学组分为C：0.22～0.32％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.10～1.40％，Cr：0.30～0.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.008～0.019％。，其余为Fe和不可避免的杂质，所述连铸连轧钢卷的初始屈服强度为340～360MPa，初始抗拉强度为620～640MPa；所述连铸连轧钢卷调质处理后的屈服强度840MPa～910MPa，抗拉强度940～1030MPa；所述的生产方法以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作，其中，在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍，精轧完成卷取前的冷却为空冷方式冷却。本申请通过减少价格昂贵的合金元素V和Mo，并严格控制价昂贵的合金元素Cr，以及Ti和Si，然后严格控制轧制生产工艺过程，即以连铸板坯为初始坯料，在控温加热条件下经过5-7个道次的细化晶粒粗轧构成中间坯，再将中间坯进行至少4个道次的精轧，最后进行冷却卷取来完成所述热连轧钢卷的生产加工工作。尤其是在各个道次的细化晶粒粗轧过程中，保证每一个道次钢坯的变形量必须≥18％，使经过细化晶粒粗轧后的中间坯的厚度为成品热连轧钢卷厚度的3.8-4.2倍，并在精轧完成卷取前的冷却采用空冷方式冷却。这样，由于有了部分增加材料强度、提高材料抗挤能力的Cr的存在，既达到了降低生产成本的目的，同时又能保证材料的机械性能。然后再辅以上述各工艺步骤的轧制参数，便可以达到提高本申请提供的热连轧钢卷的焊接性能以及机械性能的目的，即可以保证所述连铸连轧钢卷的初始屈服强度为340～360MPa，初始抗拉强度为620～640MPa，以保证其焊接性能优良，又能保证焊接完成后的成品；通过调质处理后的屈服强度840MPa～910MPa，抗拉强度940～1030MPa的十分优良的机械性能。如附图1所示，是本申请的高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷经空冷形成部分带状组织的金相组织图，形成这样带状组织的金相结构是为了控制后期热处理前强度不要过高。

[0020] 上述实施方式中，为了最大限度的提高本申请所述热连轧钢卷的焊接性能和机械性能，本申请提供了一种各个化学成分含量更为严格的组分的热连轧钢卷，即所述的化学组分为C：0.24～0.30％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.20～1.40％，Cr：0.40～0.50％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Ti：0.010～0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质。并进一步的对轧制生产过程中的相应工序做了调整，即在进行各个道次的细化晶粒粗轧时，加热的温度控制在1180～1220℃；初始连铸板坯的厚度在200～250㎜之间；在进行精轧时，各道次的精轧通过精轧机组一次完成；精轧时的入口温度控制在970～1020℃之间，终轧温度范围为850～900℃；经过细化晶粒粗轧后的板坯先进入热卷箱进行坯头坯尾互换卷取，然后再开卷进入精轧区进行控温精轧。本申请通过对组成成分的控制，充分利用微量合金元素在成品钢板中的作用，即充分利用C、Si、Mn、Cr以及Mo等元作为合金成分而不是杂质含量控制对成品钢板的性能调节作用达到改善成品钢板性能的目的。其中各种微量合金元素在成品钢板中的作用如下：

[0021] C：为碳化物形成元素，可以提高强度，但C含量过高易形成带状组织，本专利在控轧控冷工艺方面进行了最佳匹配，有效的抑制了带状组织形成。

[0022] Si：固溶于铁素体可以提高钢的屈服强度。过高会使加工和韧性恶化，且表面氧化铁皮为“红锈”，不易除鳞干净。

[0023] Mn：为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，在钢中起固溶强化作用，提高钢材强度，带过高易形成组织偏析，影响冲击和落锤性能。

[0024] Cr：是强烈提高淬透性的元素，是一种强析出物形成元素，后续热处理时，可扩大热处理工艺窗口，形成析出物，明显提高钢材强度。

[0025] Mo：提高奥氏体的稳定性，在后续热处理过程中，提高热处理控制工艺的稳定性(扩大热处理工艺窗口)；通过与V和Ti的析出，提高钢材强度，且Mo对析出相细化效果明显，可抑制析出相的熟化和长大，控制10nm以下的析出相比例在70％以上。

[0026] 实施例

[0027] 本发明的生产工艺流程为：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化→LF电加热→RH真空处理→喂钙线→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。

[0028] 高抗挤SEW石油套管用热连轧钢卷，通过常规转炉冶炼、连铸后，成品钢的化学成分为：C：0.22～0.32％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.10～1.40％，Cr：0.30～0.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％Ti：0.008～0.019％。，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0029] 将连铸所得板坯加热到1180～1220℃保温粗轧，根据成品厚度的不同，200～250mm厚的板坯经过5道次或7道次粗轧，每道次变形量必须≥18％，根据成品厚度不同，中间坯厚度不同，但中间坯厚度必须在成品厚度的4倍以上。

[0030] 经过粗轧后的钢坯随后进行热卷箱卷取，所述热卷箱例如可以为无芯移送热卷箱。在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换，以保证钢坯通长的温度均匀；同时去除二次氧化铁皮以保证钢坯板面光洁。

[0031] 中间坯经热卷箱卷取之后即进行移位开卷，进入精轧区进行精轧，精轧入口温度控制970～1020℃，终轧温度范围为850～900℃，精轧后采用空冷方式冷却。

[0032] 下面是本发明的5个实施例，表1是本发明的5个实施例的化学成分，表2是热轧工艺控制值，表3是钢卷的力学性能。

[0033] 表1实施例的化学成分

[0034]实施例 C Si Mn Cr P S Ti
1 0.29 0.2 1.30 0.43 0.012 0.002 0.016
2 0.27 0.19 1.27 0.44 0.012 0.003 0.016
3 0.29 0.22 1.31 0.45 0.013 0.002 0.014
4 0.28 0.22 1.32 0.46 0.011 0.002 0.013
5 0.28 0.21 1.34 0.44 0.012 0.002 0.014

[0035] 表2实施例的热轧工艺控制值

[0036]实施例 出炉温度/℃ 中间坯厚度/mm 开轧温度/℃ 精轧温度/℃
1 1212 44 1005 882
2 1208 44 1002 885
3 1210 44 997 865
4 1205 44 992 872
5 1210 44 1000 883

[0037] 表3实施例的钢卷的力学性能

[0038]实施例 屈服强度(ReL)MPa 抗拉强度(Rm)MPa 延伸率(A)％ 冷弯B＝35,α＝180°，d＝a
1 345 637 37.0 合
2 344 623 37.5 合
3 348 634 38.5 合
4 351 636 36.0 合
5 363 639 37.0 合