[發(fā)明專利]一種微合金化高強度高韌性地質(zhì)鉆探用鋼及其生產(chǎn)工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210508073.2
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102994895A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許加陸;趙陽;王日紅;李立凱;劉憲民;趙新春
• 申請（專利權(quán)）人: 中天鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/28;C21C5/52;C21C7/064;C21C7/06;C21C7/10
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼鐵行業(yè)中的合金鋼，具體地說是一種微合金化高強度高韌性地質(zhì)鉆探用鋼及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

地質(zhì)鉆探用鋼的工作條件苛刻，地質(zhì)鉆探用鋼在鉆進過程中，承受巨大的扭、壓、彎、拉、震動等復(fù)雜的交變應(yīng)力，所以對他的綜合機械性能要求較高，地質(zhì)鉆探用鋼主要用于生產(chǎn)鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管，鋼級（鋼種）主要有：DZ40（50Mn）、DZ50(40Mn2)、DZ55（40Mn2Mo）、DZ60（45MnMoB）、DZ65（27MnMoVB）等。

隨著金剛石鉆進技術(shù)在深層鉆探方面的成功應(yīng)用和鉆探深度的不斷增加，對地質(zhì)鉆探用鋼的強度和韌性提出了更高的要求，另外，隨著在復(fù)雜、破碎地層中進行鉆探施工比例的增加，目前DZ55以上高強度級別的地質(zhì)鉆探用鋼需求量越來越大。傳統(tǒng)的DZ55以上高鋼級地質(zhì)管用鋼采用加Mo元素和進行鋼的調(diào)質(zhì)處理來提高強度和韌性，由于鋼中增加貴重的Mo元素和鋼需要進行調(diào)質(zhì)處理，大大增加鋼的生產(chǎn)成本。

為了適應(yīng)地質(zhì)鉆探用鋼的強度和韌性的更高要求，要求材料在不增加貴重合金元素和在非調(diào)質(zhì)狀態(tài)的同時，盡可能的提高材料的強度和韌性，從而實現(xiàn)降低地質(zhì)鉆探用鋼的生產(chǎn)成本。因此迫切需要研制出高強度、高韌性的地質(zhì)鉆探用鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種微合金化高強度高韌性地質(zhì)鉆探用鋼及其生產(chǎn)工藝，這種鋼的強度高、韌性好、耐磨性能好，成本低。生產(chǎn)工藝能保證鋼材質(zhì)量，能提高成材率和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種微合金化高強度高韌性地質(zhì)鉆探用鋼，其特征在于：該鋼的化學(xué)成分按重量百分比計為：C?0.36-0.42%,?Si?0.40-0.60%,?Mn?1.45-1.70%,?Cr?0.20-0.30%，V?0.10-0.20%,AL?0.010?-0.030%,?Ti?0.015?-0.035%?,S≤0.015%,?P≤0.020%,?Cu≤0.20%，余為Fe。

本發(fā)明中，所述化學(xué)成分進一步優(yōu)選為(wt%)：C?0.37-0.41%,?Si?0.45-0.55%,?Mn?1.50-1.60%,?Cr?0.22-0.28%，V?0.12-0.18%,AL?0.015?-0.025%,?Ti?0.020?-0.030%,?S≤0.010%,?P≤0.015%,?Cu≤0.10%，余為Fe。

一種微合金化高強度高韌性地質(zhì)鉆探用鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于該生產(chǎn)工藝包括下列步驟：

?1）電爐冶煉，加入鐵水及廢鋼，實現(xiàn)預(yù)脫P及成分初調(diào)；得到如下成分，按重量百分比計為：C?0.20-0.30%,?Si?0.08-0.16%,?Mn?1.30-1.50%,?Cr?≤0.20%，?V?≤0.10%,AL?0.008?-0.030%,?Ti?≤0.030%?,S≤0.025%,?P≤0.015%,?Cu≤0.10%，余為Fe；

2）LF精煉：在LF爐中脫S、脫O及成分微調(diào)；得到如下成分，按重量百分比計為（補充成分范圍）：C?0.37-0.41%,?Si?0.45-0.55%,?Mn?1.50-1.60%,?Cr?0.22-0.28%，V?0.12-0.18%,AL?0.015?-0.025%,?Ti?0.020?-0.030%,?S≤0.010%,?P≤0.015%,?Cu≤0.10%，余為Fe；

3）VD/RH精煉:?在VD/RH爐中真空脫氣及成分微調(diào)，得到如下成分，按重量百分比計為：C?0.37-0.41%,?Si?0.45-0.55%,?Mn?1.50-1.60%,?Cr?0.22-0.28%，V?0.12-0.18%,AL?0.015?-0.025%,?Ti?0.020?-0.030%,?S≤0.010%,?P≤0.015%,?Cu≤0.10%，余為Fe；

4）連鑄:在連鑄機上澆成矩形連鑄坯；

5）連軋:經(jīng)過連軋機組，軋制成圓鋼，得到微合金化高強度、高韌性地質(zhì)鉆探用鋼；該鋼熱軋正火狀態(tài)的力學(xué)性能為：抗拉強度R_m=760-900MPa、屈服強度R_el=550-700MPa、伸長率A₁₀=12-15%、低溫沖擊功（Aku，-20℃）=50-60J。

下面具體說明本發(fā)明鋼化學(xué)成分的限定理由。