[發明專利]一種石油鉆機游吊系統用鑄鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200710018444.8
• 申請日: 2007-07-25
• 公開（公告）號: CN101121994A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 武占學;王高社
• 申請（專利權）人: 寶雞石油機械有限責任公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C33/04;B22D37/00;C21D9/00;C21D1/28;C21D3/06;C21D1/18
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所
• 代理人: 李鳳岐;席樹文

技術領域

本發明涉及一種石油鉆機游吊系統用鑄鋼及其制造方法。

背景技術

隨著石油鉆采設備市場國際化，對石油鉆機性能提出了更高的要求，鉆采設備性能必須符合Spec?API?8C的要求。鉆機游吊系統的主要提升設備大鉤、水龍頭是鉆機受負荷的關鍵部件，因其材料及力學性能要求極其嚴格，已成為鉆機生產的“瓶頸”問題，嚴重阻礙了的石油鉆采機械設備快速發展。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種石油鉆機游吊系統用鑄鋼及其制造方法，具有鑄造性能好、低溫沖擊韌性高、淬透性和焊接性能良好的特性，完全滿足了石油鉆機游吊系統主要提升設備大鉤、水龍頭的使用要求。

本發明按照石油鉆機游吊系統主要提升設備大鉤、水龍頭的力學性能和實際使用要求，通過加入鎳、鉬、鉻、釩、硼和適量稀土硅等，設計成一種新鋼種材料。C元素是強化鋼材的最有效元素，但考慮到鑄件可能出現的焊接失效問題，故把C含量控制在0.30％以下；Ni的加入是為了提高鋼的強韌性能，也考慮到Ni對低溫韌性的良好作用；Mn、Cr元素雖主要起固溶強化作用，但從資源條件和成本節約方面我們提出了高Mn低Cr的思想；Mo的加入是為了提高鋼的淬透性；為了控制鋼中夾雜物的含量，減少鑄鋼件的“冷脆性”和“熱脆性”，P、S元素均要求控制在0.025％以下，這一切都為實現新鋼種具有良好的力學性能提供了必要條件。

本發明由下述wt％的成份組成：C?0.24-0.30，Ni?1.35-1.65，Mo?0.20-0.30，Cr?0.55-0.85，Mn?0.60-1.00，Si?0.20-0.40，S≤0.025，P≤0.025，余量為Fe。

本發明制造方法：

①在電爐精煉末期加0.1-0.15％的釩鐵細化晶粒，加0.003-0.006％的硼鐵提高鋼的淬透性，加0.05-0.15％的稀土硅對夾雜的形態進行變質改性處理。

②澆注時采用吹氣式滑動水口吹入惰性氣體均勻成分和溫度，凈化鋼水，并引流澆注鋼水成型。

③澆注成形后的毛坯在900℃±10℃保溫正火4-5小時，冷卻至300℃±10℃時熱切冒口，冒口熱切完后，立即加熱至620℃～660℃保溫25-48小時后空冷，進行高溫去氫處理。

④鑄件打磨完后進行二次正火處理，在900℃±10℃保溫正火3-4小時后空冷。

⑤對鑄件進行熱處理，對二次正火后的鑄件先加熱至880±10℃保溫4-5小時后淬水；然后再加熱至680±10℃保溫8-9小時后空冷。

⑥可在二次正火處理前對鑄件缺陷進行預熱補焊，預熱溫度為300℃±10℃，鑄件補焊完后，加熱至350℃±10℃保溫2-3小時進行消氫處理。

本發明具有的優點和有益效果：

1、本發明具有鑄造性能好、低溫沖擊韌性高、淬透性和焊接性能良好的特性，完全滿足了石油鉆機游吊系統主要提升設備大鉤、水龍頭的使用要求。

2、本發明經雙基爾試塊和8個規格的等效圓試塊取樣進行力學性能測試表明，其力學性能指標遠遠高于Spec?API?8C的要求。

具體實施方式

冶煉工藝：根據設計的化學成分，精選爐料，在電孤爐內冶煉，氧化溫度≥1580℃。在煉鋼的還原期保持白渣精煉的同時，在出鋼前5-10分鐘調整化學成分至規格范圍內，先加Si-Fe后，再加0.1-0.15％的釩鐵細化晶粒，加0.003-0.006％的硼鐵提高鋼的淬透性，推渣攪拌均勻。出鋼前5分鐘左右，加0.05-0.15％的稀土硅對夾雜的形態進行變質改性處理，確保化學成分在控制范圍內。出鋼溫度1610℃～1630℃。

澆注工藝：采用吹氣式滑動水口吹入惰性氣體氬氣，均勻成分和鋼水溫度，去除氣體和夾雜，并引流澆注成形。砂型澆注后保溫72小時脫模去砂。

清切工藝：鑄件打箱落砂后，毛坯直接進窯正火，在900℃保溫5小時后空冷。在正火之前不許進行噴砂、切割冒口等工作。正火結束后，在300℃左右熱切冒口。冒口熱切完后，立即趁熱進電窯加熱至620℃-660℃保溫36小時以上空冷，進行高溫去氫處理。然后清除鑄件上的粘砂、夾雜物、澆冒口殘留等缺陷，并對鑄件非加工面打磨。必要時可對鑄件缺陷預熱補焊，預熱溫度為300℃，鑄件補焊完后，加熱至350℃保溫2小時進行消氫處理。鑄件打磨完成后進行二次正火處理，加熱900℃保溫3小時后空冷，二次正火后的鑄件應進行噴丸處理，除凈氧化皮。