本發(fā)明涉及鋼材領(lǐng)域，特別涉及一種高強防腐鋼材及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

含有H2S的原油、天然氣等的油井和氣井(以下，將油井和氣井總稱為“油井”)有在濕潤硫化氫環(huán)境下的鋼因硫化物應(yīng)力裂紋(以下，稱為“SSC”)的問題，因此抗SSC性優(yōu)異的油井管成為必需。

抗SSC性伴隨著鋼的強度上升而急劇地下降。因此，以往，在一般的評價條件下即在包含1barH2S的NACE溶液A(NACETM0177-2005)的環(huán)境下能夠確?？筍SC性的不過是110ksi級(屈服強度：758～862MPa)的鋼材。并且，在多數(shù)情況下，更高強度的125ksi級(屈服強度：862～965MPa)、140ksi級(屈服強度：965～1069MPa)的鋼材也只能在有限的H2S分壓下(例如，0.1bar以下)才能夠確?？筍SC性?？紤]到由于油井的高深度帶來的腐蝕環(huán)境的嚴苛化在今后愈發(fā)嚴峻，因此具有更高強度且高耐蝕性的油井管用鋼材的開發(fā)是必需的。

SSC是在腐蝕環(huán)境中由于鋼材表面產(chǎn)生的氫向鋼中擴散并且與鋼材所負荷的應(yīng)力的協(xié)同效果而導(dǎo)致斷裂的氫脆化的一種。SSC的敏感性高的鋼材在與鋼材的屈服強度相比低的負荷應(yīng)力下容易產(chǎn)生裂紋。

20CrMo是一種經(jīng)典的合金結(jié)構(gòu)鋼，由于其組份中含有一定量的Cr與Mo，因而具有良好的綜合機械性能。20CrMo的抗拉強度一般在885Mpa/mm²以上，屈服強度一般在685Mpa/mm²以上，延伸率大于12％，斷面收縮率大于50％，沖擊功大于78J。但由于20CrMo組份配伍的特點，基本不具備抗腐蝕性能，因而只能在無防腐要求的普通車輛、機床的零部件中作為一般的結(jié)構(gòu)件使用，不適宜于在沿海油井中含有K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等堿土金屬離子及Cl^-、SO₄^2-離子液體的惡劣環(huán)境中使用，有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高強防腐鋼材。該高強防腐鋼材不僅具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)強度，還具有優(yōu)良的防腐性能。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種高強防腐鋼材，包括如下重量百分比的組分：＜0.02％的碳、＜0.5％的硅、0.4-0.6％的錳、≤0.015％的磷、≤0.01％的硫、9.5-10.5％的鉻、0.35-0.5％的鎳、0.2-0.35％的鉬、≤0.65％的銅、≤0.007％的鋁、≤0.15％的鈦、≤0.04％的釩、≤0.12％的鈮、≤0.02％的鋅、≤0.07％的鎢、≤0.03％的鈷、≤0.04％的錫、≤0.02％的鉛，余量為鐵。

通過采用上述技術(shù)方案，碳的重量百分比小于0.03％，再加入鉻，得到低碳馬氏體組織，提高耐腐蝕性，增強韌性。鉻的含量在9.5-10.5％，有利于鈍化膜的形成，增強耐腐蝕性。鉬、鎳和銅等合金的加入，形成金屬間化合物，強化基體組織。鈮、釩和鈦的加入能夠細化晶粒，進一步提高材料的韌性。

降低材料的碳和硫含量，細化鋼組織，提高鋼的分子結(jié)構(gòu)密度達到抗磨蝕性能和機械性。由于鋼的組織充分，鋼原子的擴散速度得到提高，金相組織中晶內(nèi)和晶界的鉻容易達到平衡，從而起到防止晶界腐蝕的作用。同時，以整體平面均勻微小腐蝕來代替點腐蝕，延緩腐蝕速度。此外，材料的抗硫化氫抗二氧化碳應(yīng)力腐蝕能力強。其中，可承受的二氧化碳分壓可達3.0Mpa，硫化氫分壓可達0.15MPa。

本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于提供一種高強防腐鋼材的制備方法，包括如下制備步驟：

步驟1：將爐料加入到電弧爐中進行熔煉；

步驟2：進入AOD爐進行精煉；

步驟3：進入LF爐進行精煉；

步驟4：連鑄連軋；

步驟5：控溫控軋；

步驟6：熱處理；

步驟7：機加工；

所述電弧爐、AOD爐和LF爐中均加入造渣劑，所述造渣劑包括如下重量份數(shù)的組分：

石灰 65-80份

氧化鈉 5-10份

氧化亞鐵 0.3-1份

二氧化錳 0.3-0.8份

二氧化鈦 5-15份

氧化鎂 1-3份

氮化鋁 0.9-1.5份

碳化鎢 0.6-1.4份。

通過采用上述技術(shù)方案，爐料包括生鐵和合金。其中，生鐵組分(質(zhì)量分數(shù))：3.376-3.379％的碳、≤0.054％的硅、0.043-0.066％的錳、0.0965％的磷、0.0193％的硫、≤0.0076％的鋁、≤0.022％的鋅、≤0.077％的鎢、≤0.033％的鈷、≤0.044％的錫、≤0.022％的鉛，95.65-95.86％的鐵。合金組分(質(zhì)量分數(shù))：9.5-10.5％的鉻、0.35-0.5％的鎳、0.2-0.35％的鉬、≤0.05％的銅、≤0.15％的鈦、≤0.04％的釩、≤0.12％的鈮。

石灰和氧化鈉用來提高爐渣的堿度，增強與二氧化硫和二氧化碳的結(jié)合能力，從而降低二氧化硫和二氧化碳的分壓，促進硫和碳進一步氧化生成二氧化硫和二氧化碳。氧化亞鐵和二氧化錳能夠降低爐渣的粘度，改善爐渣對石灰的潤濕程度和提高爐渣在石灰空隙中的滲透能力，減少石灰表面生成2CaO·SiO2殼層的生成，從而促進石灰熔化速度。二氧化鈦的加入能夠提高對于碳和硫的吸附能力，降低碳和硫含量。氧化鎂是增加爐渣中氧化鎂含量，減少爐渣對爐襯的侵蝕，提高爐襯的壽命。爐渣的密度低于鋼液，通常覆蓋在鋼液表面。而浮在鋼液的表面的爐渣起到對鋼水的保護作用，阻止爐氣和大氣中的N2、O2和H2向鋼液傳遞。氮化鋁和碳化鎢的復(fù)配使用，增加爐渣的脫碳和脫硫能力。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述熱處理為退火。

通過采用上述技術(shù)方案，控溫控軋后，鋼材冷卻較快，或者回復(fù)再結(jié)晶較慢，或者熱軋的軋制比較大，導(dǎo)致熱軋后鋼材沿軋制方向的常溫力學(xué)性能(甚至是金相組織)與垂直于軋制的方向上有較大的差異，存在應(yīng)力，因此需要進行退火處理，使鋼材各向同性，消除應(yīng)力。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體的底部均設(shè)置有第一通氣槍，所述電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體的頂部均設(shè)置有第二通氣槍，所述電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體的側(cè)部均設(shè)置有第三通氣槍。

通過采用上述技術(shù)方案，第一通氣槍、第二通氣槍和第三通氣槍的設(shè)置實現(xiàn)電弧爐、AOD爐和LF爐中氧氣和惰性氣體的通入。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述第一通氣槍通入惰性氣體，所述第二通氣槍和第三通氣槍均通入氧氣。

通過采用上述技術(shù)方案，第一通氣孔位于底部，惰性氣體從底部通入，起到對鋼液充分攪動的作用，增強鋼液與氧氣以及造渣劑的混合效果。第三通氣孔位于側(cè)部，主要起到供氧作用。第二通氣槍位于頂部，起到輔助供氧的作用，提高供氧強度、縮短冶煉時間的作用。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述惰性氣體為氬氣。

通過采用上述技術(shù)方案，氬氣作為常用惰性氣體，能夠降低生產(chǎn)成本，增強鋼液攪動效果，同時不會對鋼液性能造成影響。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述第一通氣槍設(shè)置在電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體的底部中心處，所述第一通氣槍的槍口豎直朝向爐體的頂部，所述第二通氣槍在電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體的頂部均設(shè)置有多根，多根所述第二通氣槍位于爐體的頂部的邊緣處，每根所述第二通氣槍傾斜朝向爐體的底部且垂直于鋼液的轉(zhuǎn)動方向。

通過采用上述技術(shù)方案，惰性氣體從底部向頂部運動，帶動與惰性氣體接觸較近的鋼液部分從底部向頂部運動。而第二通氣槍從頂部朝底部通氣，從而帶動與第二通氣槍釋放的氧氣較近的鋼液部分從頂部向底部運動，從而使鋼液形成環(huán)流。由于氬氣是從底部的中心處噴出，而第二通氣槍從頂部的邊緣處朝底部釋放氧氣且第二通氣槍設(shè)置有多根，從而使鋼液形成多個環(huán)流，增強氧氣和造渣劑與鋼液的混合程度。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：多根所述第二通氣槍呈圓周狀分布，多根所述第二通氣槍從槍尾圍成的圓周至槍頭圍成的圓周直徑逐漸變大。

通過采用上述技術(shù)方案，若第二通氣槍從槍尾圍成的圓周至槍頭圍成的圓周直徑逐漸變小，則第二通氣槍釋放的氧氣對鋼液所起到的作用力一方面使鋼液從頂部往底部運動，另一方面使頂部的鋼液從邊緣往中間運動。而使鋼液從邊緣往中間運動的作用力與鋼液環(huán)流的方向沖突，反而會起到一定限制環(huán)流的作用。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述第三通氣槍在電弧爐、AOD爐和LF爐相對的兩側(cè)各設(shè)置一根，相對的兩根所述第三通氣槍的朝向相反，相對的兩根所述第三通氣槍交替通氣。

通過采用上述技術(shù)方案，鋼液在第三通氣槍通氧氣作用下能夠水平方向發(fā)生轉(zhuǎn)動。假設(shè)將相對的兩根第三通氣槍命名為A槍和B槍，從俯視方向看，鋼液在A槍作用下發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，在B槍作用下發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動。則在當A槍停止通氣時，鋼液由于慣性仍會發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，此時B槍通氣，組織鋼液發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，并逐漸開始發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動。而在鋼液轉(zhuǎn)動方向的切換過程中，鋼液發(fā)生強烈的湍流，此時氧氣和造渣劑與鋼液的混合程度明顯增大，促進鋼液的脫碳脫硫。

本發(fā)明還有一發(fā)明目的在于提供一種上述高強防腐鋼材在制備抽油桿、油管、抽油泵、油井套中的應(yīng)用。

通過采用上述技術(shù)方案，利用上述高強防腐鋼材制備的抽油桿、油管、抽油泵、油井套不僅具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)強度，還具有優(yōu)良的防腐性能，能夠增強在沿海油井這樣惡劣環(huán)境中的適應(yīng)度。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明采用氮化鋁和碳化鎢的復(fù)配使用，增加爐渣的脫碳和脫硫能力；

2、本發(fā)明的設(shè)計加工溫度范圍很寬，容易進行熱加工，所以加工成本較低，產(chǎn)品性價比高；

3、本發(fā)明在頂部設(shè)置的第三通孔，一方面使會了增強供氧能力，另一方面起到促進鋼液發(fā)生湍流，增強氧氣和造渣劑與鋼液混合程度，增強脫碳脫硫效果。

附圖說明

圖1為電弧爐、AOD爐和LF爐的前視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖。

附圖標記：1、爐體；2、第一通氣槍；3、第二通氣槍；4、第三通氣槍；5、電極；6、氬氣；7、氧氣。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。

實施例1-5為造渣劑的制備實施例。

實施例1

Step1：按照重量份，稱取石灰65份、氧化鈉10份、氧化亞鐵1份、二氧化錳0.4份、二氧化鈦5份、氧化鎂5份、氮化鋁1.5份、碳化鎢0.6份，加入碾輪混砂機中磨碎并混合攪拌均勻，得到的混合物的粒度在0.9mm；

Step2：將混合物加入到對稱壓球機中，在對稱壓球機的壓力為15MPa的條件下，擠壓出直徑為15mm的球團，將球團自然干燥48h，并在溫度為300℃的條件下焙燒0.5h，得到球團形造渣劑。該造渣劑的含水量為4％wt。

實施例2

Step1：按照重量份，稱取石灰69份、氧化鈉5份、氧化亞鐵0.5份、二氧化錳0.3份、二氧化鈦8份、氧化鎂2.5份、氮化鋁1.3份、碳化鎢1.4份，加入碾輪混砂機中磨碎并混合攪拌均勻，得到的混合物的粒度在0.8mm；

Step2：將混合物加入到對稱壓球機中，在對稱壓球機的壓力為15MPa的條件下，擠壓出直徑為15mm的球團，將球團自然干燥48h，并在溫度為300℃的條件下焙燒0.5h，得到球團形造渣劑。該造渣劑的含水量為5％wt。

實施例3

Step1：按照重量份，稱取石灰73份、氧化鈉6份、氧化亞鐵0.3份、二氧化錳0.8份、二氧化鈦12份、氧化鎂2份、氮化鋁1份、碳化鎢1.2份，加入碾輪混砂機中磨碎并混合攪拌均勻，得到的混合物的粒度在0.9mm；

Step2：將混合物加入到對稱壓球機中，在對稱壓球機的壓力為15MPa的條件下，擠壓出直徑為15mm的球團，將球團自然干燥48h，并在溫度為300℃的條件下焙燒0.5h，得到球團形造渣劑。該造渣劑的含水量為3％wt。

實施例4

Step1：按照重量份，稱取石灰77份、氧化鈉7份、氧化亞鐵0.7份、二氧化錳0.6份、二氧化鈦15份、氧化鎂1.5份、氮化鋁0.9份、碳化鎢1份，加入碾輪混砂機中磨碎并混合攪拌均勻，得到的混合物的粒度在0.7mm；

Step2：將混合物加入到對稱壓球機中，在對稱壓球機的壓力為15MPa的條件下，擠壓出直徑為15mm的球團，將球團自然干燥48h，并在溫度為300℃的條件下焙燒0.5h，得到球團形造渣劑。該造渣劑的含水量為4％wt。

實施例5

Step1：按照重量份，稱取石灰80份、氧化鈉8份、氧化亞鐵0.9份、二氧化錳0.5份、二氧化鈦10份、氧化鎂1份、氮化鋁1.2份、碳化鎢0.8份，加入碾輪混砂機中磨碎并混合攪拌均勻，得到的混合物的粒度在0.8mm；

Step2：將混合物加入到對稱壓球機中，在對稱壓球機的壓力為15MPa的條件下，擠壓出直徑為15mm的球團，將球團自然干燥48h，并在溫度為300℃的條件下焙燒0.5h，得到球團形造渣劑。該造渣劑的含水量為5％wt。

實施例6-10為高強防腐鋼材的制備實施例。實施例6-10中的熱加工溫度為115-850℃。

實施例6

一種高強防腐鋼材的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將爐料加入到電弧爐中進行熔煉；

步驟2：進入AOD爐進行精煉；

步驟3：進入LF爐進行精煉；

步驟4：連鑄連軋；

步驟5：控溫控軋；

步驟6：退火；

步驟7：機加工；

爐料包括生鐵和合金。生鐵組分(質(zhì)量分數(shù))：3.3789％的碳、0.0532％的硅、0.4340％的錳、0.0965％的磷、0.0193％的硫、0.0065％的鋁、0.0109％的鋅、0.0326％的鎢、0.0326％的鈷、0.0434％的錫、0.0217％的鉛，95.8583％的鐵。合金組分(與生鐵組分的質(zhì)量比)：10.31％的鉻、0.43％的鎳、0.22％的鉬、0.71％的銅、0.16％的鈦、0.01％的釩、0.13％的鈮。

按照重量比造渣劑：爐料＝5kg/t在電弧爐、AOD爐和LF爐中均加入按照實施例1制備的造渣劑。

鋼材的組分：0.019％的碳、0.049％的硅、0.4％的錳、0.015％的磷、0.01％的硫、9.5％的鉻、0.4％的鎳、0.2％的鉬、0.65％的銅、0.006％的鋁、0.15％的鈦、0.01％的釩、0.12％的鈮、0.01％的鋅、0.03％的鎢、0.03％的鈷、0.04％的錫、0.02％的鉛，88.341％的鐵。

實施例7

一種高強防腐鋼材的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將爐料加入到電弧爐中進行熔煉；

步驟2：進入AOD爐進行精煉；

步驟3：進入LF爐進行精煉；

步驟4：連鑄連軋；

步驟5：控溫控軋；

步驟6：退火；

步驟7：機加工；

爐料包括生鐵和合金。生鐵組分(質(zhì)量分數(shù))：3.3776％的碳、0.0325％的硅、0.4880％的錳、0.0965％的磷、0.0193％的硫、0.0065％的鋁、0.0217％的鋅、0.0108％的鎢、0.0217％的鈷、0.0325％的錫、0.0108％的鉛，95.8491％的鐵。合金組分(與生鐵組分的質(zhì)量比)：10.52％的鉻、0.38％的鎳、0.25％的鉬、0.54％的銅、0.14％的鈦、0.02％的釩、0.10％的鈮。

按照重量比造渣劑：爐料＝5kg/t在電弧爐、AOD爐和LF爐中均加入按照實施例2制備的造渣劑。

鋼材的組分：0.01％的碳、0.03％的硅、0.45％的錳、0.008％的磷、0.008％的硫、9.7％的鉻、0.35％的鎳、0.23％的鉬、0.5％的銅、0.006％的鋁、0.13％的鈦、0.02％的釩、0.09％的鈮、0.02％的鋅、0.01％的鎢、0.02％的鈷、0.03％的錫、0.01％的鉛，88.378％的鐵。

實施例8

一種高強防腐鋼材的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將爐料加入到電弧爐中進行熔煉；

步驟2：進入AOD爐進行精煉；

步驟3：進入LF爐進行精煉；

步驟4：連鑄連軋；

步驟5：控溫控軋；

步驟6：退火；

步驟7：機加工；

爐料包括生鐵和合金。生鐵組分(質(zhì)量分數(shù))：3.3775％的碳、0.0218％的硅、0.5438％的錳、0.0965％的磷、0.0193％的硫、0.0054％的鋁、0.0109％的鋅、0.0544％的鎢、0.0272％的鈷、0.0218％的錫、0.0131％的鉛，95.7738％的鐵。合金組分(與生鐵組分的質(zhì)量比)：10.88％的鉻、0.49％的鎳、0.29％的鉬、0.38％的銅、0.13％的鈦、0.03％的釩、0.07％的鈮。

按照重量比造渣劑：爐料＝5kg/t在電弧爐、AOD爐和LF爐中均加入按照實施例3制備的造渣劑。

鋼材的組分：0.015％的碳、0.02％的硅、0.5％的錳、0.004％的磷、0.006％的硫、10.0％的鉻、0.45％的鎳、0.27％的鉬、0.35％的銅、0.005％的鋁、0.12％的鈦、0.03％的釩、0.06％的鈮、0.01％的鋅、0.05％的鎢、0.025％的鈷、0.02％的錫、0.012％的鉛，88.053％的鐵。

實施例9

一種高強防腐鋼材的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將爐料加入到電弧爐中進行熔煉；

步驟2：進入AOD爐進行精煉；

步驟3：進入LF爐進行精煉；

步驟4：連鑄連軋；

步驟5：控溫控軋；

步驟6：退火；

步驟7：機加工；

爐料包括生鐵和合金。生鐵組分(質(zhì)量分數(shù))：3.3762％的碳、0.0109％的硅、0.599％的錳、0.0965％的磷、0.0193％的硫、0.0065％的鋁、0.0218％的鋅、0.0762％的鎢、0.0163％的鈷、0.0109％的錫、0.0152％的鉛，95.6962％的鐵。合金組分(與生鐵組分的質(zhì)量比)：11.11％的鉻、0.54％的鎳、0.34％的鉬、0.22％的銅、0.15％的鈦、0.04％的釩、0.03％的鈮。

按照重量比造渣劑：爐料＝5kg/t在電弧爐、AOD爐和LF爐中均加入按照實施例4制備的造渣劑。

鋼材的組分：0.005％的碳、0.01％的硅、0.55％的錳、0.001％的磷、0.004％的硫、10.2％的鉻、0.5％的鎳、0.31％的鉬、0.2％的銅、0.006％的鋁、0.14％的鈦、0.04％的釩、0.03％的鈮、0.02％的鋅、0.07％的鎢、0.015％的鈷、0.01％的錫、0.014％的鉛，87.875％的鐵。

實施例10

一種高強防腐鋼材的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將爐料加入到電弧爐中進行熔煉；

步驟2：進入AOD爐進行精煉；

步驟3：進入LF爐進行精煉；

步驟4：連鑄連軋；

步驟5：控溫控軋；

步驟6：退火；

步驟7：機加工；

爐料包括生鐵和合金。生鐵組分(質(zhì)量分數(shù))：3.378％的碳、0.0436％的硅、0.654％的錳、0.0965％的磷、0.0193％的硫、0.0076％的鋁、0.0109％的鋅、0.0654％的鎢、0.0109％的鈷、0.0327％的錫、0.0174％的鉛，95.6512％的鐵。合金組分(與生鐵組分的質(zhì)量比)：11.44％的鉻、0.44％的鎳、0.38％的鉬、0.05％的銅、0.12％的鈦、0.03％的釩、0.01％的鈮。

按照重量比造渣劑：爐料＝5kg/t在電弧爐、AOD爐和LF爐中均加入按照實施例4制備的造渣劑。

鋼材的組分：0.005％的碳、0.04％的硅、0.6％的錳、0.012％的磷、0.002％的硫、10.5％的鉻、0.4％的鎳、0.35％的鉬、0.05％的銅、0.007％的鋁、0.11％的鈦、0.03％的釩、0.01％的鈮、0.01％的鋅、0.06％的鎢、0.01％的鈷、0.03％的錫、0.016％的鉛，87.758％的鐵。

參照圖1和2，在實施例6-10中，電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體1的底部中心處均設(shè)置有用于通氬氣6的第一通氣槍2。第一通氣槍2的槍口豎直朝向爐體1的頂部。電弧爐、AOD爐和LF爐的爐體1的頂部邊緣處均設(shè)置有用于通氧氣7的多根第二通氣槍3。第二通氣槍3傾斜朝向爐體1的底部且垂直于鋼液的轉(zhuǎn)動方向。多根第二通氣槍3呈圓周狀分布。多根第二通氣槍3從槍尾圍成的圓周至槍頭圍成的圓周直徑逐漸變大。

惰性氣體從爐體1的底部的中心處噴出，從爐體1的底部向爐體1的頂部運動，帶動與惰性氣體接觸較近的鋼液部分從爐體1的底部向爐體1的頂部運動。第二通氣槍3從爐體1的頂部的邊緣處朝爐體1的底部釋放氧氣7且第二通氣槍3設(shè)置有多根，多根第二通氣槍3從槍尾圍成的圓周至槍頭圍成的圓周直徑逐漸變大，則第二通氣槍3釋放的氧氣7對鋼液所起到的作用力一方面使鋼液從爐體1的頂部往爐體1的底部運動，另一方面使爐體1的頂部的鋼液從中間往邊緣運動。鋼液在惰性氣體從爐體1的頂部向爐體1的底部的作用力，第二通氣槍3釋放的從中間往邊緣的分力和從爐體1的頂部向爐體1的底部的分力的共同作用下，形成多個環(huán)流，增強氧氣7和造渣劑與鋼液的混合程度。

參照圖1和2，電弧爐、AOD爐和LF爐相對的兩側(cè)各設(shè)置一根用于通氧氣7的第三通氣槍4，相對的兩根第三通氣槍4的朝向相反。在使用時，兩根第三通氣槍4交替通氧氣7。圖2中箭頭指示方向為兩根第三通氣槍4的氧氣的通入方向。

假設(shè)將相對的兩根第三通氣槍4命名為A槍和B槍，從俯視方向看，鋼液在A槍作用下發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，在B槍作用下發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動。則在當A槍停止通氣時，鋼液由于慣性仍會發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，此時B槍通氣，組織鋼液發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，并逐漸開始發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動。而在鋼液轉(zhuǎn)動方向的切換過程中，鋼液發(fā)生強烈的湍流，此時氧氣7和造渣劑與鋼液的混合程度明顯增大，促進鋼液的脫碳脫硫。

將按照實施例6-10制備的高強防腐鋼材通過現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝制作抽油桿、油管、抽油泵、油井套等在沿海油井中需要使用的設(shè)備。

以下試驗中，以按照實施例6-10制備的高強防腐鋼材作為材料，參照現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝制造的抽油桿作為試驗對象。

拉伸性能試驗

根據(jù)SY/T 5029-2006《抽油桿》石油行業(yè)標準和GB/T 229-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》國家標準，對本發(fā)明得到的抽油桿進行抗拉強度、屈服強度、伸長率、斷面收縮率試驗。

表1拉伸性能試驗記錄表

從表1可知，本發(fā)明具有良好的拉伸性能，其中實施例8的拉伸性能優(yōu)于其他實施例。

高壓釜腐蝕試驗

采用高溫高壓反應(yīng)釜對抽油桿進行高溫高壓防腐性能實驗。

(1)試驗介質(zhì)

按照東辛采油廠辛106×119水樣礦化度(見表2)配置，總礦化度達到137739mg/L。

表2水樣礦化度

(2)試驗條件

①試驗的溫度、時間

溫度：110℃。

時間：240h。

②試樣的尺寸、數(shù)量。

尺寸：內(nèi)孔Φ10.5mm，外徑Φ16mm，高度h＝20mm。

數(shù)量：每個實施例材料制作的抽油桿3根，結(jié)果取平均值。

③試驗壓力20MPa，CO₂(二氧化碳)分壓2.0MPa；

④流速：1.0m/s(模擬井下流體流動速度)

(3)評價方法

采用失重法和表面腐蝕現(xiàn)象分析法來表征防腐性能。

表3高溫高壓防腐性能試驗記錄表

從表3可知，本發(fā)明具有良好的防腐性能，其中實施例8的防腐性能優(yōu)于其他實施例。

對比例1

以20CrMo作為材料，參照現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝制造的抽油桿作為對比例1。

對比例2

與實施例8不同的是去除氮化鋁，其他均與實施例8相同。

對比例3

與實施例8不同的是去除碳化鎢，其他均與實施例8相同。

對比例4

與實施例8不同的是同時去除氮化鋁和碳化鎢，其他均與實施例8相同。

實施例7和對比例1-4參照拉伸性能試驗、疲勞試驗和高壓釜腐蝕試驗的步驟進行測試。

表4實施例8和對比例1-4拉伸性能試驗記錄表

表5實施例8和對比例1-4高溫高壓防腐性能試驗記錄表

從表4和5可以得出以下結(jié)論：

對比實施例8和對比例1可知，本發(fā)明在拉伸性能和防腐性能上均優(yōu)于對比例1?？梢?，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有不僅具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)強度，還具有優(yōu)良的防腐性能，能夠增強在沿海油井這樣惡劣環(huán)境中的適應(yīng)度。

對比實施例8和對比例2-4可知，實施例8的強度極限、屈服極限、伸長率、斷面收縮率、均勻腐蝕率這五個指標均優(yōu)于對比例2和3，而對比例4的強度極限、屈服極限、伸長率、斷面收縮率、均勻腐蝕率這五個指標均劣于對比例2和3?？梢姷X和碳化鎢均能對強度極限、屈服極限、伸長率、斷面收縮率、均勻腐蝕率這五個指標的性能提升產(chǎn)生作用。但是，氮化鋁和碳化鎢復(fù)配使用對強度極限、屈服極限、伸長率、斷面收縮率、均勻腐蝕率這五個指標的提升效果要大于氮化鋁和碳化鎢各自單獨使用對強度極限、屈服極限、伸長率、斷面收縮率、均勻腐蝕率這五個指標的提升效果之和。因此，氮化鋁和碳化鎢在本發(fā)明中還能產(chǎn)生復(fù)配作用，增加爐渣的脫碳和脫硫能力，從而進一步增強本發(fā)明的性能。