摘要：为消除或减轻J55石油套管用钢带状组织，通过热轧试验研究变形温度、终轧温度、奥氏体未再结晶区压 下率、轧后至卷取温度前冷速以及卷取温度等，对J55石油套管用钢带状组织影响规律。研究结果表明，随着变形 温度的提高，金相组织中带状组织呈逐渐减弱趋势，而且终轧温度较高可以减少带状组织的产生。采用奥氏体未再 结晶区大压下制度，不仅可以明显减少带状组织的产生，还可以细化晶粒。适当加大终轧后冷却速度，可消除或减 轻铁素体+珠光体的带状组织。卷取温度对带状组织的消除或减轻无显著影响，建议适当降低卷取温度，以保证层 流冷却的加速冷却。

关键词：J55石油套管；带状组织；变形温度；压下率；卷取温度

石油套管用钢J55是石油、天然气开采过程中 的重要材料[1]，根据其使用环境与失效形式，石油 套管的性能要求为钢质纯净、高强韧性、高螺纹连 接强度和高抗挤毁性、低的韧脆转变温度、良好的 成型性能和焊接性能、较低的带状组织等[2]。由于
J55石油套管用钢需要做弹性压扁试验，若含有大 量的沿轧制方向形成的带状组织[3]，极易导致后续 的加工中钢管和焊缝开裂。低碳锰钢中的带状组织 是树枝状偏析和杂质元素直接导致的结果[4]，钢带 表面的带状组织也易引起冷弯裂纹[5]，对钢的力学 性能、变形过程和断裂行为、断口形貌等均有显著 影响[6]，而通过调整终轧温度、在奥氏体区大变形 以及轧后的冷却工艺，可明显消除和减轻钢中的带 状组织[7—9]。因此，为消除或减轻J55石油套管用钢 带状组织，本文通过热乳试验研究了变形温度、终 轧温度、奥氏体未再结晶区的压下率、轧后至卷取 温度前冷速，以及卷取温度等对J55石油套管用钢 带状组织影响规律。

1实验材料及实验方法

实验选用7块某钢铁公司供热轧厂中间坯，并 分别编号为Jl、J2 1、J2、J3、J4、J5、J6,中间坯 厚36. 5mm、宽47. 5mm,其金相组织如图1所不， 晶粒度6. 9，带状组织评级4.0。
图I .155石油套管用钢中间坯的金相组织
Fig. 1 The bar structure of J55 oil casing

将中间坯在箱式电阻炉分别加热到11 oo’c、 113(TC、1200"C,并在炉内保温lOmin后开轧，终轧 温度分别为91CTC、870-C、840X：、81CTC，采用两种轧 后冷却方式，即空冷至卷取温度后开始缓慢冷却和喷 水急冷至卷取温度后开始缓慢冷却，卷取温度分别为 630 C、59(TC。采用 5 道次压下（36. 5mm—21mm— llmm-*1 6. Smm—13. 7mm —3mm)和 6 道次压下 (36. 5—21mm—llmm—»"6. 5mm—»-4. 5mm—3. 5mm —3mm)制度，并且由第3道次开始，将轧制温度控 制在95CTC以下。衣1为控轧控冷工艺过程及轧后 J55石油套管用钢组织性能结果。

注:空冷轧后在空气中冷却至卷取温度后，炉内缓冷; 水冷-终轧后水冷至卷取温度后，炉内缓冷。
2实验结果分析与讨论

2. 1变形温度对J5S石油套管用钢带状组织的影响

图2为试样J1经控轧控冷后纵截面金相组织， 其组织特征为等轴晶粒+带状组织，带状组织0.5 级，晶粒度11. 4级。图3为试样J5经控轧控冷后 纵截面金相组织，其组织特征为少量贝氏体+少量 带状组织，带状组织1. 0级，晶粒度11. 1级。图4 为试样J6经控轧控冷后纵截面的金相组织，其组织 特征为等轴晶粒+带状组织，带状组织3.0级，晶 粒度11. 5级。由图2、图3和图4比较可知，在其 他工艺参数基本不变的情况下，试样J6变形温度 (开乳温度110CTC、终轧温度84CTC)明显低于J1 变形温度（开轧温度]130’C、终轧温度87CTC)和 J5变形温度（开轧温度1200'C、终轧温度91CTC)， 且随着变形温度的提高，金相组织中带状组织呈逐 渐减弱趋势，其中J5试样中带状组织最轻，说明低 温变形工艺不利于消除或减轻带状组织。

低温变形工艺不利于消除以及减轻带状组织有 两方面原因，一方面，较高温变形意味着需要提高 坯料加热温度并延长加热时间，使得钢在凝固时容 易形成枝晶偏析的溶质元素（如Mn元素等）、残余碳 化物发生均匀扩散，实现均匀奥氏体化，同时使奥氏 体的晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度，从而减轻开 轧前坯料的原始带状组织，以达到减轻或消除热轧板 带状组织的目的。另一方面，粗轧阶段在奥氏体区 发生高温大变形和再结晶软化可以有效细化晶粒， 减轻带状组织，并且对在相变前形成合适的畸变结 构也很重要。但是，过高的变形温度将导致应力累 积效应的损失，促进晶粒迅速长大，不利于细化晶 粒，相反，变形温度过低，变形组织中再结晶软化 过程不充分，将会留下很多的回复结构。

图5为试样J2-1经控轧控冷后纵截面的金相组 织，其组织特征为等轴晶粒+带状组织，带状组织

1.5级，晶粒度11. 6级。图6为试样J2经控轧控冷 后纵截面的金相组织，带状组织2级，晶粒度10. 8 级。由图5和图6比较可知，终轧温度不同（J2-1
图6试样J2纵截面的金相组织

这是由于终轧温度不间（温度区间为80CTC‰900*0,改变了乳后奥氏体晶粒尺寸，从而终轧温 度对带状组织有显著的影响，但带状组织变化规律 不一。由于碳钢轧后带状组织中的带间距S随轧制 总压下率e的增大而减小，二者间的关系为〔9]:

终轧温度影响的轧后奥氏体晶粒尺寸可用相对 晶粒尺寸&表示，且与富锰带带间距S和转变后铁 素体平均晶粒直径关系为：
(2)
文献[8]研究表明，当&<_0.4时，终轧温度 越低，带状组织减轻；当&>一0.4时，终轧温度 越髙，带状组织减轻。本文研究试样J2-1和J2晶 粒尺寸在6^m以上，带状组织中富锰带带间距S‰4pm，代入式(2〉，则&> — 0.4，因此，对于J55热乳 石油套管用钢，终轧温度越高，越有利于减轻并消除 带状组织。考虑到后续提高终轧后冷却速度能够减 轻甚至消除带状组织，可以适当提高终轧温度。