一种3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用H40钢带的制备方法与流程

本发明涉及一种3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑和固定。

背景技术：

1、随着钢铁行业的迅猛发展，市场竞争也越趋激烈，客户对钢铁产品质量要求越来越严格，各国每年在石油开采方面的用钢量在逐年的增加，石油套管钢服役环境特殊，其外部要承受地压和地下水压力，内部则要承受内压及水蒸气压力，为保证钻井过程和完井后整个油井的运行稳定性，要求石油套管钢具有高强度、高韧性及良好的焊接性能等要求。

2、石油套管通常直接在油气井内垂直安装而成，成品钢管两端车削螺纹，钢管之间通过接箍连接。为了提高钢管的车削加工性能和抗粘扣性能，从而提高车削螺纹的硬度和强度，石油套管钢h40一般采用高碳、高锰元素含量的成分设计，其制造成本高，生产过程中易出现偏析，导致韧性下降，本发明采用中碳+低锰+微钛合金成分体系，既有效的保证了产品的强度和韧性，又可降低生产成本。

3、武利平等人(武利平等，一种2250mm产线制备h40石油套管用钢及其制备方法)研究2250mm产线制备h40，其成本体系采用碳+锰铁设计思路，其产品厚度跨度为3.0-19.30mm，各项性能满足客户的要求，不足之处其成分设计未添加t i，且锰含量较高。

4、武利平等(武利平等，一种稀土铈微合金化生产h40钢的制备方法)分析

5、添加稀土对石油套管钢的性能及夹杂物的控制，不足之处是其添加稀土铈铁，提升产品综合性能，且成本偏高，未提及降锰加钛的成分元素的加入。

6、王少炳等(王少炳等，一种低成本j55级石油套管用钢及其生产方法和应用)介绍了低成本j55级石油套管用钢的力学性能满足客户要求，其成分采用c+s i+mn成分设计体系的生产工艺，不足之处是其成分设计中锰含量高，且未提及钛微合金作用。

7、总之，上述专利及文献所涉及的石油套管用h40钢的生产制备方法未能明确对3.0-12.0mm厚度产品钛微合金化下的钢带性能影响进行研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，通过优化成分设计及轧制工艺，生产出满足石油套管用h40热轧钢带，且产品成本低。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，所述石油套管用钢带的化学成分按重量百分比计为c：≤0.20％，s i：≤0.50％，mn：≤1.50％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，余量为fe和不可避免的杂质；其制备方法包括如下步骤：铁水预处理、转炉复合吹炼、lf精炼、连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制；

4、所述板坯加热步骤中，具体加热制度见下表：

5、

6、

7、所述粗轧轧制步骤中，所述粗轧采用3+5模式，粗轧开轧温度为1100～1130℃；

8、所述精轧轧制步骤中，精轧开轧中间坯厚度为50-65mm，采用大压下量轧制，有利于晶粒的细化，厚度为3.0-6.0mm终轧温度为880±15℃，厚度为＞6.0-10.0mm终轧温度为870±15℃，厚度为＞10.0-12.0mm终轧温度为860±15℃；

9、所述层流冷却和卷取步骤中，冷却采用“11”模式的层流冷却方式，冷却方式为隔一开一，所述冷却速度控制为33℃/s，所述成品厚度为≥3.00-6.00mm，钢板卷取温度620±15℃，成品厚度为＞6.00-10.00mm，钢板卷取温度600±15℃，成品厚度为＞10.00-12.00mm，钢板卷取温度580±15℃。

10、进一步的，所述石油套管用钢带的化学成分按重量百分比计为c：0.16～0.18％，si：0.10-0.20％，mn：0.50～0.70％，p：≤0.015％，s：≤0.005％，al t：0.020～0.050％，ti：0.027～0.037％，n≤40ppm，余量为fe和不可避免的杂质。

11、进一步的，连铸坯化学成分及重量百分含量为：c：0.16～0.17％，s i：0.13-0.20％，mn：0.50～0.70％，p：≤0.013％，s:≤0.005％，al t：0.020～0.050％，t i：0.025～0.035％，n≤38ppm，余量为fe和不可避免的杂质。

12、进一步的，所述石油套管的金相组织为铁素体+珠光体，其中晶粒度≥11.5级。

13、进一步的，所述石油套管满足如下要求：抗拉强度470-630mpa，屈服强度≥360mpa，伸长率≥20％，180°冷弯试验合格。

14、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

15、本发明以中碳锰钢为基础，通过控制钛微合金化元素，生产的产品涂效果良好，且由于冶炼中加入钛，所以需要控制钢水的氮含量，钛元素通过析出来细化晶粒。具有提高钢的强度和韧性的作用，本发明人发现采用本发明提供的原料成分及质量配比，同时结合控制轧制和控制冷却工艺，利用2250mm热轧生产线开发出石油套管用钢h40，具有良好的成型性能、焊接性和韧性，成功应用于石油套管领域，并具有以下有益效果：

16、本发明提供一种3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带及其生产制备方法，通过合理的成分设计，该热轧钢带含有t i：0.027～0.037％的微合金元素，显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度约11级，具有高强度、良好的焊接性和韧性等特点，适用于石油套管用钢。力学性能和工艺性能满足如下标准要求：屈服强度要求≥360mpa，抗拉强度要求470-630mpa，延伸率要求a≥20％，冲击功值akv2/j(10×10×55mm)≥34j。

技术特征：

1.一种3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，其特征在于：所述石油套管用钢带的化学成分按重量百分比计为c：≤0.20％，si：≤0.50％，mn：≤1.50％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，余量为fe和不可避免的杂质；其制备方法包括如下步骤：铁水预处理、转炉复合吹炼、lf精炼、连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制；

2.根据权利要求1所述的3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，其特征在于：所述石油套管用钢带的化学成分按重量百分比计为c：0.16～0.18％，si：0.10-0.20％，mn：0.50～0.70％，p：≤0.015％，s：≤0.005％，alt：0.020～0.050％，ti：0.027～0.037％，n≤40ppm，余量为fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，其特征在于：连铸坯化学成分及重量百分含量为：c：0.16～0.17％，si：0.13-0.20％，mn：0.50～0.70％，p：≤0.013％，s:≤0.005％，alt：0.020～0.050％，ti：0.025～0.035％，n≤38ppm，余量为fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，其特征在于：所述石油套管的金相组织为铁素体+珠光体，其中晶粒度≥11.5级。

5.根据权利要求1所述的3.0-12.0mm钛微合金化石油套管用h40钢带的制备方法，其特征在于：所述石油套管满足如下要求：抗拉强度470-630mpa，屈服强度≥360mpa，伸长率≥20％，180°冷弯试验合格。

技术总结本发明公开了一种3.0‑12.0mm钛微合金化石油套管用H40钢带的制备方法，所述石油套管用钢带的化学成分按重量百分比计为C：≤0.20％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.50％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括如下步骤：铁水预处理、转炉复合吹炼、LF精炼、连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；所述热连轧包括加热炉、粗轧轧制、精轧轧制。本发明通过优化成分设计及轧制工艺，生产出满足石油套管用H40热轧钢带，且产品成本低。技术研发人员：董磊,黄利,宿成受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5