CN109023081A - 稀土抽油杆圆钢和稀土抽油杆圆钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种稀土抽油杆圆钢和稀土抽油杆圆钢的生产方法，其中，稀土抽油杆圆钢，以质量百分比计，其化学成分为：C 0.26～0.33％，Si 0.17～0.37％，Mn 0.40～0.70％，Cr 0.80～1.10％，Mo0.17‑0.25％，RE0.0010‑0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过本发明的技术方案，稀土抽油杆圆钢将C、Si、Mn、Cr、Mo的含量调整到中限，另外在钢中添加稀土镧合金，可明显改善冲击韧性和疲劳性能，另外，稀土在钢中可显著提高钢的耐腐蚀性，延长抽油杆的使用寿命。

Description

稀土抽油杆圆钢和稀土抽油杆圆钢的生产方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种稀土抽油杆圆钢和一种稀土抽油杆圆钢的生产方法。
背景技术
抽油杆在机械采油过程中受拉—压应力的交变作用，进行不间断的往复工作，长期在不同程度的腐蚀环境中承受不对称循环交变载荷作用，目前的抽油杆在腐蚀环境中承受的不对称循环交变载荷作用的能力较弱。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提供了一种稀土抽油杆圆钢。
本发明的另一个目的在于提供了一种稀土抽油杆圆钢的生产方法。
有鉴于此，本发明第一方面的技术方案提供了一种稀土抽油杆圆钢，以质量百分比计，其化学成分为：C 0.26～0.33％，Si 0.17～0.37％，Mn 0.40～0.70％，Cr 0.80～1.10％，Mo0.17-0.25％，RE0.0010-0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述杂质中的P≤0.025％，所述杂质中的S≤0.025％。
进一步地，其化学成分为：C 0.27～0.32％、Si0.20～0.30％，Mn0.50～0.60％，Cr0.90～1.00，Mo 0.20-0.24％，RE 0.0010-0.0030％。
本发明第二方面的技术方案提出了一种稀土抽油杆圆钢的生产方法，用于生产第一方面的技术方案的稀土抽油杆圆钢，包括：冶炼，转炉终点钢水中C含量不少于0.06wt％，P含量不超过0.03wt％；出钢温度为1620～1644℃；精炼；连铸，过热度设置为25～35℃，拉速为1.9～2.0m/min；轧制，开轧温度为1000～1100℃，精轧入口温度为900～950℃。
进一步地，所述冶炼过程中，加入硅铁、硅锰、无烟煤和铬铁中的一种或多种进行脱氧合金化；出钢过程对钢包进行底吹氩操作。
进一步地，所述精炼过程中，加入硅铁、中碳锰铁、钼铁和锻烧无烟煤中一种或多种进行成分微调；精炼后期喂入硅钙线、稀土镧合金；软吹时间大于10min。
本发明实施例提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
稀土抽油杆圆钢将C、Si、Mn、Cr、Mo的含量调整到中限，另外在钢中添加稀土镧合金，利用稀土镧合金与钢中的氧和硫有较强的亲和力作用，可脱氧、脱硫，降低钢中的氧含量和硫含量，并且可降低磷、氢、砷、锑、铅、锡等低熔点元素在晶界上的危害。稀土可控制硫化物夹杂物的形态，钢中硫化物是沿着钢材轧制方向呈长条状分布，加入稀土可使长条状硫化物变成球性或仿锤形，并可改变夹杂物的大小，可明显改善冲击韧性和疲劳性能。另外，稀土在钢中可显著提高钢的耐腐蚀性，延长抽油杆的使用寿命。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述方面、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的实施例的稀土抽油杆圆钢，以质量百分比计，其化学成分为：C 0.26～0.33％，Si 0.17～0.37％，Mn 0.40～0.70％，Cr 0.80～1.10％，Mo0.17-0.25％，RE0.0010-0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述杂质中的P≤0.025％，所述杂质中的S≤0.025％。
进一步地，其化学成分为：C 0.27～0.32％、Si0.20～0.30％，Mn0.50～0.60％，Cr0.90～1.00，Mo 0.20-0.24％，RE 0.0010-0.0030％。
根据本发明的实施例的稀土抽油杆圆钢的生产方法，包括：冶炼，转炉终点钢水中C含量不少于0.06wt％，P含量不超过0.03wt％；出钢温度为1620～1644℃；精炼；连铸，过热度设置为25～35℃，拉速为1.9～2.0m/min；轧制，开轧温度为1000～1100℃，精轧入口温度为900～950℃。
步骤1是冶炼的工序，冶炼过程中，优选加入硅铁、硅锰、铬铁、无烟煤和铝锰铁中的一种或多种进行脱氧合金化。对于硅铁、硅锰、无烟煤和铝锰铁的加入品种以及加入量，本领域技术人员可以根据钢筋成分进行选择。
出钢过程优选对钢包进行底吹氩操作。吹氩时优选采用大气量搅拌。
步骤2是精炼的步骤，此步骤优选在LF炉中进行。本领域技术人员可以根据转炉钢水的成本加入白灰、萤石和铝矾土等，电石加入量控制在50～100kg。
精炼过程中，优选加入硅铁、中碳锰铁和锻烧无烟煤中一种或多种进行成分微调。对于硅铁、中碳锰铁和锻烧无烟煤的加入品种以及加入量，本领域技术人员可以根据钢筋成分进行选择。
精炼后期软吹时间大于10min，保证化学成分的均匀性及夹杂物上浮，精炼后喂入硅钙线、稀土镧合金后上铸机进行后续的连铸工艺。
步骤3的连铸工序中，过热度优选为30℃，拉速为1.9m/min。
步骤4是轧制的过程，开轧温度为1050±30℃，精轧入口温度为920℃±10℃。
稀土与钢中的氧和硫有较强的亲和力作用，可脱氧、脱硫，降低钢中的氧含量和硫含量，并且可降低磷、氢、砷、锑、铅、锡等低熔点元素在晶界上的危害。稀土可控制硫化物夹杂物的形态，钢中硫化物是沿着钢材轧制方向呈长条状分布，加入稀土可使长条状硫化物变成球性或仿锤形，并可改变夹杂物的大小，可明显改善疲劳性能。另外，稀土在钢中可显著提高钢的耐腐蚀性，可延长抽油杆的使用寿命。
稀土抽油杆圆钢将C、Si、Mn、Cr、Mo的含量调整到中限，另外在钢中添加稀土镧合金，利用稀土镧合金与钢中的氧和硫有较强的亲和力作用，可脱氧、脱硫，降低钢中的氧含量和硫含量，并且可降低磷、氢、砷、锑、铅、锡等低熔点元素在晶界上的危害。稀土可控制硫化物夹杂物的形态，钢中硫化物是沿着钢材轧制方向呈长条状分布，加入稀土可使长条状硫化物变成球性或仿锤形，并可改变夹杂物的大小，可明显改善冲击韧性和疲劳性能。另外，稀土在钢中可显著提高钢的耐腐蚀性，延长抽油杆的使用寿命。
具体实施方式
工业试生产了2炉钢，具体的工艺参数控制如下：
1、转炉冶炼
转炉冶炼时根据成分需求加入白灰2000～3000kg，白云石1000～2000kg，铁皮球1000～3000kg，出钢过程中加入硅铁130kg，硅锰600kg，1600kg高碳铬铁。
转炉终点钢水的碳含量、磷含量(质量百分数)及出钢温度如表1所示。
表1 转炉出钢的成分及温度
出钢温度，℃ 出钢碳含量，wt％ 出钢磷含量，wt％
实施例1 1620 0.07 0.011
实施例2 1644 0.15 0.030
2、LF炉精炼
据钢水成分及温度变化进行加辅料造渣，加合金进行微调和升温操作。加入白灰500～600kg，铝矾土200～300kg，合金根据精炼就位成分进行微调加入锰铁50～80kg，硅铁100～300kg，钼铁合金320kg，稀土镧铁合金30kg，精炼后喂入硅钙线，喂入量200～300m。
3、连铸生产
工艺参数列于表2；产品成分列于表3。
表2 连铸工艺参数
过热度(℃) 拉速(m/min)
实施例1 27 1.9
实施例2 34 1.9
表3 成品成分(wt％，余量为铁)
C Si Mn Cr Mo P S RE
实施例1 0.30 0.21 0.54 0.937 0.182 0.013 0.008 0.0024
实施例2 0.30 0.26 0.58 0.929 0.177 0.012 0.010 0.0018
4、轧钢生产
开轧温度分别为1061℃、1065℃，精轧入口温度为923℃、925℃。
对上述2个实施例制备的稀土抽油杆圆钢进行淬火860℃及回火540℃介质为水的热处理后进行力学性能测试，测试结果列于表5。
表5 力学性能测试
由表5可知，本发明生产的抽油杆圆钢各项指标均满足标准要求，可以满足用户的使用需求。
同时取试样在PLG-200高频疲劳试验机上进行了实物轴向疲劳检验。在试验应力406Mpa条件下，实物疲劳周次500万次未断裂，大于SY/T5029-2006《抽油杆》标准中疲劳循环周次大于100万次的要求。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种稀土抽油杆圆钢，其特征在于，以质量百分比计，其化学成分为：C 0.26～0.33％，Si 0.17～0.37％，Mn 0.40～0.70％，Cr 0.80～1.10％，Mo0.17-0.25％，RE0.0010-0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的稀土抽油杆圆钢，其特征在于，所述杂质中的P≤0.025％，所述杂质中的S≤0.025％。
3.根据权利要求1所述的稀土抽油杆圆钢，其特征在于，其化学成分为：C 0.27～0.32％、Si0.20～0.30％，Mn0.50～0.60％，Cr 0.90～1.00，Mo 0.20-0.24％，RE 0.0010-0.0030％。
4.一种稀土抽油杆圆钢的生产方法，用于生产如权利要求1至3中任一所述的稀土抽油杆圆钢，其特征在于，包括：
冶炼，转炉终点钢水中C含量不少于0.06wt％，P含量不超过0.03wt％；出钢温度为1620～1644℃；
精炼；
连铸，过热度设置为25～35℃，拉速为1.9～2.0m/min；
轧制，开轧温度为1000～1100℃，精轧入口温度为900～950℃。
5.根据权利要求4所述的稀土抽油杆圆钢的生产方法，其特征在于，所述冶炼过程中，加入硅铁、硅锰、无烟煤和铬铁中的一种或多种进行脱氧合金化；出钢过程对钢包进行底吹氩操作。
6.根据权利要求4所述的稀土抽油杆圆钢的生产方法，其特征在于，所述精炼过程中，加入硅铁、中碳锰铁、钼铁和锻烧无烟煤中一种或多种进行成分微调；精炼后期喂入硅钙线、稀土镧合金；软吹时间大于10min。
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