一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼及其制備方法,其特征在于以質(zhì)量百分比包括以下成分：C 0.22-0.30，Si0.17-0.37，Mn 0.70-1.00，Cr 1.20-1.40，Ni 0.15-0.25，Mo 0.15-0.25，V 0.03-0.08，Al 0.01-0.03，Nb 0.01-0.05，RE 0.01-0.03，S≤0.015，P≤0.015，余量為Fe。材料通過合金強化，合理配比各合金成分及含量，形成高強度化合物，同時兼顧韌性指標，提高強度和塑性。
【專利說明】一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國絕大部分的油井采用泵桿式抽油機，所應用的抽油桿按照SY/ T5029-2013規(guī)定，抗拉強度由低到高分為C、K、D、H級別，隨著開采量的增加油井深度加大， 對抽油桿的強度要求增高，需要超高強度的H級抽油桿。現(xiàn)在應用的超高強抽油桿主要是 通過表面高頻淬火和使用非調(diào)質(zhì)鋼、控冷控軋的方法增加抗拉強度，但其中有很多弊端，如 表面高頻淬火需要專用的淬火機床，消耗大量的電能，增加生產(chǎn)成本；非調(diào)質(zhì)鋼、控冷控軋 技術(shù)生產(chǎn)的抽油桿組織狀態(tài)不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量波動性大，受外界因素影響較大，尤其是氣候 溫度。
[0003] 本發(fā)明克服了以上不足，在材料的抗拉強度、塑性、疲勞壽命等方面均有所提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明專利的目的在于提供一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼及其制備 方法，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼，其特征在于 以質(zhì)量百分比包括以下成分：
[0005] CO. 22-0. 30, SiO. 17-0. 37, MnO. 70-1. 00, Crl. 20-1. 40, NiO. 15-0. 25， MoO. 15-0.25, V0. 03-0.08, A10. 01-0.03, NbO. 01-0.05, RE0. 01-0.03, S^O. 015, P彡0· 015,余量為Fe。
[0006] 所述鋼的抗拉強度為〇bll90_1250/MPa，所述鋼的伸長率δ彡11/%，沖擊功 AKU280-100/J，硬度 HRC 彡 38,疲勞周期 1-2Χ106。
[0007] 如前所述的一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼的制備方法，其特征在于包 括以下步驟：
[0008] 步驟一，EAF冶煉
[0009] 采用電弧爐冶煉，使用廢鋼、硅鐵、錳鐵為原料，用石灰、螢石做渣料，經(jīng)吹氧使原 料和渣料熔化，達到脫磷、脫碳、除氣、除雜的目的，制得鋼水，得到的熔渣R = 2-3,鋼渣 $60)=16%-20%，出鋼溫度1600-16501：。1?表示熔渣的堿度。
[0010] 步驟二，LF精煉
[0011] 采用爐外精煉法，將步驟一所得到的鋼水使用CaO-Al2O3系堿性合成精煉渣，在吹 氬精煉的條件下，溫度約為1620°C時加入硅脫氧劑完成脫氧、脫硫和除夾雜物，之后按照如 前所述的比例加入錳、鉻、鑰、釩、鎳、鈮、鋁、稀土合金得到精煉鋼液，精煉過程中的吊包溫 度 1570-158(TC ;
[0012] 步驟三，連鑄
[0013] 對步驟二所得到的精煉鋼液進行連鑄，得到# IOOmm圓棒
[0014] 具體工藝參數(shù)如下：
[0015] 澆注溫度：1550-156(TC
[0016] 拉鑄速度：0· 1-0. 2米/分
[0017] 冷卻水流量：2· 5-3. 0升/分?暈米
[0018] 步驟四，連軋
[0019] 對步驟三所得到的圓棒進行連軋，得到生產(chǎn)抽油桿的原料。
[0020] 軋制溫度：1200-1250°C，鋼材的成品長度：9. 5m，軋制的成品材需要在緩冷坑中 緩冷18-20小時。
[0021] 步驟五，成品。
[0022] 有益效果：
[0023] 材料通過合金強化，合理配比各合金成分及含量，形成高強度化合物，同時兼顧韌 性指標，提高強度和塑性。
[0024] 增加材料的淬透性和淬硬性，提高材料的整體機械性能。
[0025] 通過加入稀土鑭鈰合金，鑭含量34. 7 %鈰含量65 %，提高材料的純凈度，減少夾 雜物，增強材料的疲勞壽命。

【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0027] -種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼，其特征在于以質(zhì)量百分比包括以下 成分：
[0028] CO. 22-0. 30, SiO. 17-0. 37, MnO. 70-1. 00, Crl. 20-1. 40, NiO. 15-0. 25， MoO. 15-0.25, V0. 03-0.08, A10. 01-0.03, NbO. 01-0.05, RE0. 01-0.03, S^O. 015, P彡0· 015,余量為Fe。
[0029] 所述鋼的抗拉強度為〇bll90_1250/MPa，所述鋼的伸長率δ彡11/%，沖擊功 AKU280-100/J，硬度 HRC 彡 38,疲勞周期 1-2Χ106。
[0030] 如前所述的一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼的制備方法，其特征在于包 括以下步驟：
[0031] 步驟一，EAF冶煉
[0032] 采用電弧爐冶煉，使用廢鋼、硅鐵、錳鐵為原料，用石灰、螢石做渣料，經(jīng)吹氧使原 料和渣料熔化，達到脫磷、脫碳、除氣、除雜的目的，制得鋼水，得到的熔渣R = 2-3,鋼渣 (FeO) = 16% -20%，出鋼溫度 1600-1650°C。
[0033] 步驟二，LF精煉
[0034] 采用爐外精煉法，將步驟一所得到的鋼水使用CaO-Al2O3系堿性合成精煉渣，在吹 氬精煉的條件下，溫度約為1620°C時加入硅脫氧劑完成脫氧、脫硫和除夾雜物，之后按照如 前所述的比例加入錳、鉻、鑰、釩、鎳、鈮、鋁、稀土合金得到精煉鋼液，精煉過程中的吊包溫 度 1570-158(TC ;
[0035] 步驟三，連鑄
[0036] 對步驟二所得到的精煉鋼液進行連鑄，得到# IOOmm圓棒
[0037] 具體工藝參數(shù)如下：
[0038] 澆注溫度：1550-156(TC
[0039] 拉鑄速度：0· 1-0. 2米/分
[0040] 冷卻水流量：2. 5-3. 0升/分?暈米
[0041] 步驟四，連軋
[0042] 對步驟三所得到的圓棒進行連軋，得到生產(chǎn)抽油桿的原料。
[0043] 軋制溫度：1200-1250°C，鋼材的成品長度：9. 5m，軋制的成品材需要在緩冷坑中 緩冷18-20小時。
[0044] 步驟五，成品
[0045] 表一為本發(fā)明產(chǎn)品的性能參數(shù)。
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼，其特征在于以質(zhì)量百分比包括以下成 分： CO. 22-0. 30, SiO. 17-0. 37, MnO. 70-1. 00, CrL 20-1. 40, NiO. 15-0. 25, MoO. 15-0. 25， V0. 03-0. 08, A10. 01-0. 03, NbO. 01-0. 05, RE0. 01-0. 03, S 彡 0? 015, P 彡 0? 015,余量為 Fe。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼，其特征在于所述鋼 的抗拉強度為〇bll90-1250/MPa，所述鋼的伸長率S彡11/%，沖擊功AKU 280-100/J，硬度 HRC彡38,疲勞周期1-2 XlO6。
3. -種制備如權(quán)利要求1-2所述的一種不需表面淬火的超高強度抽油桿用鋼的制備 方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一，EAF冶煉 采用電弧爐冶煉，使用廢鋼、硅鐵、錳鐵為原料，用石灰、螢石做渣料，經(jīng)吹氧使原料和 渣料熔化，達到脫磷、脫碳、除氣、除雜的目的，制得鋼水，得到的熔渣R = 2-3,鋼渣（FeO)= 16% -20%，出鋼溫度 1600-1650°C。 步驟二，LF精煉 采用爐外精煉法，將步驟一所得到的鋼水使用CaO-Al2O3系堿性合成精煉渣，在吹氬精 煉的條件下，溫度約為1620°C時加入硅脫氧劑完成脫氧、脫硫和除夾雜物，之后按照權(quán)利要 求1的比例加入錳、鉻、鑰、釩、鎳、鈮、鋁、稀土合金得到精煉鋼液，精煉過程中的吊包溫度 1570-1580 〇C ； 步驟三，連鑄 對步驟二所得到的精煉鋼液進行連鑄，得到# IOOmm圓棒 具體工藝參數(shù)如下： 澆注溫度：1550-1560°C 拉鑄速度：〇. 1-0. 2米/分 冷卻水流量：2. 5-3. 0升/分?暈米 步驟四，連軋 對步驟三所得到的圓棒進行連軋，得到生產(chǎn)抽油桿的原料。 軋制溫度：1200-1250°C，鋼材的成品長度：9. 5m，軋制的成品材需要在緩冷坑中緩冷 18-20小時。 步驟五，成品。
【文檔編號】C21D8/00GK104313487SQ201410583101
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】金恒閣, 劉伯馳, 宋斌, 侯海龍, 李伯超, 孫光, 王長生 申請人:黑龍江省冶金研究所