專利名稱：：一種n80鋼管用管坯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于管坯
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及N80級管坯及其制造方法。
背景技術(shù)：
：根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)要求，N80級石油鋼管(包括套管和油管)除硫、磷含量外，對其它化學(xué)成分不作要求，只規(guī)定了力學(xué)性能指標(biāo)(如屈服強(qiáng)度552758MPa，抗拉強(qiáng)度不小于689MPa，縱向V型沖擊功不小于23J，橫向V型沖擊功不小于15J)，對是否進(jìn)行熱處理也未作規(guī)定。因此，各鋼廠一般都通過設(shè)計(jì)不同的化學(xué)成分組合的管坯來滿足對鋼管性能的要求，或者通過正火或正火+回火等熱處理手段在由管坯制造鋼管過程中改善力學(xué)性能，以滿足API標(biāo)準(zhǔn)的要求。公開號為CN1088998A的專利介紹了一種利用微鈣合金化原理設(shè)計(jì)的高韌性高強(qiáng)度石油鋼管用管坯，其化學(xué)成分為(wt%)C:0.250.50，Si:0.150.35，Mn:1.01.4，Cr:0.30.6，Al:0.010.05，Ca:0.005，以及少量Cu、Mo、Ni，特征是采用Cr強(qiáng)化手段，配合Ca處理改善鋼的夾雜物形貌以提高韌性。公開號為CN101020986A的專利介紹了一種非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)N80鋼級管坯及其工藝，其設(shè)計(jì)的化學(xué)成分為(wt%)C:0.340.38，Si:0.250.35，Mn:1.651.85，V:0.080.12，N:0.01300.0145，Ti:0.0150.025，Al:0.020.05，其特征是采用V、N微合金化方式來提高鋼的強(qiáng)度。公開號為CN1940368A的專利介紹了一種N80-1外加厚油管管坯及其制造方法，其化學(xué)成分為(wt%)C:0.320.42，Si:0.20.7，Mn:1.201.65，V:0.050.20，N:0.0100.025，特征也是采用V、N微合金化方式來提高鋼的強(qiáng)度。公開號為CN1502425A的專利介紹了一種高性能無縫鋼管的制造方法，其管坯化學(xué)成分為(wt%)C:0.220.40，Si:0.10.5，Mn:1.02.0，V:0.050.25，N:0.0150.030，Al:0.0050.05，還可加入Mo、Nb、Ti等合金元素，其特征是采用了多元微合金元素組成來達(dá)到強(qiáng)化的目的。公開號為CN1532300A專利介紹了一種非調(diào)質(zhì)無縫鋼管，其管坯化學(xué)成分為(wt%)C:0.100.20，Si:0.050.10，Mn:0.52.5，Cr:0.51.5，V:0.030.30，N:0.0010.020，Al:0.0030.10，此外可以添加Ni、Mo、Cu、B中的l種或2種，Ti、Nb中的l種或42種，特征也是采用了多元微合金元素組成來達(dá)到強(qiáng)化的目的。從以上公布專利的管坯化學(xué)成分設(shè)計(jì)原理來看，可分為兩類，一是以V、N微合金化技術(shù)為主的，除常規(guī)元素外基本不含其它強(qiáng)化元素，如公開號CN101020986A和CN1940368A專利；另一類是含Cr的多元合金化方案，其中可以含V、N、Cu、Mo、Ni、B、Ti、Al、Nb等中的l種或幾種，如公開號CN1088998A和CN1532300A專利。因此可以看出N80級石油管只通過管坯化學(xué)成分的優(yōu)化組合，取消后部熱處理同樣可以達(dá)到鋼管規(guī)定的力學(xué)性能要求，即采用所謂的非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)N80級石油管已成為發(fā)展趨勢。但目前還未出現(xiàn)化學(xué)成分簡單、成本低并同時(shí)具有較高性能的非調(diào)質(zhì)N80級管坯。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種成本低并且具有較高性能的N80級鋼管用管坯。本發(fā)明的N80級鋼管用管坯的化學(xué)成分(wt%)為C:0.360.41%，Si:0.300.50%，Mil:1.601.80%，V:0.060.12%，Nb:0.030.05%，Ti:0.010.04%，其余為Fe和雜質(zhì)；雜質(zhì)為P、S等。本發(fā)明通過V、Nb固溶析出原理和復(fù)合強(qiáng)化手段提高了N80級鋼管用管坯的性能，使其在熱軋狀態(tài)滿足API標(biāo)準(zhǔn)要求，軋制得到的鋼管達(dá)到大規(guī)格非調(diào)質(zhì)N80級鋼管的性能要求。此外本發(fā)明的管坯簡化了合金元素組成(減少了N元素的添加)，降低了成本較高的V元素含量，大大降低了生產(chǎn)成本，屬于低成本N80級鋼管用管坯。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供上述N80級石油鋼管用管坯的制造方法。具體包括以下步驟a、轉(zhuǎn)爐冶煉以脫硫鐵水為原料冶煉，終點(diǎn)碳》0.05%，出鋼溫度》167(TC，出鋼初期加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，然后加入合金調(diào)整鐵水成分，出鋼時(shí)間》4min;出鋼完后進(jìn)行鋼包吹氬，氬氣流量以控制鋼液不大翻為宜，同時(shí)向鋼液內(nèi)喂A1線進(jìn)行二次脫氧，以盡可能降低鋼液氧活度。b、爐外精煉通過鋼包底部吹氬的初步精煉去除夾雜和脫氣；鋼水進(jìn)入LF工位后，先加熱化渣，然后加高堿度精煉渣進(jìn)行精煉，再加熱至鋼水溫度為16001615i:時(shí)出站；鋼水提升氬氣流量至12001400NL/min進(jìn)行真空處理》12min，加入合金調(diào)整鋼水成分，均勻化時(shí)間》5min，結(jié)束時(shí)鋼水溫度控制為15701585"C。c、大方坯連鑄采用大方坯連鑄機(jī)全程保護(hù)澆鑄，中包目標(biāo)溫度15301550°C，鑄坯拉速0.40.7m/min，目標(biāo)拉速O.6m/min。5d、大規(guī)格管坯軋制連鑄坯加熱至1260130(TC，均熱溫度12401280。C，軋制成所需規(guī)格的圓管坯，熱鋸切、軋制圓鋼后堆垛緩冷即得。進(jìn)一步的，步驟a脫硫鐵水成分為C:4.73%、Si:0.134%、Mn:0.24%、P:0.067%、S:0.018%、其余為Fe。鐵水入爐時(shí)溫度為1235。C，脫氧劑成分為FeSi:15%、CaC2:85%。所述合金為Fe-Mn、Si-Mn、Fe-V、Fe-Nb合金等。二次脫氧時(shí)A1線用量為300米。步驟b高堿度精煉渣成分為CaO:65%、A1203:1%、Si02:4%、MgO:3%、CaF2:10%，用量為700900kg。鋼水真空處理時(shí)真空度小于3mbar的處理時(shí)間應(yīng)大于10min。步驟c鑄坯斷面尺寸為360mmX450mm。澆鑄過程采用結(jié)晶器電磁攪拌，電磁攪拌參數(shù)為600A，2.4Hz，采用動(dòng)態(tài)輕壓下模式。步驟d加熱器為蓄熱步進(jìn)式加熱爐。本發(fā)明方法采用大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH真空處理、大方坯連鑄和大型型鋼軋機(jī)軋制大規(guī)格圓管坯(最大小350mm)，可以滿足大規(guī)格無縫鋼管生產(chǎn)的需要。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的釩鈮微合金化非調(diào)質(zhì)N80級石油管用管坯采用以下工藝流程制造轉(zhuǎn)爐冶煉一爐后吹氬一LF精煉一RH真空處理一大方坯連鑄一步進(jìn)式加熱爐加熱連鑄坯一軋制成材。實(shí)施例l非調(diào)質(zhì)N80級石油管用管坯的制造轉(zhuǎn)爐冶煉采用脫硫鐵水為原料進(jìn)行鋼的冶煉，鐵水重量為135噸，入爐鐵水成分為C:4.73%、Si:0.134%、Mn:0.24%、P:0.067%、S:0.018%、其余為Fe，入爐鐵7K溫度為1235。C。冶煉結(jié)束時(shí)的終點(diǎn)C為0.082。/。，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1695'C，出鋼初期根據(jù)出鋼碳含量加入200400kg的Pl脫氧劑(成分為FeSi:15。/0、CaC2:85%)進(jìn)行預(yù)脫氧，出鋼到l/3時(shí)依次加入Fe-Mn、Si-Mn、Fe-V、Fe-Nb、Fe-Ti合金，出鋼到2/3時(shí)加完，出鋼時(shí)間2;4min。出鋼完后進(jìn)行鋼包吹氬，氬氣流量以控制鋼液不大翻為宜，同時(shí)向鋼液內(nèi)喂300米A1線進(jìn)行二次脫氧，以盡可能降低鋼液氧活度。爐外精煉精煉工藝包括鋼包吹氬，LF精煉，RH真空脫氣處理。通過初步精煉(鋼包底部吹氬)脫氣并去除夾雜；鋼水進(jìn)入LF工位后，先加熱化渣，然后加800kg高堿度精煉渣(成分為CaO:65%、A1203:1%、Si02:4%、MgO:3%、CaF2:10%、其它17%)進(jìn)行精煉，再力口熱，出站時(shí)鋼水溫度為1613'C。鋼水進(jìn)入RH真空脫氣工位進(jìn)行鋼液脫氣和成分微調(diào)。提升氣體氬氣流量為1235NL/min，真空純處理時(shí)間為13min，真空度《3mbar的處理時(shí)間為10.5min。真空處理后期加入合金對成分進(jìn)行調(diào)整，均勻化時(shí)間為6min。真空處理結(jié)束后鋼水溫度為1582。C。大方坯連鑄采用鑄坯斷面尺寸為360mmX450mm的大方坯連鑄機(jī)澆注。全程保護(hù)澆鑄。中包目標(biāo)溫度15301550°C，鑄坯拉速0.40.7m/min，目標(biāo)拉速O.6m/min，采用中低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣(成分為Si02:33%、CaO:35%、A120:5%、F—:10%、MgO:8%、C:5%、其它4%)以保證鑄坯表面質(zhì)量。澆鑄過程采用結(jié)晶器電磁攪拌，參數(shù)為600A，2.4Hz，采用動(dòng)態(tài)輕壓下模式。大規(guī)格管坯軋制采用蓄熱步進(jìn)式加熱爐對連鑄坯進(jìn)行加熱，加熱溫度128(TC，均熱溫度1265'C，大型950軋機(jī)軋制成材，軋制規(guī)格4)350mm圓鋼。熱鋸機(jī)鋸切定尺，臺架冷卻方式收集。制得的管坯產(chǎn)品特征如下表1產(chǎn)品除鐵外還含有以下化學(xué)成分/時(shí)％cSiPSNbTi0.370.401.660.0170.0040.080.040.026制得產(chǎn)品的化學(xué)成分在所述N80級鋼笠'州笠'坯的化學(xué)成分范M內(nèi)，符合要求。表2低倍評級/級類別一般疏松中心疏松中間裂紋中心裂紋其它'產(chǎn)品評級1.01.01.51.0無技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求<2.0<2.0<2.0<2.0無*其它是指低倍缺陷，如縮孔、白點(diǎn)等。從低倍評級結(jié)果《-，制得產(chǎn)品的低倍評級完全滿足貸坯技術(shù)條件的要求，表明貸坯質(zhì)量良好。表3非金屬夾雜評級/級類別A類B類c類D類產(chǎn)品評級0.50.51.00.5技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求<1.5<2.0<2.0<2.0由表3可以^出制得的貸坯非金屬夾雜評級均滿足技術(shù)要求，表明鋼質(zhì)純凈，內(nèi)部質(zhì)量良好，滿足生產(chǎn)人規(guī)格無縫鋼貸的要求。前述制得的貸坯產(chǎn)品可以釆州常規(guī)生產(chǎn)方法進(jìn)一步得到人規(guī)格非調(diào)質(zhì)N80級無縫鋼貸，其力學(xué)性能指fe均符合APlfe準(zhǔn)要求。7實(shí)施例2轉(zhuǎn)爐冶煉采用脫硫鐵水為原料進(jìn)行鋼的冶煉，鐵水重量為138噸，入爐鐵水成分為C:4.30%、Si:0.37%、Mil:0.22%、P:0.063%、S:0.022%、其余為Fe，入爐鐵水溫度為1334°C。冶煉結(jié)束時(shí)終點(diǎn)C為0.06。/。，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1705'C，出鋼初期根據(jù)出鋼碳含量加入200400kg的Pl脫氧劑(成分為FeSi:15。/0、CaC2:85%)進(jìn)行預(yù)脫氧，出鋼到l/3時(shí)依次加入Fe-Mn、Si-Mn、Fe-V、Fe-Nb、Fe-Ti合金，出鋼到2/3時(shí)加完，出鋼時(shí)間2;4min。出鋼完后進(jìn)行鋼包吹氬，氬氣流量以控制鋼液不大翻為宜，同時(shí)向鋼液內(nèi)喂300米A1線進(jìn)行二次脫氧，以盡可能降低鋼液氧活度。爐外精煉精煉工藝包括鋼包吹氬，LF精煉，RH真空脫氣處理。通過初步精煉(鋼包底部吹氬)脫氣并去除夾雜；鋼水進(jìn)入LF工位后，先加熱化渣，然后加800kg高堿度精煉渣(成分為Ca0:65%、A1203:1%、Si02:4%、Mg0:3%、CaF2:10%、其它17%)進(jìn)行精煉，再力口熱。出站時(shí)鋼水溫度為1615'C。鋼水進(jìn)入RH真空脫氣工位進(jìn)行鋼液脫氣和成分微調(diào)。提升氣體氬氣流量為1230NL/min，真空純處理時(shí)間為14min，真空度《3mbar的處理時(shí)間為llmin。真空處理后期對成分進(jìn)行調(diào)整，合金加入后均勻化時(shí)間為5min。真空處理結(jié)束后鋼水溫度為158(TC。大方坯連鑄采用鑄坯斷面尺寸為360mmX450mm的大方坯連鑄機(jī)澆注。全程保護(hù)澆鑄。澆鑄過程采用結(jié)晶器電磁攪拌，參數(shù)為600A，2.4Hz，目標(biāo)拉速0.6m/min，采用中低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣(成分為Si02:32%、Ca0:37%、A1203:4%、F—:10%、MgO:8%、C:5%、其它4%)以保證鑄坯表面質(zhì)量。大規(guī)格管坯軋制采用蓄熱步進(jìn)式加熱爐對連鑄坯進(jìn)行加熱，加熱溫度1285'C，均熱溫度126(TC，大型950軋機(jī)軋制成材，軋制規(guī)格4)350mm圓鋼。熱鋸機(jī)鋸切定尺，臺架冷卻方式收集。制得的管坯產(chǎn)品特征如下表4產(chǎn)品除鐵外還含有以下化學(xué)成分ArtW<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5低倍評級/級<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>*其它是指低倍缺陷，如縮孔，白點(diǎn)等。從低倍評級結(jié)果看，制得產(chǎn)品的低倍評級完全滿足管坯技術(shù)條件的要求，表明管坯質(zhì)量良好。表6非金屬夾雜評級/級<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表6可以看出制得管坯的非金屬夾雜評級均滿足技術(shù)要求，表明鋼質(zhì)純凈，內(nèi)部質(zhì)量良好，滿足生產(chǎn)大規(guī)格無縫鋼管的要求。前述制得的管坯產(chǎn)品可以采用常規(guī)生產(chǎn)方法進(jìn)一步得到大規(guī)格非調(diào)質(zhì)N80級無縫鋼管，其力學(xué)性能指標(biāo)均符合API標(biāo)準(zhǔn)要求。權(quán)利要求權(quán)利要求1N80級鋼管用管坯，其特征在于管坯的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)為C0.36～0.41％，Si0.30～0.50％，Mn1.60～1.80％，V0.06～0.12％，Nb0.03～0.05％，Ti0.01～0.04％，其余為Fe和雜質(zhì)。2權(quán)利要求1所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于包括以下步驟a、轉(zhuǎn)爐冶煉以脫硫鐵水為原料冶煉，終點(diǎn)碳O.03%0.25%，出鋼溫度1650175(TC，出鋼初期加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，然后加入合金調(diào)整鐵水成分，出鋼時(shí)間》4min;出鋼完后進(jìn)行鋼包吹氬，同時(shí)向鋼液內(nèi)喂A1線進(jìn)行二次脫氧；b、爐外精煉通過鋼包底部吹氬初步精煉去除夾雜和脫氣；鋼水進(jìn)入LF電加熱工位后，先加熱化渣，然后加高堿度精煉渣進(jìn)行精煉，再加熱至鋼水溫度為16001615i:時(shí)出站；鋼水進(jìn)入RH真空處理工位進(jìn)行真空處理1215min，采用提升氬氣流量為12001400NL/min，其間加入合金調(diào)整鋼水成分，均勻化時(shí)間510min，真空處理結(jié)束時(shí)鋼水溫度控制為15701585。C;c、大方坯連鑄采用大方坯連鑄機(jī)全程保護(hù)澆鑄，中包目標(biāo)溫度15301550°C，鑄坯拉速0.40.7m/min，目標(biāo)拉速O.6m/min;d、大規(guī)格管坯軋制連鑄坯加熱至1260130(TC，均熱溫度12401280。C，軋制成所需規(guī)格的圓管坯，經(jīng)熱鋸切、堆垛緩冷即得。3根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于步驟a脫硫鐵7K成分為C:4.73%、Si:0.134%、Mn:0.24%、P:0.067%、S:0.018%、其余為Fe。4根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于步驟a鐵水入爐時(shí)溫度為12301500。C，脫氧劑成分為FeSi:15%、CaC2:85%，二次脫氧時(shí)A1線用量為200300米。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于:步驟b高堿度精煉渣的主要成分為CaO:65%、'化03:1%、Si02:4%、MgO:3%、CaF2:10%，用量為700900kg。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于:鋼水真空處理時(shí)，真空度《3mbar的處理時(shí)間為1015min。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于:步驟c鑄坯斷面尺寸為360mmX450mm。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于:步驟c澆鑄過程采用結(jié)晶器電磁攪拌，電磁攪拌參數(shù)為600A，2.4Hz。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述N80級鋼管用管坯的制造方法，其特征在于:步驟d加熱器為蓄熱步進(jìn)式加熱爐。全文摘要本發(fā)明屬于管坯
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及N80級鋼管用管坯及其制造方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本較低并具有較高性能的大規(guī)格非調(diào)質(zhì)N80級鋼管用管坯，其化學(xué)成分(wt％)為C0.36～0.41％，Si0.30～0.50％，Mn1.60～1.80％，V0.06～0.12％，Nb0.03～0.05％，Ti0.01～0.04％，其余為Fe和雜質(zhì)，制造方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、大方坯連鑄和大規(guī)格管坯軋制步驟。本發(fā)明的管坯在熱軋狀態(tài)滿足API標(biāo)準(zhǔn)要求，軋制得到的鋼管達(dá)到非調(diào)質(zhì)N80級鋼管的性能要求。文檔編號C22C38/14GK101487098SQ20091030049公開日2009年7月22日申請日期2009年2月20日優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日發(fā)明者代華云,曾建華,柯曉濤,鄧通武,永陳,雷秀華申請人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀枝花鋼鐵(集團(tuán))公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司