CN105714194A - ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法 - Google Patents

ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105714194A
CN105714194A CN201610111529.XA CN201610111529A CN105714194A CN 105714194 A CN105714194 A CN 105714194A CN 201610111529 A CN201610111529 A CN 201610111529A CN 105714194 A CN105714194 A CN 105714194A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
casting
preparation
cast
cast steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610111529.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105714194B (zh
Inventor
任军鹏
刘宏亮
王平怀
刘永飞
张中旗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
Original Assignee
Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baoji Oilfield Machinery Co Ltd filed Critical Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
Priority to CN201610111529.XA priority Critical patent/CN105714194B/zh
Publication of CN105714194A publication Critical patent/CN105714194A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105714194B publication Critical patent/CN105714194B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00—Machining or cutting being involved

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种ZG20CrNiMnMo铸钢，由以下组分按照质量百分比(wt％)组成：C为0.20％?0.25％，Ni为0.80％?1.20％，Mo为0.50％?0.70％，Cr为0.70％?1.10％，Mn为0.95％?1.25％，Si为0.45％?0.75％，S≤0.015％，P≤0.02％，Cu≤0.25％，Al≤0.08％，余量为Fe，合计为100％。本发明还公开了该种ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法，包括ZG20CrNiMnMo铸钢制备、铸钢件浇注、铸钢件清切、及铸钢件热处理方法。本发明的ZG20CrNiMnMo铸钢所制作的石油钻机及钻采工具，铸造性能好、高强度、低温冲击韧性较高、淬透性和焊接性能良好，完全满足海洋石油钻机及钻采工具的使用要求。

Description

ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法
技术领域
本发明属于铸钢材料技术领域，涉及一种ZG20CrNiMnMo铸钢，本发明还涉及该种ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法。
背景技术
随着石油钻采设备市场国际化，对石油钻机的材质性能提出了更高的要求，钻采设备的材质性能必须符合Spec API 7K或8C的要求。由于钻采工具是钻机钻采作业的关键部件，因其材料及力学性能要求极其严格，已成为海洋钻机生产的“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
本发明的目的是提供一种ZG20CrNiMnMo铸钢，解决现有技术中石油钻机及钻采工具缺乏高强度铸钢材料，其力学性能不能满足实际需要的问题。
本发明的另一目的是提供该种ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种ZG20CrNiMnMo铸钢，由以下组分按照质量百分比组成：
C为0.20％-0.25％，Ni为0.80％-1.20％，Mo为0.50％-0.70％，Cr为0.70％-1.10％，Mn为0.95％-1.25％，Si为0.45％-0.75％，S≤0.015％，P≤0.02％，Cu≤0.25％，Al≤0.08％，余量为Fe，合计为100％。
本发明所采用的另一技术方案是，一种上述的ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法，包括ZG20CrNiMnMo铸钢制备、铸钢件浇注、铸钢件清切、及铸钢件热处理方法，
所述的铸钢件浇注方法是，采用吹气式滑动水口吹入惰性气体，均匀成分和钢水温度，去除气体和夹杂，并引流浇注成形，砂型浇注后至少保温72小时脱模去砂。
本发明的有益效果是，采用该种ZG20CrNiMnMo铸钢所制作的石油钻机及钻采工具，具有铸造性能好、高强度、低温冲击韧性较高、淬透性和焊接性能良好的特性，完全满足海洋石油钻机及钻采工具的使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的ZG20CrNiMnMo铸钢，由以下组分按照质量百分比(wt％)组成：
C为0.20％-0.25％，Ni为0.80％-1.20％，Mo为0.50％-0.70％，Cr为0.70％-1.10％，Mn为0.95％-1.25％，Si为0.45％-0.75％，S≤0.015％，P≤0.02％，Cu≤0.25％，Al≤0.08％，余量为Fe，合计为100％。
本发明上述的组分及其含量，按照海洋石油钻机及钻采工具的力学性能和实际使用要求，合理确定了镍、钼、铬、锰等的加入量。其中的C元素是强化钢材的最有效元素，但考虑到铸钢件可能出现的焊接失效问题，故把C含量控制在0.25％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考虑，提出了高Mn低Cr的思路；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0.020％以下，Cu、Al均为铸钢在冶炼过程中不可辟免的外来非添加元素，并且对钢材力学性能影响较大，必须严格控制，它们都严重影响钢的冲击韧性，使钢材变脆。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ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法是，包括ZG20CrNiMnMo铸钢制备、铸钢件浇注、铸钢件清切、及铸钢件热处理方法，
ZG20CrNiMnMo铸钢制备方法是：根据预定的化学成分，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预定范围内，先加Si-Fe，再加0.5-0.7％的钼铁细化晶粒，推渣搅拌均匀；出钢前5分钟，加0.1-0.15％的稀土硅对夹杂物的形态进行变质改性处理，确保化学成分在预定范围内；出钢温度1610℃-1630℃。
该ZG20CrNiMnMo铸钢件浇注方法是：采用吹气式滑动水口吹入惰性气体(选择氩气)，均匀成分和钢水温度，去除气体和夹杂，并引流浇注成形，砂型浇注后至少保温72小时脱模去砂。
该ZG20CrNiMnMo铸钢件清切方法是：铸钢件打箱落砂后，毛坯直接进窑正火，在900℃保温5小时后空冷。在正火之前不得进行喷水、切割冒口等工作。正火结束后，在300℃左右热切冒口，热切冒口完成后，立即趁热进电窑加热至620℃-660℃保温25-48小时，进行高温去氢处理，然后空冷。清除铸钢件上的粘砂、夹杂物、浇冒口残留等缺陷。必要时可对铸钢件缺陷预热补焊，预热温度为300℃；铸钢件补焊完成后，加热至350℃保温2小时进行消氢处理，并对铸钢件非加工面打磨出金属光泽。铸钢件打磨完成后进行二次正火处理，加热950℃保温3小时后空冷，二次正火后对铸钢件进行喷丸处理，除净氧化皮。
该ZG20CrNiMnMo铸钢件热处理方法是：对二次正火后的铸钢件先加热至940±10℃保温4-5小时后水冷；再加热至620±20℃保温8-9小时后空冷。
实施例1
按照以上工艺制作的石油钻机及钻采工具(铸钢件)的125基尔试棒化学成份(Wt％)如下：
炉号1：C为0.21％，Ni为1.17％，Mo为0.52％，Cr为0.76％，Mn为1.08％，Si为0.54％，S为0.011％，P为0.02％，Cu为0.05％Al≤0.08％，余量为Fe，合计为100％。
对125单基尔试块取样进行力学性能测试数据见下表1。
表1，铸钢高强度件力学性能指标
实施例2
按照以上工艺制作的石油钻机及钻采工具(铸钢件)的125基尔试棒化学成份(Wt％)如下：
炉号2：C为0.24％，Ni为1.1％，Mo为0.58％，Cr为0.96％，Mn为1.2％，Si为0.64％，S为0.012％，P为0.025％，Cu为0.055％Al≤0.07％，余量为Fe，合计为100％。
对125单基尔试块取样进行力学性能测试数据见下表2。
表2，铸钢高强度件力学性能指标
实施例3
按照以上工艺制作的石油钻机及钻采工具(铸钢件)的125基尔试棒化学成份(Wt％)如下：
炉号3：C为0.22％，Ni为0.97％，Mo为0.6％，Cr为1.05％，Mn为0.98％，Si为0.48％，S为0.008％，P为0.015％，Cu为0.045％Al≤0.06％，余量为Fe，合计为100％。
对125单基尔试块取样进行力学性能测试数据见下表3。
表3，铸钢高强度件力学性能指标
可见，本发明经12支125单基尔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 7K和8C的技术要求，具有铸造性能好、强度高、低温冲击韧性较好、淬透性和焊接性能良好的特性，完全满足了海洋石油钻机及钻采工具的使用要求。

Claims (5)

1.一种ZG20CrNiMnMo铸钢，其特征在于，由以下组分按照质量百分比组成：
C为0.20％-0.25％，Ni为0.80％-1.20％，Mo为0.50％-0.70％，Cr为0.70％-1.10％，Mn为0.95％-1.25％，Si为0.45％-0.75％，S≤0.015％，P≤0.02％，Cu≤0.25％，Al≤0.08％，余量为Fe，合计为100％。
2.一种权利要求1所述的ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法，包括ZG20CrNiMnMo铸钢制备方法、铸钢件浇注方法、铸钢件清切方法及铸钢件热处理方法，其特征在于：
所述的铸钢件浇注方法是，采用吹气式滑动水口吹入惰性气体，均匀成分和钢水温度，去除气体和夹杂，并引流浇注成形，砂型浇注后至少保温72小时脱模去砂。
3.根据权利要求2所述的ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法，其特征在于，所述的铸钢制备方法是：根据预定的化学成分，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预定范围内，先加Si-Fe，再加钼铁细化晶粒，推渣搅拌均匀；出钢前5分钟，加稀土硅对夹杂物的形态进行变质改性处理，确保化学成分在预定范围内；出钢温度1610℃-1630℃。
4.根据权利要求2所述的ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法，其特征在于，所述的铸钢件清切方法是：铸钢件打箱落砂后，毛坯直接进窑正火，在900℃保温5小时后空冷；正火结束后，在300℃热切冒口，立即趁热进电窑加热至620℃-660℃保温25-48小时，进行高温去氢处理，然后空冷；清除铸钢件上的粘砂、夹杂物、浇冒口残留等缺陷，必要时可对铸钢件缺陷预热补焊，预热温度为300℃；铸钢件补焊完成后，加热至350℃保温2小时进行消氢处理，并对铸钢件非加工面打磨出金属光泽；铸钢件打磨完成后进行二次正火处理，加热950℃保温3小时后空冷，二次正火后对铸钢件进行喷丸处理，除净氧化皮。
5.根据权利要求2所述的ZG20CrNiMnMo铸钢件的制备方法，其特征在于，所述的铸钢件热处理方法是：对二次正火后的铸钢件先加热至940±10℃保温4-5小时后水冷；再加热至620±20℃保温8-9小时后空冷。
CN201610111529.XA 2016-02-29 2016-02-29 ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法 Active CN105714194B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610111529.XA CN105714194B (zh) 2016-02-29 2016-02-29 ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610111529.XA CN105714194B (zh) 2016-02-29 2016-02-29 ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105714194A true CN105714194A (zh) 2016-06-29
CN105714194B CN105714194B (zh) 2017-06-20

Family

ID=56157122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610111529.XA Active CN105714194B (zh) 2016-02-29 2016-02-29 ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105714194B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106555035A (zh) * 2016-11-01 2017-04-05 钢铁研究总院 一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺
CN114150210A (zh) * 2021-11-24 2022-03-08 北京科技大学 一种多元少量低合金化槽帮铸钢件的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101121994A (zh) * 2007-07-25 2008-02-13 宝鸡石油机械有限责任公司 一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法
CN101285158A (zh) * 2007-04-09 2008-10-15 爱信艾达株式会社 高强度渗碳高频淬火零件
JP2009007598A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Kobe Steel Ltd 一体型クランク軸
US20100051143A1 (en) * 2007-03-29 2010-03-04 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Case Hardening Steel Tube Having Improved Workability and a Process for its Manufacture
CN103952632A (zh) * 2014-04-25 2014-07-30 宝鸡石油机械有限责任公司 石油钻采设备泥浆泵承压件用铸钢及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100051143A1 (en) * 2007-03-29 2010-03-04 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Case Hardening Steel Tube Having Improved Workability and a Process for its Manufacture
CN101285158A (zh) * 2007-04-09 2008-10-15 爱信艾达株式会社 高强度渗碳高频淬火零件
JP2009007598A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Kobe Steel Ltd 一体型クランク軸
CN101121994A (zh) * 2007-07-25 2008-02-13 宝鸡石油机械有限责任公司 一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法
CN103952632A (zh) * 2014-04-25 2014-07-30 宝鸡石油机械有限责任公司 石油钻采设备泥浆泵承压件用铸钢及制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106555035A (zh) * 2016-11-01 2017-04-05 钢铁研究总院 一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺
CN106555035B (zh) * 2016-11-01 2018-08-28 钢铁研究总院 一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺
CN114150210A (zh) * 2021-11-24 2022-03-08 北京科技大学 一种多元少量低合金化槽帮铸钢件的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105714194B (zh) 2017-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3511434B1 (en) Process for producing ls-crnimo30c steel forging using continuous casting billet for subsea oil production wellhead device
CN108866271B (zh) 一种高硅含钛奥氏体不锈钢材质管坯的制造方法
CN106435368B (zh) 一种抗延迟断裂超高强度钢板的生产方法
CN104946972B (zh) 一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺
CN102191442B (zh) 海洋深水钻井隔水管法兰用钢及隔水管法兰的制造方法
CN102260818B (zh) 高硅耐腐蚀铸铁的制造方法
CN109082588B (zh) 一种CrMo圆棒调质钢及其制备方法
CN110273105B (zh) 一种高速工具钢及其制备方法
CN108359898A (zh) 一种低氧低夹杂轴承钢的制备方法
CN103540701A (zh) 适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺
CN104762559A (zh) 一种临氢设备用钢板的生产方法
CN108149134A (zh) 一种高温压力容器用12Cr2Mo1VR钢板及其生产方法
CN109136753B (zh) 一种p80高镜面塑料模具钢板的制造方法
CN105154623A (zh) 一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法
CN104264068A (zh) 一种矿用钻头的加工方法
CN100507057C (zh) 一种石油钻机游吊系统用铸钢及其制造方法
CN103952632B (zh) 石油钻采设备泥浆泵承压件用铸钢及制备方法
CN107904486A (zh) 一种压裂泵锻件的制造工艺
CN104818426A (zh) 一种高强度微合金化稀土铸钢及其制备方法
CN104498830B (zh) 一种合金结构钢及其生产方法
WO2019169548A1 (zh) 一种低强度微合金化稀土铸钢
CN105714194A (zh) ZG20CrNiMnMo铸钢及其铸钢件制备方法
CN104294183A (zh) 一种沉没辊轴套
CN110029264A (zh) 一种低成本40CrV工具钢及其生产方法
CN108754336B (zh) 一种特厚模具钢1.2311厚板及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant