專利名稱：：一種芯棒材料的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種芯棒材料，尤其是一種用于生產(chǎn)油田無縫鋼管的芯棒材料。
背景技術：
：傳統(tǒng)的芯棒材料在國標中的鋼種為4Cr5MoSiVl，其成份如表一(單位重量百分數(shù)，余量為鐵)表一鋼種4Cr5MoSiVl成份<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>該材料用于做芯棒的原材料時使用環(huán)境為急冷急熱狀態(tài)，在國標中該材料沒有對其雜質(zhì)含量、組織均勻性及沖擊性能做要求，但用戶對該材料的冷熱疲勞性能要求非常嚴格。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種芯棒材料，使芯棒的沖擊性能好，冷熱疲勞強度高，使用壽命長。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述芯棒材料的組成為碳0.320.38%、硅0.81.2%MO.20.6%、鉻4.755.5%、鉬1.31.5%、釩11.2%、鈮0.040.07%、硫<0.005及磷<0.015，余量為鐵；單位為重量百分數(shù)。所述芯棒材料的生產(chǎn)方法包括如下工序(1)電爐煉鋼采用重型廢鋼作為鋼鐵爐料，在電爐中熔化；(2)造渣脫磷在熔化的鋼水中加入Ca0、CaF2、Si02及FeO，形成酸性渣，使鋼水中的磷與酸性渣反應，生成磷酸鈣，同時由酸性渣吸附掉鋼水中的雜質(zhì)；酸性渣的量為50100公斤/噸鋼水；(3)扒渣還原扒去浮于鋼水表面的酸性渣；然后在鋼水中加入還原劑、CaO,CaF2及SiO2，形成堿性還原渣，堿性還原渣的量為3070公斤/噸鋼水；(4)去硫使堿性還原渣與鋼水中的硫反應，以去除鋼水中的硫；然后初調(diào)鋼水的合金成份，使鋼水的合金成份接近鋼水的最終成份；(5)去硫后的鋼水進入精煉鋼包，再加入CaO、CaF2及SiO2造二次渣，二次渣的量為2050公斤/噸鋼水；然后抽真空，真空度彡100帕；再吹氬氣；然后脫硫，脫硫時，扒去二次渣，加入硅鐵12公斤/噸鋼水，造堿性渣，堿性渣與鋼水中的硫反應進一步去除鋼水中的硫；再真空脫氣；最后再微調(diào)鋼水的合金成份，使鋼水的最終成份為碳0.320.38%、硅0.81.2%、猛0.20.6%、鉻4.755.5%、鉬1.31.5%、釩11.2%、鈮0.040.07%、硫<0.005及磷<0.015，余量為鐵；單位為重量百分數(shù)；(6)鋼水出精煉鋼包后澆注成電極棒；(7)電渣重熔將電極棒在電渣爐中重熔成鋼水，再加入A1203、CaF2造二元渣，二元渣的量為2040公斤/噸鋼水，重熔后的鋼水通過二元渣吸附掉雜質(zhì)，然后澆注入帶有水冷裝置的鑄模內(nèi)，形成電渣錠；(8)退火將電渣錠加熱至900950°C，保溫820小時，再以彡40°C/小時的速度降溫至500°C；(9)均質(zhì)化處理將退火后的電渣錠在高溫擴散爐內(nèi)處理2060小時，處理溫度大于等于1200°C，小于熔化溫度，使電渣錠的基體組織和成份達到均勻一致；(10)將均質(zhì)化處理后的電渣錠在快鍛機和精鍛機上經(jīng)多火鍛造工藝鍛造成芯棒所述多火鍛造工藝是指將電渣錠加熱到11401200°C，進入快鍛機和精鍛機鍛造后，回爐加熱到1140120(TC，并再次進行鍛造；重復多次，直至將電渣錠鍛造成直徑為100460mm，長度為1018m的芯棒；電渣錠回爐時的溫度彡900°C；(11)調(diào)質(zhì)退火處理；先退火將芯棒在9501050°C的電爐內(nèi)保溫515小時，再水冷至室溫，再加熱至800900°C進行回火處理，保溫1030小時后冷卻至室溫；然后調(diào)質(zhì)將退火后的芯棒加熱到10001050°C后保溫515小時，再油冷至室溫；再回火到550650°C，保溫820小時后冷卻至室溫；然后再次回火到550650°C，保溫820小時后再冷卻至室溫。所述還原劑為每噸鋼水中加入鋁塊或鋁粉11.5公斤、金屬鈣0.51公斤、硅鐵或硅鐵粉35公斤及錳鐵35公斤。本發(fā)明產(chǎn)出的材料具有非常高的等向性及組織均勻性，可用于油田無縫鋼管生產(chǎn)用的芯棒，具有非常高的耐熱疲勞、耐高溫沖擊、耐磨及拋光印花性能，還有一定耐蝕性能。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明生產(chǎn)芯棒材料的方法，包括如下工序(1)電爐煉鋼采用重型廢鋼作為鋼鐵爐料，在電爐中熔化；(2)造渣脫磷采用大渣量，流渣操作；在熔化的鋼水中加入CaO、CaF2,SiO2及FeO，形成酸性渣，使鋼水中的磷與酸性渣反應，生成磷酸鈣，同時由酸性渣吸附掉鋼水中的雜質(zhì)；酸性渣的量為50100公斤/噸鋼水；(3)扒渣還原扒去浮于鋼水表面的酸性渣；然后在鋼水中加入還原劑、CaO、CaF2及SiO2,形成堿性還原渣；所述還原劑為每噸鋼水中加入招塊(或鋁粉)11.5公斤、金屬鈣0.51公斤、硅鐵(或硅鐵粉)35公斤及錳鐵35公斤，堿性還原渣的量為3070公斤/噸鋼水；在加入CaO、CaF2及SiO2時，這三種物質(zhì)相互間的比例為311；還原劑、CaO、CaF2及SiO2的總加入量，應當能夠在每噸鋼水中形成3070公斤的二次渣；在實際操作過程中，只有在步驟2的造渣脫磷過程中才會形成酸性渣，其余的造渣過程都只會形成堿性渣；(4)去硫使堿性還原渣與鋼水中的硫反應，以去除鋼水中的硫；然后初調(diào)鋼水的合金成份，使鋼水的合金成份接近鋼水的最終成份；(5)去硫后的鋼水進入精煉鋼包，再加入CaO、CaF2及SiO2造二次渣，二次渣的量為2050公斤/噸鋼水；然后抽真空，真空度彡100帕；再吹氬氣；然后脫硫，脫硫時，扒去二次渣，加入硅鐵12公斤/噸鋼水，造堿性渣，堿性渣與鋼水中的硫反應進一步去除鋼水中的硫；再真空脫氣；最后再微調(diào)鋼水的合金成份，使鋼水的最終成份為碳0.320.38%、硅0.81.2%、猛0.20.6%、鉻4.755.5%、鉬1.31.5%、釩11.2%、鈮0.040.07%、硫彡0.005及磷彡0.015，余量為鐵；單位為重量百分數(shù)；在加入CaO、CaF2及SiO2時，這三種物質(zhì)相互間的比例為311；三者的總加入量，應當能夠在每噸鋼水中形成2050公斤的二次渣；(6)鋼水出精煉鋼包后澆注成電極棒；(7)電渣重熔將電極棒在電渣爐中重熔成鋼水，再加入A1203、CaF2造二元渣，二元渣的量為2040公斤/噸鋼水，重熔后的鋼水通過二元渣吸附掉雜質(zhì)，然后澆注入帶有水冷裝置的鑄模內(nèi)，形成電渣錠；Al2O3與CaF2的加入比例為368，兩者的總的加入量應能夠滿足在每噸鋼水中形成2040公斤的二元渣；(8)退火將電渣錠加熱至900950°C，保溫820小時，再以彡40°C/小時的速度降溫至500°C；(9)均質(zhì)化處理將退火后的電渣錠在高溫擴散爐內(nèi)處理2060小時，處理溫度大于等于1200°C，小于熔化溫度，使電渣錠的基體組織和成份達到均勻一致；(10)將均質(zhì)化處理后的電渣錠在快鍛機和精鍛機上經(jīng)多火鍛造工藝鍛造成芯棒所述多火鍛造工藝是指將電渣錠加熱到11401200°C，進入快鍛機和精鍛機鍛造后，回爐加熱到11401200°C，并再次進行鍛造；可以重復多次，直至將電渣錠鍛造成直徑為100460mm，長度為1018m的芯棒為止；電渣錠回爐時的溫度彡900°C；快鍛機又稱快速鍛造液壓機，可以向青島華東工程機械有限公司制造等單位購買。精鍛機(precisionforgingmachine)，是一種快速精密鍛壓設備，由幾個對稱錘頭對金屬坯料進行高頻率鍛打的短沖程壓力機。精鍛機每分鐘錘擊次數(shù)比快鍛液壓機高一倍，由于錘擊次數(shù)高，坯料形變產(chǎn)生的熱量可抵償坯料散失到環(huán)境中的熱量，因此加工過程中溫度變化較小。(11)調(diào)質(zhì)退火處理；先退火將芯棒在9501050°C的電爐內(nèi)保溫515小時，再水冷至室溫，再加熱至800900°C進行回火處理，保溫1030小時后冷卻至室溫；然后調(diào)質(zhì)將退火后的芯棒加熱到10001050°C后保溫515小時，再油冷至室溫；再回火到550650°C，保溫820小時后冷卻至室溫；然后再次回火到550650°C，保溫820小時后再冷卻至室溫。下面是本發(fā)明的幾個具體實施例。實施例一化學成份(重量百分數(shù)，余量為鐵)Γ^r^r^ΓΙΓ￥[raΓ^Γ^0.32%0.8%0.2%4.75%~1.5%1.2%0.07%0.0050.015實施例二化學成份(重量百分數(shù)，余量為鐵)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例三化學成份(重量百分數(shù)，余量為鐵)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明的芯棒材料雜質(zhì)含量的檢驗結果如表二所示(按GB/T10561中A法進行檢驗，合格級別不超過下表規(guī)定)表二<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明的芯棒材料力學性能的檢驗結果如表三所示試樣淬回火后硬度調(diào)整為3540HRC之間進行性能檢驗。參考熱處理工藝10301040°C淬火，630660°C之間回火至少兩次，每次2小時(回火溫度可以適當調(diào)整，以回火后硬度為準)。按GB/T229-1994規(guī)定檢測沖擊功AkV(沖擊試樣的缺口向著中心)檢驗結果符合表三規(guī)定。表三<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明的芯棒材料顯微組織的檢驗結果鋼材按NADCA207_2003(北美鑄造協(xié)會標準)進行退火組織檢驗，達到合格級別，試樣取樣部位在距表面半徑二分之一處。權利要求一種芯棒材料，其特征在于所述芯棒材料的組成為碳0.32～0.38％、硅0.8～1.2％、錳0.2～0.6％、鉻4.75～5.5％、鉬1.3～1.5％、釩1～1.2％、鈮0.04～0.07％、硫≤0.005及磷≤0.015，余量為鐵；單位為重量百分數(shù)。2.—種芯棒材料的生產(chǎn)方法，其特征在于所述方法包括如下工序(1)電爐煉鋼采用重型廢鋼作為鋼鐵爐料，在電爐中熔化；(2)造渣脫磷在熔化的鋼水中加入Ca0、CaF2、Si02&Fe0，形成酸性渣，使鋼水中的磷與酸性渣反應，生成磷酸鈣，同時由酸性渣吸附掉鋼水中的雜質(zhì)；酸性渣的量為50100公斤/噸鋼水；(3)扒渣還原扒去浮于鋼水表面的酸性渣；然后在鋼水中加入還原劑、CaO,CaF2及SiO2，形成堿性還原渣，堿性還原渣的量為3070公斤/噸鋼水；(4)去硫使堿性還原渣與鋼水中的硫反應，以去除鋼水中的硫；然后初調(diào)鋼水的合金成份，使鋼水的合金成份接近鋼水的最終成份；(5)去硫后的鋼水進入精煉鋼包，再加入CaO、CaF2及SiO2造二次渣，二次渣的量為2050公斤/噸鋼水；然后抽真空，真空度彡100帕；再吹氬氣；然后脫硫，脫硫時，扒去二次渣，加入硅鐵12公斤/噸鋼水，造堿性渣，堿性渣與鋼水中的硫反應進一步去除鋼水中的硫；再真空脫氣；最后再微調(diào)鋼水的合金成份，使鋼水的最終成份為碳0.320.38%、硅0.81.2%、猛0.20.6%、鉻4.755.5%、鉬1.31.5%、釩11.2%、鈮0.040.07%、硫<0.005及磷<0.015，余量為鐵；單位為重量百分數(shù)；(6)鋼水出精煉鋼包后澆注成電極棒；(7)電渣重熔將電極棒在電渣爐中重熔成鋼水，再加入A1203、CaF2造二元渣，二元渣的量為2040公斤/噸鋼水，重熔后的鋼水通過二元渣吸附掉雜質(zhì)，然后澆注入帶有水冷裝置的鑄模內(nèi)，形成電渣錠；(8)退火將電渣錠加熱至900950°C，保溫820小時，再以≤40°C/小時的速度降溫至500°C；(9)均質(zhì)化處理將退火后的電渣錠在高溫擴散爐內(nèi)處理2060小時，處理溫度大于等于1200°C，小于熔化溫度，使電渣錠的基體組織和成份達到均勻一致；(10)將均質(zhì)化處理后的電渣錠在快鍛機和精鍛機上經(jīng)多火鍛造工藝鍛造成芯棒所述多火鍛造工藝是指將電渣錠加熱到11401200°C，進入快鍛機和精鍛機鍛造后，回爐加熱到11401200°C，并再次進行鍛造；重復多次，直至將電渣錠鍛造成直徑為100460mm，長度為1018m的芯棒；電渣錠回爐時的溫度≥900°C；(11)調(diào)質(zhì)退火處理；先退火將芯棒在9501050°C的電爐內(nèi)保溫515小時，再水冷至室溫，再加熱至800900°C進行回火處理，保溫1030小時后冷卻至室溫；然后調(diào)質(zhì)將退火后的芯棒加熱到10001050°C后保溫515小時，再油冷至室溫；再回火到550650°C，保溫820小時后冷卻至室溫；然后再次回火到550650°C，保溫820小時后再冷卻至室溫。3.如權利要求2所述生產(chǎn)芯棒材料的方法，其特征在于所述還原劑為每噸鋼水中加入鋁塊或鋁粉11.5公斤、金屬鈣0.51公斤、硅鐵或硅鐵粉35公斤及錳鐵35公斤。全文摘要本發(fā)明涉及一種所述芯棒材料，其特征是，所述芯棒材料組成為碳0.32～0.38％、硅0.8～1.2％、錳0.2～0.6％、鉻4.75～5.5％、鉬1.3～1.5％、釩1～1.2％、鈮0.04～0.07％、硫≤0.005、磷≤0.015、余量為鐵。生產(chǎn)芯棒材料的方法，包括如下工序(1)電爐煉鋼；(2)造渣脫磷；(3)扒渣還原；(4)去硫、同時加入合金成份；(5)鋼水進精煉鋼包，微調(diào)合金；(6)將鋼水澆注成電極棒；(7)電渣重熔；(8)退火；(9)均質(zhì)化處理；(10)鍛造成芯棒；(11)調(diào)質(zhì)退火處理。本發(fā)明產(chǎn)出的材料具有非常高的等向性及組織均勻性，具有非常高的耐熱疲勞、耐高溫沖擊、耐磨及拋光印花性能，還有一定耐蝕性能。文檔編號C21C7/064GK101824580SQ201010130908公開日2010年9月8日申請日期2010年3月15日優(yōu)先權日2010年3月15日發(fā)明者肖瑞勇申請人:無錫尤斯威科石油鉆具有限公司