專利名稱：一種d級抽油桿鋼及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抽油桿用合金結構鋼及其生產(chǎn)方法，特別適用于生產(chǎn)D級抽油桿 用鋼。
背景技術：
D級抽油桿鋼是目前國內(nèi)外石油行業(yè)機械提升開采作業(yè)中，使用比例最大的消耗 類鋼材。材料主要選用價格相對昂貴的合金元素或高組份合金進行生產(chǎn)制造，產(chǎn)品生產(chǎn)和 應用成本高。此系列鋼種原主要通過電爐+鑄錠+開坯+ 二火軋制工藝進行生產(chǎn)，消耗能 源高、生產(chǎn)工藝復雜、產(chǎn)品質量控制不穩(wěn)定。其中調(diào)質類型的CrMo系鋼種含有必須的價格 昂貴的Mo元素生產(chǎn)成本較高；非調(diào)質類型鋼主要為貝氏體鋼，為獲得空冷貝氏體組織，需 加入較高含量的合金元素，總量通常在3.0%以上，并且為使抽油桿組織均勻，都需在鍛制 端頭特殊形狀后進行常化正火處理，材料的總體生產(chǎn)成本也比較高，并且在使用過程中產(chǎn) 品性能方面的工藝控制難度較大，使用效果欠佳，目前還未出現(xiàn)能大面積推廣使用的此類
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發(fā)明內(nèi)容
為有效解決以上兩類問題，分析了石油行業(yè)的D級抽油桿技術要求，并對照目前 行業(yè)發(fā)展工藝裝備特點，提出了一種低成本高性能的D級抽油桿鋼及其生產(chǎn)制造方法。產(chǎn) 品牌號SSYD-1、SSYD-IA0該產(chǎn)品摒棄了價格昂貴的合金元素，采用低成本合金元素Mn、 Cr，并采用微合金化工藝進行生產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)及應用成本。為實現(xiàn)發(fā)明目的本發(fā)明提供一種D級抽油桿鋼及其生產(chǎn)方法，該鋼種的化學成分 為(重量百分比)C 0. 22-0. 29 % ；Cr 彡 1. 03 % ；Mn 0. 90-1. 60 % ；Si 0. 21-0. 37 % ；V 0. 04-0. 12% ；Alt 0. 015-0. 050% ；其余組份為Fe及不可避免的雜質。SSYD-I =C 0. 22-0. 29 % ;Cr ^ 0. 30 % ；Mn 1. 31-1. 60 % ；Si 0. 21-0. 37 % ;V 0. 06-0. 12% ；Alt 0. 015-0. 050%。SSYD-IA :C :0· 22-0. 27 % ；Cr :0· 81-1. 03 % ；Mn :0· 90-1. 00% ；Si :0· 21-0. 35 % ； V :0. 04-0. 08% ；Alt :0. 015-0. 050%。生產(chǎn)D級抽油桿鋼的方法，采用高爐鐵水一轉爐冶煉一爐外精煉一全保護連鑄一 步進式加熱一無扭連軋一控軋控冷一定尺剪切一分切精整。①煉鋼控制當鐵水S > 0. 050%，進行鐵水脫硫，目標S按< 0. 020%控制；終點 碳控制目標0. 04-0. 12% ；擋渣出鋼；②脫氧造渣首先用鋼芯鋁脫氧0. 4-0. 6kg/t，然后渣面加鋁粒30_50kg斤；精煉 喂Al線2. 5-3. Om/1 ；造渣使用合成渣，15min內(nèi)造渣結束，TFe < 1.0%o③微合金化加釩鐵進行微合金化，按成分要求定量加入，釩吸收率為90%。④精煉控制夾雜物變性處理，喂Ca-Si線(線徑Φ 13mm) 0. 8-1. Om/t ；精煉弱吹氬時間 10-20min，流量 30_50L/min ；⑤連鑄控制鋼包轉臺底吹氬，壓力0. 2-0. 4MPa，流量30_50L/min，時間8_10min。 采用全保護澆鑄，結晶器電磁攪拌，鑄坯拉速180mm方坯1. 3_1. 6m/min，160mm方坯 1. 6-1. 9m/min,中包鋼水過熱度15_30°C的范圍；⑥鋼坯冷卻控制鑄坯避風堆冷彡8小時；⑦軋制控制開軋溫度980°C 1020°C ；高壓水除磷，除磷壓力大于18MPa ；終軋 溫度Φ 14 33mm 850 900 °C。本發(fā)明的有益效果是，1、產(chǎn)品成分摒棄了價格昂貴的Mo元素和高組份合金，選用相對廉價的少量MruCr 及微合金化元素V，降低了生產(chǎn)及應用成本；2、采用轉爐冶煉、爐外精煉、Al脫氧、微合金化、大方坯全保護澆注、控軋控冷方 式、碳化物輥環(huán)、分切精整等工藝技術進行生產(chǎn)。解決了采用電爐工藝開坯、軋材，生產(chǎn)成本 高，鋼廠和用戶效益差、產(chǎn)品質量及加工應用工藝不穩(wěn)定的問題。
具體實施例方式1、產(chǎn)品成份范圍SSYD-I =C 0. 22-0. 29 % ;Cr ^ 0. 30 % ；Mn 1. 31-1. 60 % ；Si 0. 21-0. 37 % ;V 0. 06-0. 12% ；Alt 0. 015-0. 050%。其余為Fe及不可避免的殘余元素。SSYD-IA =C 0. 22-0. 29% ；Cr ^ 0. 30 % ；Mn 1. 31-1. 60% ；Si 0. 21-0. 37 % ;V 0. 06-0. 12% ；Alt 0. 015-0. 050%。其余為Fe及不可避免的殘余元素。2、生產(chǎn)工藝該鋼種生產(chǎn)工藝流程為高爐鐵水脫硫一轉爐冶煉一擋渣出鋼一爐外精煉包括 LF爐、Al脫氧、微合金強化、夾雜物處理一全保護澆注，包括180mm方連鑄坯、電磁攪拌、低 過熱度、自動配水、高液面澆注一避風堆冷一步進式加熱爐一高壓水除鱗一高剛度無扭連 軋，包括脫頭軋制、控制軋制、碳化鎢輥環(huán)、大輥縫調(diào)整、激光測徑一軋后弱穿水一定尺剪 切一表面檢查一端頭分切一矯直探傷一包裝入庫。煉鋼工藝特點當鐵水S > 0. 050%，進行鐵水脫硫，目標S按< 0. 020%控制；終 點碳按0. 06-0. 12%控制，擋渣出鋼；加鋼芯鋁脫氧0. 4-0. 6kg/t，渣面加鋁粒30_50kg ；采 用硅錳合金配Si，目標0. 25%，不足Mn采用高碳錳鐵配加，目標Mn :1. 25% ；加釩鐵進行 微合金化，按成分要求定量加入，釩吸收率為90% ；LF爐精煉鋼水喂Al線2. 5-3. Om/t ；根 據(jù)過程樣，使用鋼芯鋁調(diào)整鋁含量，保結束鋁含量達到0. 028-0. 040% ；夾雜物變性處理， 喂Ca-Si線，線徑Φ 13mm,0. 8-1. Om/t ；精煉弱吹氬時間彡10分鐘，弱吹氬流量30-50L/ min,以渣面微動，不見鋼水為宜；鋼包轉臺底吹氬，壓力0. 2-0. 4MPa，流量30_50L/min，時 間8-10min ；采用全保護澆鑄，結晶器電磁攪拌，鑄坯拉速180mm方坯1. 3-1. 6m/min, 160mm 方坯1.6-1.9m/min，中包鋼水過熱度15-30°C的范圍；正常澆注，保持高液面澆注，過程液 面彡650mm。鑄坯避風堆冷，彡8小時發(fā)坯。軋鋼工藝特點步進式加熱爐加熱，高壓水除磷，除磷壓力大于18MPa，開軋溫度 980°C 1020°C;同根鋼坯溫差按氺20°C;碳化鎢輥環(huán)軋制。終軋溫度Φ 14 33_ 850 900°C。軋后進行弱穿水，降低軋材表面溫度，降低劃傷深度，同時減少二次氧化鐵皮的生
4成。產(chǎn)品分段剪切后，分切精整后入庫待發(fā)。3、產(chǎn)品質量水平及開發(fā)實例本發(fā)明D級抽油桿鋼及通過該發(fā)明技術工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品各項指標均全面滿足YB/ T054-1994標準和國內(nèi)外客戶的技術要求。產(chǎn)品實物質量達到國際先進水平。材料力學性能檢驗(標準試樣)相應的調(diào)質處理工藝制度如下1、淬火溫度 8800C 士 15°C，保溫1小時后，進行(油或水)淬火；2、回火溫度500°C 士50°C，保溫1小時 后，進行水冷至室溫。產(chǎn)品試制推廣應用期間，分別于2005年10月、2007年11月分階段進行并通過了 行業(yè)疲勞壽命測試。采用此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品截止本稿擬稿時已進行了超過782爐鋼的生 產(chǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)總產(chǎn)量已達12萬噸以上，產(chǎn)品應用遍布國內(nèi)外各大油田，發(fā)揮著巨大的社會 和經(jīng)濟效益。產(chǎn)品實物質量狀況，具體實例如下表1 材料化學成分實例(SSYD-I)單位％ 表2 材料化學成分實例(SSYD-IA)單位％
表3 :SSYD-1、SSYD-IA抽油桿鋼材料疲勞檢測報告單位％ 采用本專利的技術效果1、該D級抽油桿鋼，不含貴重元素，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性能比高，得到了油田用戶 的普遍認可。2、采用該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的D級抽油桿鋼，通過采用Al脫氧、V微合金化、全保護澆 鑄、鑄坯高壓水除磷、180/160mm方坯無扭控軋控冷、專用碳化鎢輥環(huán)、軋后弱穿水、分切精 整等工藝控制方法，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出的滿足行業(yè)標準要求的D級抽油桿鋼。3、牌號為SSYD-1、SSYD-1A，產(chǎn)品規(guī)格為Φ 14 Φ 35mm。通過該生產(chǎn)工藝生產(chǎn) 的材料材質優(yōu)良、尺寸精度高、表面質量好。各項指標均滿足YB/T054-1994及國內(nèi)外客戶 對材料的驗收標準要求。產(chǎn)品熱處理力學性能指標統(tǒng)計范圍=SSYD-I屈服強度為780 1260Mpa ；抗拉強度為885 1290Mpa ；延伸率為12. 5-20. 0%;面縮率為55. 0 69. 0%;沖 擊功為81 195J。SSYD-IA屈服強度為845 1260Mpa ；抗拉強度為895 13IOMpa ；延伸 率為12. 0-19. 0% ；面縮率為53. 5 85. 0% ；沖擊功為81 196J。
權利要求
一種D級抽油桿鋼，其特征在于該鋼的化學成分(重量百分比)為C0.22 0.29％；Cr≤1.03％；Mn0.90 1.60％；Si0.21 0.37％；V0.04 0.12％；Alt0.015 0.050％；其余組份為Fe及不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的D級抽油桿鋼，其特征在于SSYD-1:C:0. 22-0. 29 % ；Cr 彡 0. 30% ；Mn 1. 31-1. 60% ；Si 0. 21-0. 37% ；V 0. 06-0. 12% =Alt 0. 015-0. 050%。
3.如權利要求1所述的D級抽油桿鋼，其特征在于SSYD-1A=C 0. 22-0. 27% ；Cr 0. 81-1. 03% ；Mn 0. 90-1. 00% ；Si 0. 21-0. 35% ；V 0. 04-0. 08% ；Alt 0. 015-0. 050%。
4.生產(chǎn)如權利要求1所述的D級抽油桿鋼的方法，其特征在于高爐鐵水一轉爐冶煉 —爐外精煉一全保護連鑄一步進式加熱一無扭連軋一控軋控冷一定尺剪切一分切精整。
5.如權利要求4中所述的D級抽油桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于①煉鋼控制當鐵水S> 0. 050%，進行鐵水脫硫，目標S按< 0. 020%控制；終點碳控 制目標0. 04-0. 12% ；擋渣出鋼；②脫氧造渣首先用鋼芯鋁脫氧0.4-0. 6kg/t，然后渣面加鋁粒30-50kg斤；精煉喂Al 線2. 5-3. Om/1 ；造渣使用合成渣，15min內(nèi)造渣結束，TFe < 1.0% ；③微合金化加釩鐵進行微合金化，按成分要求定量加入，釩吸收率為90%；④精煉控制夾雜物變性處理，喂Ca-Si線0.8-1. Om/t ；精煉弱吹氬時間10-20min，流 量 30-50L/min ；⑤連鑄控制鋼包轉臺底吹氬，壓力0.2-0. 4MPa，流量30_50L/min，時間8_10min。采用 全保護澆鑄，結晶器電磁攪拌，鑄坯拉速180mm方坯1. 3-1. 6m/min, 160mm方坯1. 6-1. 9m/ min，中包鋼水過熱度15-30°C的范圍；⑥鋼坯冷卻控制鑄坯避風堆冷>8小時；⑦軋制控制開軋溫度980°C 1020°C;高壓水除磷，除磷壓力大于ISMPa；終軋溫度 Φ 14 33mm 850 900°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種D級抽油桿鋼及其生產(chǎn)方法。其鋼種化學成分為(重量百分比)C0.22-0.29％；Cr≤1.03％；Mn0.90-1.60％；Si0.21-0.37％；V0.04-0.12％；Alt0.015-0.050％；其余組份為Fe及不可避免的雜質。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)D級抽油桿鋼主要選用價格昂貴的合金鋼或高組份合金鋼材質，產(chǎn)品生產(chǎn)及應用成本高的問題。該材質鋼種通過采用轉爐→連鑄→連軋生產(chǎn)，解決了傳統(tǒng)的電爐開坯、軋材，消耗能源高、生產(chǎn)工藝復雜、產(chǎn)品質量及加工應用工藝不穩(wěn)定的問題。
文檔編號B21B37/74GK101921962SQ20101023592
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權日2010年7月22日
發(fā)明者劉巖, 劉曉嵐, 劉玉新, 周德光, 周曉樂, 安樹均, 張為堂, 張炳成, 易敏, 曾立, 李亞林, 李敏, 李永東, 李飛, 楊宏偉, 熊化冰, 王立峰, 許東利, 車金萍, 陳宏 申請人:首鋼總公司