CN100507057C

CN100507057C - 一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法

Info

Publication number: CN100507057C
Application number: CNB2007100184448A
Authority: CN
Inventors: 武占学; 王高社
Original assignee: Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
Current assignee: Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: CN101121994A

Abstract

一种石油钻机游吊系统用铸钢，由下述Wt%的成份组成：C：0.24-0.30，Ni：1.35-1.65，Mo：0.20-0.30，Cr：0.55-0.85，Mn：0.60-1.00，Si：0.20-0.40，S≤0.025，P≤0.025，余量为Fe。本发明具有铸造性能好、低温冲击韧性高、淬透性和焊接性能良好的特性，完全满足了石油钻机游吊系统主要提升设备大钩、水龙头的使用要求。本发明经双基尔试块和8个规格的等效圆试块取样进行力学性能测试表明，其力学性能指标远远高于Spec API 8C的要求。

Description

一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法。

背景技术

随着石油钻采设备市场国际化，对石油钻机性能提出了更高的要求，钻采设备性能必须符合Spec API 8C的要求。钻机游吊系统的主要提升设备大钩、水龙头是钻机受负荷的关键部件，因其材料及力学性能要求极其严格，已成为钻机生产的“瓶颈”问题，严重阻碍了的石油钻采机械设备快速发展。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法，具有铸造性能好、低温冲击韧性高、淬透性和焊接性能良好的特性，完全满足了石油钻机游吊系统主要提升设备大钩、水龙头的使用要求。

本发明按照石油钻机游吊系统主要提升设备大钩、水龙头的力学性能和实际使用要求，通过加入镍、钼、铬、钒、硼和适量稀土硅等，设计成一种新钢种材料。C元素是强化钢材的最有效元素，但考虑到铸件可能出现的焊接失效问题，故把C含量控制在0.30％以下；Ni的加入是为了提高钢的强韧性能，也考虑到Ni对低温韧性的良好作用；Mn、Cr元素虽主要起固溶强化作用，但从资源条件和成本节约方面我们提出了高Mn低Cr的思想；Mo的加入是为了提高钢的淬透性；为了控制钢中夹杂物的含量，减少铸钢件的“冷脆性”和“热脆性”，P、S元素均要求控制在0.025％以下，这一切都为实现新钢种具有良好的力学性能提供了必要条件。

本发明由下述wt％的成份组成：C 0.24—0.30，Ni 1.35—1.65，Mo 0.20—0.30，Cr 0.55—0.85，Mn 0.60—1，00，Si 0.20—0.40，S≤0.025，P≤0.025，余量为Fe。

本发明制造方法：

①在电炉精炼末期加0.1—0.15％的钒铁细化晶粒，加0.003—0.006％的硼铁提高钢的淬透性，加0.05—0.15％的稀土硅对夹杂的形态进行变质改性处理。

②浇注时采用吹气式滑动水口吹入惰性气体均匀成分和温度，净化钢水，并引流浇注钢水成型。

③浇注成形后的毛坯在900℃±10℃保温正火4—5小时，冷却至300℃±10℃时热切冒口，冒口热切完后，立即加热至620℃～660℃保温25—48小时后空冷，进行高温去氢处理。

④铸件打磨完后进行二次正火处理，在900℃±10℃保温正火3—4小时后空冷。

⑤对铸件进行热处理，对二次正火后的铸件先加热至880±10℃保温4—5小时后淬水；然后再加热至680±10℃保温8—9小时后空冷。

⑥可在二次正火处理前对铸件缺陷进行预热补焊，预热温度为300℃±10℃，铸件补焊完后，加热至350℃±10℃保温2—3小时进行消氢处理。

本发明具有的优点和有益效果：

l、本发明具有铸造性能好、低温冲击韧性高、淬透性和焊接性能良好的特性，完全满足了石油钻机游吊系统主要提升设备大钩、水龙头的使用要求。

2、本发明经双基尔试块和8个规格的等效圆试块取样进行力学性能测试表明，其力学性能指标远远高于Spec API 8C的要求。

具体实施方式

冶炼工艺：根据设计的化学成分，精选炉料，在电孤炉内冶炼，氧化温度≥1580℃。在炼钢的还原期保持白渣精炼的同时，在出钢前5—10分钟调整化学成分至规格范围内，先加Si-Fe后，再加0.1—0.15％的钒铁细化晶粒，加0.003—0.006％的硼铁提高钢的淬透性，推渣搅拌均匀。出钢前5分钟左右，加0.05—0.15％的稀土硅对夹杂的形态进行变质改性处理，确保化学成分在控制范围内。出钢温度1610℃～1630℃。

浇注工艺：采用吹气式滑动水口吹入惰性气体氩气，均匀成分和钢水温度，去除气体和夹杂，并引流浇注成形。砂型浇注后保温72小时脱模去砂。

清切工艺：铸件打箱落砂后，毛坯直接进窑正火，在900℃保温5小时后空冷。在正火之前不许进行喷砂、切割冒口等工作。正火结束后，在300℃左右热切冒口。冒口热切完后，立即趁热进电窑加热至620℃—660℃保温36小时以上空冷，进行高温去氢处理。然后清除铸件上的粘砂、夹杂物、浇冒口残留等缺陷，并对铸件非加工面打磨。必要时可对铸件缺陷预热补焊，预热温度为300℃，铸件补焊完后，加热至350℃保温2小时进行消氢处理。铸件打磨完成后进行二次正火处理，加热900℃保温3小时后空冷，二次正火后的铸件应进行喷丸处理，除净氧化皮。

热处理工艺：对二次正火后的铸件先加热至880±10℃保温4—5小时后淬水；然后再加热至680±10℃保温8—9小时后空冷。

按照以上工艺过程生产的石油钻机游吊系统用铸钢件的化学成份如下(Wt％)：

炉号07-436：C 0.24，Ni 1.43，Mo 0.21，Cr 0.69，Mn 0.64，Si 0.25，P 0.018，S 0.008。

炉号07-456：C 0.27，Ni 1.50，Mo 0.22，Cr 0.62，Mn 0.72，Si 0.27，P 0.018，S 0.009。

炉号07-683：C 0.30，Ni 1.60，Mo 0.23，Cr 0.62，Mn 0.72，Si 0.38，P 0.016，S 0.005。

按照以上工艺过程生产的石油钻机游吊系统用铸钢件力学性能指标为(对双基尔试块和8个规格的等效圆试块取样进行力学性能测试)：

项目	屈服强度R<sub>el</sub>N/mm<sup>2</sup>	抗拉强度R<sub>m</sub>N/mm<sup>2</sup>	断后伸长率A％	断面收缩率Z％	冲击吸收功A<sub>kv</sub>J(—20℃)
项目	屈服强度R<sub>el</sub>N/mm<sup>2</sup>	抗拉强度R<sub>m</sub>N/mm<sup>2</sup>	断后伸长率A％	断面收缩率Z％	冲击吸收功A<sub>kv</sub>J(—20℃)	API8C要求	≥520	≥620	≥15	≥25	≥42
本发明能达到的范围	≥640～740	≥720～835	≥17～23	≥51～64	≥90～135	API8C要求	≥520	≥620	≥15	≥25	≥42
本发明能达到的范围	≥640～740	≥720～835	≥17～23	≥51～64	≥90～135	本发明能达到的均值	680	790	20	54	104

Claims

1、一种石油钻机游吊系统用铸钢，其特征是：所述铸钢由以下制备工艺制造而成：

①在电炉精炼末期加0.1—0.15％的钒铁细化晶粒，加0.003—0.006％的硼铁提高钢的淬透性，加0.05—0.15％的稀土硅对夹杂的形态进行变质改性处理；

②浇注时采用吹气式滑动水口吹入惰性气体均匀成分和温度，净化钢水，并引流浇注钢水成型；

③浇注成形后的毛坯在900℃±10℃保温正火4—5小时空冷，冷却至300℃±10℃时热切冒口，冒口热切完后，立即加热至620℃～660℃保温25—48小时后空冷，进行高温去氢处理；

④铸件打磨完后进行二次正火处理，在900℃±10℃保温正火3—4小时后空冷；

⑤对铸件进行热处理，对二次正火后的铸件先加热至880±10℃保温4—5小时后淬水；然后再加热至680±10℃保温8—9小时后空冷；

由上述工艺制造的铸钢由下述Wt％的成份组成：C 0.24—0.30，Ni 1.35—1.65，Mo 0.20—0.30，Cr 0.55—0.85，Mn 0.60—1.00，Si 0.20—0.40，S≤0.025，P≤0.025，由上述工艺确定的适量的钒，硼和稀土，余量为Fe。

2、根据权利要求1所述的石油钻机游吊系统用铸钢，其特征是：在二次正火处理前对铸件缺陷进行预热补焊和消氢处理，预热温度为300℃±10℃，铸件补焊完后，加热至350℃±10℃保温2—3小时进行消氢处理。