一种含稀土80ksi钢级正火轧制油井管及制备方法与流程

1.本发明涉及材料冶金技术领域，尤其涉及一种含稀土80ksi钢级正火轧制油井管及制备方法。


背景技术：

2.n80-1套管是在非调质钢基础上发展起来的新领域，是非调质油、套管中的最高钢级，约占油井用管总量的47％左右，同时随着开采难度的不断加大，用户对油、套管质量的要求也更加严格，目前有逐步采用n80及以上钢级的油(套)管来代替j55、k55钢级油(套)管应用的趋势，其中n80钢级为最主要的替代产品。n80钢级分为n80q离线调质热处理状态和n80-1在线控轧控冷工艺状态，其中n80q产品具有质量性能比较稳定的优点，但也存在生产周期长、工序多、生产成本高等不足；n80-1产品虽然生产周期短，工序简化，但产品性能难以控制，存在性能不稳定的问题，导致用户使用时存在风险。目前国内各大钢厂为保证用户的使用安全性，均以n80q离线调质热处理状态进行交货，但生产成本较高。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种含稀土80ksi钢级正火轧制油井管及制备方法，使得材料具有良好的冲击韧性、生产工序简化、成本低，能够满足标准性能要求。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.一种含稀土80ksi钢级正火轧制油井管，其化学成分的质量百分含量为：c0.25～0.30、si 0.17～0.37、mn 1.50～1.80、v 0.05～0.15、al 0.01～0.04、p≤0.015、s≤0.005和re 0.001～0.005，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
6.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.25、si 0.17、mn 1.50、v 0.05、al 0.01、p 0.015、s 0.005、re 0.001，其余为fe和不可避免杂质，质量分数共计100％。
7.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.26、si 0.20、mn 1.55、v 0.07、al 0.018、p 0.014、s 0.004、re 0.002，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
8.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.28、si 0.25、mn 1.60、v 0.09、al 0.023、p 0.013、s 0.003、re 0.003，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
9.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.29、si 0.30、mn 1.70、v 0.11、al 0.03、p 0.012、s 0.002、re 0.004，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
10.进一步的，其化学成分的质量百分含量为：c 0.30、si 0.37、mn 1.80、v 0.15、al 0.04、p 0.011、s 0.001、re 0.005，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
11.一种含稀土80ksi钢级正火轧制油井管的制备方法，包括炼钢生产过程、钢的正火轧制过程；
12.所述炼钢生产过程包括：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
lf精炼
→
vd脱气
→
圆坯连铸；转炉炼钢采用铁水预处理，来料铁水要求p≤0.012％，s≤0.05％，采用单渣冶炼工艺，终渣
碱度按3.0-5.0控制，采用硅锰、锰铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程中加入适量白灰块(合金加完以后)；lf采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式；在vd前加入稀土合金，vd真空度要求≤0.10kpa，深真空时间≥15分钟，真空处理结束后喂入180米硅钙线，喂丝后软吹时间≥15分钟；然后上连铸台进行连铸，连铸坯料拉速采用恒拉速控制；
13.所述钢的正火轧制过程包括：圆坯锯切
→
加热
→
穿孔
→
轧管
→
张减径
→
冷床冷却；严格控制加热炉的各段加热温度，加热一段为750-950℃，加热二段为950℃-1050℃，加热三段为1050℃-1200℃，加热四段为1200℃～1280℃，加热五段为1250℃-1280℃，加热六段为1250℃-1280℃；圆坯穿孔温度为1200℃～1250℃；钢管轧制温度为1000℃～1200℃；终轧温度≥850℃。
14.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
15.本发明含稀土80ksi钢级正火轧制油井管材料，通过mn-v系合金以及稀土的变质夹杂物和微合金化作用，保证终轧温度≥850℃，无需调质热处理，工序简化，生产成本低，同时材料具有良好的冲击韧性，各项力学性能满足标准要求。
具体实施方式
16.一种含稀土80ksi钢级正火轧制油井管的制备方法，包括炼钢生产过程、钢的正火轧制过程；
17.炼钢生产过程为：铁铁水预处理
→
转炉冶炼
→
lf精炼
→
vd脱气
→
圆坯连铸。转炉冶炼采用脱硫铁水，来料铁水成分要求：p≤0.012％，s≤0.05％，从源头把控钢质条件；采用单渣冶炼工艺，终渣碱度3.0-5.0控制，用硅锰、锰铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢必须挡渣或扒渣，可以有效提高钢质的洁净度；出钢过程中加入适量白灰块；lf精炼采用从低数级到高数级逐渐升温速度方式加热提温，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，精炼采用造白渣工艺；在vd前加入稀土合金，vd深真空度≤0.08kpa，深真空时间≥15mi n，vd真空后喂180m的硅钙线，喂丝后软吹时间为15分钟，保证夹杂物变性，使夹杂物充分上浮，减少钢中夹杂物和气体含量；连铸过程采用无氧化保护浇注，钢水的过热度控制在30℃以内，采用恒拉速控制工艺。
18.对各实例的化学成分进行检测，化学成分如表1所示：c 0.25、si 0.17、mn 1.50、v 0.05、al 0.01、p 0.015、s 0.005、re 0.001，其余为fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，c 0.26、si 0.20、mn 1.55、v 0.07、al 0.018、p 0.014、s 0.004、re 0.002，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％；或者，c 0.28、si 0.25、mn 1.60、v 0.09、al 0.023、p 0.013、s 0.003、re 0.003，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％；或者，c 0.29、si 0.30、mn 1.70、v 0.11、al 0.03、p 0.012、s 0.002、re 0.004，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％；或者，c 0.30、si 0.37、mn 1.80、v 0.15、al 0.04、p 0.011、s 0.001、re 0.005，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
19.表1各示例化学成分百分比(％)
20.实施例csimnvalpsre实施例10.250.171.500.050.0100.0150.0050.001实施例20.260.201.550.070.0180.0140.0040.002
实施例30.280.251.600.090.0230.0130.0030.003实施例40.290.301.700.110.0300.0120.0020.004实施例50.300.371.800.150.0400.0110.0010.005
21.钢的正火轧制过程包括：圆坯锯切
→
管坯加热
→
穿孔
→
轧管
→
张减径
→
冷床冷却。严格控制加热炉的各段温度，加热一段为750-950℃，加热二段为950℃-1050℃，加热三段为1050℃-1200℃，加热四段为1200℃～1280℃，加热五段为1250℃-1280℃，加热六段为1250℃-1280℃；圆坯穿孔温度为1200℃～1250℃；钢管轧制温度为1000℃～1200℃；终轧温度≥850℃。圆坯加热初期保证低温缓慢加热，可以防止管坯应力过大产生裂纹，圆坯穿孔温度控制在1200℃～1250℃；钢管轧制温度控制在1000℃～1200℃，保证钢管的大变形轧制温度控制在材料最佳塑性范围，变形抗力低，热工具消耗少，同时能提高钢管内外表面质量；终轧温度≥850℃，高于该钢的ar3，相当于该钢进行了一次正火，均匀组织、细化晶粒，替代调质热处理工艺，简化了工序成本。
22.本发明通过中碳mn-v合金系同时加入稀土元素，利用稀土对夹杂物变质作用及合金化作用提高钢的冲击韧性，同时进行正火轧制保证终轧温度≥850℃。各实施例化学力学性能测试结果如表2所示。
23.表2各实施例的力学性能测试结果
[0024][0025]
从表2可以看出，本发明的无缝钢管材料具有良好的力学性能，材料的强度达到80ksi纲级，0℃纵向冲击韧性≥35j，正火轧制下就就能满足标准要求，材料具有良好的力学性能。
[0026]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。