一种经济型含稀土J55、K55钢级无缝油套管的制备方法与流程

本发明涉及材料冶金，尤其涉及一种经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法。

背景技术：

1、随着石油价格的不断提高，越来越多石油公司投入更多成本去开发更多油田，而我国作为石油需求大国，加大石油开采仍然是国家能源战略的主要方向。目前国内各大油田使用最多的产品是j55、k55、n80、p110，其中j55、k55钢级无缝油套管占国内市场的30％以上。api 5ct标准中j55和k55两个钢级屈服强度均为379mpa～552mpa，断后延伸率≥15％,而j55抗拉强度≥552mpa,k55抗拉强度≥552mpa高于j55抗拉强度，经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管通过优化化学成分配比、加入稀土提高材料的韧性和轧制工艺的不断优化等技术手段，实现一个材料同时可满足两个钢级力学性能的需求，吨钢预计可降低合金成本60元，在低成本、高强度的同时，具有良好塑韧性，且材料性能稳定。

2、经过检索，发现有三篇文献专利与本发明技术最为相关，具体内容分述如下：

3、经检索，相似的背景技术有：“一种低成本j55级石油套管用钢及其生产方法和应用”(专利申请号：202010300608.1)，与本发明的不同点在于：在成分设计上，本发明采用稀土c-mn钢微合金化设计理念，而检索的相似专利采用c-mn-nb微合金化设计理念，设计钢种不同；且满足钢级不同，检索专利仅能满足j55力学性能要求，申请专利可同时满足j55和k55两个钢级力学性能；另外生产工艺不同，检索专利仅仅适用于中厚板，而申请专利适用于无缝钢管；

4、经检索，相似的背景技术有：“一种j55级37mn5石油套管的炼钢方法”(专利申请号：200910072068.x)，与本发明的不同点在于：在成分设计上，本发明与检索的相似专利中c、mn化学元素要求含量不同，本专利采用稀土微合金化处理，本专利在具有良好的拉伸性能外，还具有良好冲击韧性；满足钢级不同，检索专利仅能满足j55力学性能要求，申请专利可同时满足j55和k55两个钢级力学性能，另外检索专利主要适用37mn5圆铸坯生产工艺，而申请专利适用于无缝钢管制备。

5、经检索，相似的背景技术有：“j55级低成本电阻焊石油套管用钢及其制造方法”(专利申请号：200910072068.x)，与本发明的不同点在于：在成分设计上，本发明采用c-mn兼稀土微合金化设计理念，而检索的相似专利采用c-mn-ti微合金化设计理念，化学成分不同；满足钢级不同，检索专利仅能满足j55力学性能要求，申请专利可同时满足j55和k55两个钢级力学性能；另外生产工艺不同，检索专利仅仅适用于中厚板，而申请专利适用于无缝钢管。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，可获铁素体+珠光体组织，在满足api 5ct标准要求力学性能外，其纵向20℃冲击功满足如下技术要求：≥21j；在具有稳定的力学性能和良好的韧性同时具有良好的经济性。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.38～0.41％、si 0.15～0.35％、mn 0.85～1.00％、v 0.06～0.08％、al 0.005～0.050％、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％；

4、钢的冶炼过程包括：铁水预处理→转炉冶炼→lf精炼→vd脱气→圆坯连铸；其中：

5、来料铁水首先进行铁水预处理，采用kr搅拌方法脱硫，铁水中硫含量脱去90％以上，供转炉炼钢铁水硫含量低至0.020％；转炉炉顶吹氧的同时向炉底吹入氮气、氩气进行复吹搅拌，实现脱磷、脱硫、合适的出钢碳、出钢温度、低的含氧量等冶炼目标，采用单渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标：p≤0.015％、s≤0.004％；lf炉外精炼过程中喂入适量钙线，喂丝后软吹时间≥10分钟；lf炉外精炼完成脱氧、脱硫、成分控制、温度控制、控制夹杂物等冶金功能，在lf后vd前按照每100t钢水喂入50kg的稀土铈铁合金，软吹时间8～10min，vd真空度≤0.10kpa，深真空时间12min～15min；连铸过程采用保护浇注，采用电磁搅拌和末端电磁搅拌工艺，钢水的过热度控制在5～30℃以内，采用恒拉速控制工艺，起步拉速为0.5m/s，横定拉速度控制在1.4～1.7m/min，可以提高连铸坯的质量，管坯采用堆垛缓冷；

6、轧制过程包括：圆坯→锯切→加热→穿孔→轧管→张力减径→冷床冷却；其中：

7、管坯加热温度为1240℃～1270℃；圆坯穿孔温度为1200℃～1250℃；钢管轧制温度为1050℃～1150℃；终轧温度≥780℃。

8、进一步的，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.41％、si 0.24％、mn1.00％、v 0.06％、al 0.045％、p 0.007％、s 0.004％和re 0.0012％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

9、进一步的，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.38％、si 0.24％、mn0.86％、v 0.07％、al 0.030％、p 0.007％、s 0.004％和re 0.0021％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

10、进一步的，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.39％、si 0.30％、mn0.95％、v 0.06％、al 0.025％、p 0.010％、s 0.003％和re 0.0034％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

11、进一步的，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.40％、si 0.28％、mn0.80％、v 0.08％、al 0.015％、p 0.009％、s 0.003％和re 0.0047％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

12、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

13、1、本发明经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管材料，通过c-mn兼稀土微合金化降低了mn合金含量同时取代了贵重合金cr、ti等合金元素，降低j55\k55钢级无缝油套管合金成本，同时可满足两个钢级力学性能要求。

14、2、本发明的含含稀土j55、k55钢级无缝油套管材料，通过加入稀土铈铁合金，起到净化晶界作用，降低了碳化物对冲击韧性的影响，不需要通过正火处理，轧态下在保证材料强度的同时，材料具有良好的的韧性。

技术特征：

1.一种经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，其特征在于，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.38～0.41％、si 0.15～0.35％、mn0.85～1.00％、v 0.06～0.08％、al 0.005～0.050％、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％；

2.根据权利要求1所述的经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，其特征在于，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.41％、si 0.24％、mn 1.00％、v 0.06％、al 0.045％、p 0.007％、s 0.004％和re 0.0012％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

3.根据权利要求1所述的经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，其特征在于，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.38％、si 0.24％、mn 0.86％、v 0.07％、al 0.030％、p 0.007％、s 0.004％和re 0.0021％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

4.根据权利要求1所述的经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，其特征在于，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.39％、si 0.30％、mn 0.95％、v 0.06％、al 0.025％、p 0.010％、s 0.003％和re 0.0034％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

5.根据权利要求1所述的经济型含稀土j55、k55钢级无缝油套管的制备方法，其特征在于，所述无缝油套管化学成分质量百分数为：c 0.40％、si 0.28％、mn 0.80％、v 0.08％、al 0.015％、p 0.009％、s 0.003％和re 0.0047％，其余为fe和微量杂质，质量分数共计为100％。

技术总结本发明公开了一种经济型含稀土J55、K55钢级无缝油套管的制备方法，化学成分质量百分数为：C 0.38～0.41％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.85～1.00％、V 0.06～0.08％、Al 0.005～0.050％、P≤0.015％、S≤0.005％和RE 0.001～0.005％，其余为Fe和微量杂质；钢的冶炼过程包括：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸；轧制过程包括：圆坯→锯切→加热→穿孔→轧管→张力减径→冷床冷却。本发明可获铁素体+珠光体组织，其纵向20℃冲击功满足如下技术要求：≥21J；在具有稳定的力学性能和良好的韧性同时具有良好的经济性。技术研发人员：魏淼,张行刚,米永峰,姜海龙,贾冬梅,赵晓峰,余泽金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：2024/6/13