CN117305712A - 深井扩孔器用钢及其制造方法 - Google Patents
深井扩孔器用钢及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117305712A CN117305712A CN202311384118.4A CN202311384118A CN117305712A CN 117305712 A CN117305712 A CN 117305712A CN 202311384118 A CN202311384118 A CN 202311384118A CN 117305712 A CN117305712 A CN 117305712A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- deep well
- well reamer
- temperature
- molten 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.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 276
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 276
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 47
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 31
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 22
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 21
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 claims description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 18
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 17
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 6
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 6
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 claims description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 7
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910008455 Si—Ca Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 1
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YOBAEOGBNPPUQV-UHFFFAOYSA-N iron;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Fe].[Fe] YOBAEOGBNPPUQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009843 secondary steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/064—Dephosphorising; Desulfurising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/068—Decarburising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/10—Handling in a vacuum
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- 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
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
-
- 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明提供一种深井扩孔器用钢及其制造方法，属于钢材技术领域。该深井扩孔器用钢制造方法，通过采用新的冶炼方法，采用精炼换渣以及真空后喂入硅钙线处理，以进行夹杂物变性处理，有效控制夹杂物的形貌、数量和大小，使得钢材夹杂物指数明显降低，减少了大颗粒夹杂物的产生，使得钢材内部纯净度提升，从而有利于钢材冲击韧性的改善；同时采用新的热处理方式，可进一步提升钢材的冲击韧性。通过上述制备方法制得的深井扩孔器用钢在具有大规格的同时，其钢材内部夹杂物大小在10微米以内，夹杂物指数≤4.3，满足纯净度要求，而且钢材皮下70mm处常温冲击功满足81J以上，具有良好的冲击韧性。
Description
技术领域
本发明涉及钢材技术领域，特别涉及一种深井扩孔器用钢及其制造方法。
背景技术
目前，深井扩孔器用钢多数采用4330V调质圆钢，由于其使用场景的需要，要求其具有较高的强度，即皮下70mm以内抗拉强度满足150KSI～180KSI，同时要求钢材内部夹杂物指数≤4.3，且不允许出现10μm以上的夹杂物，皮下70mm以内具有高韧性防止使用过程发生断裂，皮下70mm以内常温冲击功满足81J以上，皮下70mm处组织为回火马氏体。现有的制造方法所制得的这种圆钢能够满足上述性能要求，但是其规格(直径)通常在300mm以内。
对于大规格4330V调质圆钢(直径≥300mm)，由于钢锭头尾差异大，采用现有的制造方法，其夹杂物呈条状，很容易出现10μm以上的夹杂物，甚至出现20μm以上更大的夹杂物，而且数量多、形状大，导致钢材冲击韧性不稳定。且由于规格越大，钢材淬透性越差，其皮下70mm处很容易出现贝氏体组织，更易导致皮下70mm处冲击韧性偏低。也就是说，目前市面上暂时还没有能够满足深井扩孔器用钢使用需求的大规格4330V调质圆钢。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深井扩孔器用钢及其制造方法，该制备方法通过采用新的冶炼方法和采用新的热处理方式，使得该深井扩孔器用钢在具有大规格的同时，还具有良好的纯净度以及强度性能。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种深井扩孔器用钢，所述深井扩孔器用钢为大规格4330V调质圆钢，其直径为300-450mm，皮下70mm以内抗拉强度为150-180KSI，皮下70mm以内常温冲击功≥81J，皮下70mm处组织为回火索氏体。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述深井扩孔器用钢包括如下质量分数的化学成分：C 0.28-0.33％，Si 0.15-0.35％，Mn 0.75-1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％,Cr 0.75-1.10％，Ni 1.65-2.00％，M0 0.35-0.50％，V0.05-0.10％，余量为Fe和不可避免地杂质。
本发明还提供了上述深井扩孔器用钢的制造方法，包括以下步骤：
(a)冶炼：冶炼原料经过初炼、炉外精炼、真空脱气和喂入硅钙线，得到钢液；其中，炉外精炼过程中至少进行一次精炼渣更换；
(b)浇注：将钢液进行模铸浇注，得到钢锭；
(c)锻制：将钢锭锻制成型，形成圆钢；
(d)热处理：将圆钢依次进行退火、正火、淬火和回火处理，得到深井扩孔器用钢。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，精炼换渣，精炼过程中至少进行一次精炼渣更换；
优选的，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅38％～43％，氧化钙13.5％～18.5％，三氧化二铝10％～15％，氧化镁3％～7％，三氧化二铁3％～8％，氧化钠和氧化钾1％～6％，和氟离子3％～8％；
优选的，精炼渣的用量为每吨钢水加入10～15kg精炼渣。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度为1.0-1.5m/吨钢液。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛的电炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量≥0.08％，控制磷元素含量≤0.010％，出钢温度为1650-1680℃；
和/或，炉外精炼后，控制硫元素含量≤0.005％，出钢温度为1615-1635℃；
和/或，真空脱气，真空度≤0.5乇，真空总时间为25-40min，同时采用氩气软吹，软吹时间为20-35min。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1535-1545℃。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，钢锭加热至1180-1220℃，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，终锻温度不低于800℃。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(d)中，淬火温度为840～870℃，淬火保温时间t淬为(3H/100mm*D+1H)～(3H/100mm*D+4H)，其中H代表小时，D代表圆钢直径，mm；
和/或，淬火的冷却方式为水冷；优选的，将出炉后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在3min以内，圆钢入水后上下摆动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(d)中，退火温度为660-680℃；
和/或，正火温度为880-900℃，正火保温时间t正为(2H/100mm*D)～(2H/100mm*D+3H)，其中H代表小时，D代表直径，mm；冷却方式为风冷；
和/或，回火温度为580～600℃，回火保温时间t回为(4H/100mm*D+1H)～(4H/100mm*D+6H)，其中H代表小时，D代表直径，mm；冷却方式为空冷。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下技术效果：
(1)本发明提供了一种深井扩孔器用钢，在具有大规格的同时，还具有良好的纯净度以及强度性能。
(2)本发明提供了上述深井扩孔器用钢的制造方法，通过采用新的冶炼方法，采用炉外精炼过程进行换渣处理以及真空后喂入硅钙线处理，以进行夹杂物变性处理，有效控制夹杂物的形貌、数量和大小，使得钢材夹杂物指数明显降低，减少了大颗粒夹杂物的产生，使得钢材内部纯净度提升，从而有利于钢材冲击韧性的提高；同时采用新的热处理方式，可进一步提升钢材的冲击韧性。
该制备方法制得的深井扩孔器用钢在具有大规格的同时，其钢材内部夹杂物大小在10微米以内，夹杂物指数较低，优选≤4.3，满足纯净度要求；而且钢材皮下70mm以内区域完全淬透，转变成马氏体组织，回火后得到回火索氏体组织，从而使皮下70mm处常温冲击功满足81J以上，具有良好的冲击韧性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例1提供的深井扩孔器用钢的金相组织图，其中，(a)为距离表面25.4mm处金相组织图，(b)为距离表面70mm处金相组织图。
图2为本发明实施例5提供的深井扩孔器用钢的金相组织图，其中，(a)为距离表面25.4mm处金相组织图，(b)为距离表面70mm处金相组织图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。
在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。
根据本发明的第一个方面，提供了一种深井扩孔器用钢，该深井扩孔器用钢为大规格4330V调质圆钢，其直径为300-450mm，皮下70mm以内抗拉强度为150-180KSI，皮下70mm处组织为回火马氏体，皮下70mm以内常温冲击功≥81J。
本发明中的“大规格4330V调质圆钢”是指4330V调质圆钢直径为300-450mm，典型但非限制性的直径为300mm、320mm、340mm、350mm、360mm、380mm、400mm、420mm、440mm或450mm以及任意两点之间的数值范围。
本发明提供的大规格4330V调质圆钢具有良好的强度性能，即皮下70mm以内抗拉强度可达150-180KSI，典型非限制性的抗拉强度为150KSI、155KSI、160KSI、165KSI、170KSI、175KSI或180KSI。该大规格4330V调质圆钢其皮下70mm处组织为回火索氏体，从而确保具有较高的常温冲击功，即皮下70mm以内常温冲击功≥81J，例如可为82J、84J、85J、86J、88J或90J等。
作为本发明一种可选实施方式，深井扩孔器用钢包括如下质量分数的化学成分：C0.28-0.33％，Si 0.15-0.35％，Mn 0.75-1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％,Cr 0.75-1.10％，Ni 1.65-2.00％，Mo 0.35-0.50％，V 0.05-0.10％，余量为Fe和不可避免地杂质。
其中，C典型但非限制性的质量分数为0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％或0.33％；Si典型但非限制性的质量分数为0.15％、0.18％、0.20％、0.22％、0.25％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％或0.35％；，Mn典型但非限制性的质量分数为0.75％、0.80％、085％、0.90％、0.95％或1.00％；P典型但非限制性的质量分数为0.015％、0.012％、0.010％、0.008％或0.006％等；S典型但非限制性的质量分数为0.010％、0.009％、0.008％、0.007％、0.006％、0.005％或0.004％等；Cr典型但非限制性的质量分数为0.75％、0.80％、085％、0.90％、0.95％、1.00％、1.05％或1.10％；Ni典型但非限制性的质量分数为1.65％、1.70％、1.75％、1.80％、1.85％、1.90％、1.95％或2.00％，Mo典型但非限制性的质量分数为0.35％、0.38％、0.40％、0.42％、045％、048％或0.50％；V典型但非限制性的质量分数为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.10％。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述深井扩孔器用钢的制造方法，包括以下步骤：
(a)冶炼：冶炼原料经过初炼、炉外精炼、真空脱气和喂入硅钙线，得到钢液；其中，炉外精炼过程中至少进行一次精炼渣更换；
(b)浇注：将钢液进行模铸浇注，得到钢锭；
(c)锻造：将钢锭锻造成型，形成圆钢；
(d)热处理：将圆钢依次进行退火、正火、淬火和回火处理，得到深井扩孔器用钢。
步骤(a)中，初炼主要利用热源，向冶炼原料提供热量，主要作用是化钢液(钢水)和脱磷、脱硫、合金化等。炉外精炼，也叫二次炼钢，将初炼的钢液在具有惰性气体的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，除去夹杂物和进行成分微调等。
常规制造方法中，炉外精炼后的钢液直接进行真空脱气，真空脱气后直接进行浇注。而本发明的制造方法与之不同，在精炼过程中还增设换渣步骤以及真空脱气之后新增喂入硅钙线工序。
精炼换渣是指精炼过程中至少进行一次精炼渣更换，精炼换渣的目的是进一步吸附钢液中的夹杂物，让钢液更加纯净，确保钢材夹杂物B细(细系)≤1级(参考国家标准《GB/T10561-2023钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》)，减少氧化物类夹杂物对钢材冲击韧性带来的不利影响。
精炼换渣之后再进行真空脱气，真空脱气的目的是除去氢和氧，并将氮气控制在合适范围之内，除去非金属夹杂物，改善钢液的纯净度。真空脱气后喂入硅钙线，目的是进行非金属夹杂物变性处理，改变夹杂物的形貌和数量，有利于提高钢材的冲击任性。
步骤(b)浇注是将步骤(a)得到的钢液浇注成型，步骤(c)是对成型后的钢锭继续锻制。
步骤(d)的热处理工序中包括退火、正火、淬火和回火处理等步骤。其中，对锻制成型的圆钢进行退火去应力处理，主要作用是去氢，防止钢材白点产生。正火主要是改善钢材内部组织结构，起到细化晶粒的作用，得到平衡态的珠光体组织。淬火主要是得到马氏体组织，淬火后需及时进行回火处理，防止钢材发生开裂现象，同时得到回火索氏体组织。
本发明提供的深井扩孔器用钢的制造方法，通过采用新的冶炼方法，采用精炼换渣以及真空后喂入硅钙线处理，以进行夹杂物变性处理，有效控制夹杂物的形貌、数量和大小，使得钢材夹杂物指数明显降低，减少了大颗粒夹杂物的产生，使得钢材内部纯净度提升，从而有利于钢材冲击韧性的提高；同时采用新的热处理方式，可进一步提升钢材的冲击韧性。
该制备方法制得的深井扩孔器用钢在具有大规格的同时，其钢材内部夹杂物大小在10微米以内，夹杂物指数较低，优选≤4.3，满足纯净度要求；而且钢材皮下70mm以内区域完全淬透，转变成马氏体组织，回火后得到回火索氏体组织，从而使皮下70mm处常温冲击功满足81J以上，具有良好的冲击韧性。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(a)中，采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量≥0.08％，控制磷(P)元素含量≤0.010％(例如为0.010％、0.009％、0.008％、0.006％、0.005％、0.004％等)，然后出钢温度为1650-1680℃(典型但非限制性的为1650℃、1652℃、1655℃、1658℃、1660℃、1662℃、1665℃、1668℃、1670℃、1672℃、1675℃、1678℃或1680℃)。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(a)中，将电炉中初炼过的钢液转到LF精炼炉进行精炼。将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等，控制硫元素含量≤0.005％(例如为0.005％、0.004％、0.003％、0.002％、0.001％等)。炉外精炼后，出钢温度为1615-1635℃(典型但非限制性的为1615℃、1618℃、1620℃、1622℃、1625℃、1628℃、1630℃、1632℃、1634℃或1635℃)。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(a)中，在LF精炼炉中后期将钢液表面的精炼渣倒掉，重新换上新的精炼渣(每吨钢液加入10～15kg精炼渣，例如10kg、12kg、14kg或15kg等)，经过熔化后覆盖在钢水表面。
作为本发明一种优选实施方式，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅38％～43％，氧化钙13.5％～18.5％，三氧化二铝10％～15％，氧化镁3％～7％，三氧化二铁3％～8％，氧化钠和氧化钾1％～6％，和氟离子3％～8％。典型但非限制性的二氧化硅的质量分数为38％、39％、40％、42％或43％等；典型但非限制性的氧化钙的质量分数为13.5％、14％、15％、16％、17％、18％或18.5％等；典型但非限制性的三氧化二铝的质量分数为10％、11％、12％、13％、14％或15％等；典型但非限制性的氧化镁的质量分数为3％、4％、5％、6％或7％等；典型但非限制性的三氧化二铁的质量分数为3％、4％、5％、6％或8％等；氧化钠和氧化钾典型但非限制性的三氧化二铁的质量分数为1％、2％、3％、4％、5％或6％等；典型但非限制性的氟离子的质量分数为3％、4％、5％、6％或8％等。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(a)中，采用RH或VD炉真空脱气处理，采用氩气软吹，启动真空泵抽气，直达室内压力达到所需真空度，极限真空度≤0.5乇，并保持一段时间，真空总时间为25-40min(例如为25min、28min、30min、32min、35min、38min或40min)，软吹时间为20-35min(例如为20min、22min、25min、28min、30min、32min或35min)。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(a)中，钢液经RH或VD炉真空脱气处理后，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度为1.0-1.5m/吨钢液(例如为1.0m/吨钢液、1.1m/吨钢液、1.2m/吨钢液、1.3m/吨钢液、1.4m/吨钢液或1.5m/吨钢液)。若硅钙线长度小于1.0/吨钢液，则可能导致夹杂物指数上升，从而引起常温冲击功下降。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(b)中，采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1535～1545℃(例如为1535℃、1536℃、1538℃、1540℃、1542℃、1544℃或1545℃等)。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(c)中，钢锭加热至1180～1220℃(例如为1180℃、1185℃、1190℃、1195℃、1200℃、1205℃、1210℃、1215℃或1220℃等)，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，终锻温度不低于800℃(例如为800℃、805℃、810℃、815℃、820℃、825℃或830℃等)。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(d)中，退火温度为660-680℃，典型但非限制性的退火温度为660℃、662℃、665℃、668℃、670℃、672℃、675℃、678℃或680℃等。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(d)中，退火之后进行高低倍检验(夹杂物、低倍、成分及气体、奥氏体晶粒度)，对钢材实物进行矫直，防止弯曲对后续热处理产生影响，然后对钢材表面进行扒皮处理+磁粉探伤，确保淬火前表面无缺席，以及对钢材内部进行超声探伤，检查钢材内部质量是否达标。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(d)中，正火温度为880～900℃(例如为880℃、882℃、884℃、885℃、886℃、888℃、890℃、892℃、894℃、895℃、896℃、898℃或900℃)，正火保温时间t正为(2H/100mm*Dmm)～(2H/100mm*Dmm+3H)，其中H代表小时，D代表直径(mm)，冷却方式为风冷。例如，当圆钢直径为450mm时，根据上述公式，正火保温时间t正为9～12小时，当圆钢直径为400mm时，正火保温时间t正为8～11小时，以此类推。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(d)中，淬火温度为840～870℃(例如为840℃、842℃、844℃、845℃、846℃、848℃、850℃、852℃、854℃、855℃、856℃、858℃、860℃、862℃、864℃、865℃、868℃或870℃)，淬火保温时间t淬为(3H/100mm*Dmm+1H)～(3H/100mm*Dmm+4H)，其中H代表小时，D代表直径(mm)；冷却方式为水冷。例如，当圆钢直径为450mm时，根据上述公式，淬火保温时间t淬为14.5～17.5小时，当圆钢直径为400mm时，淬火保温时间t淬为13～16小时，以此类推。
作为本发明一种优选实施方式，步骤(d)中，将出炉后的钢材采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在3min以内(例如1min、1.5min、2min、2.5min或3min)，钢材入水后上下摆动，且钢材始终保持在水面以下，以进行淬火。
采用链条将钢材吊入水中，并使钢材在水面以下上下摆动，目的是打破钢材表面的气膜，加快冷却效果，冷却时间根据规格来确定。钢材出水后表面温度控制在90℃以内，以确保钢材表面组织充分转变成马氏体组织。
控制在3min之内，以确保钢材表面的入水温度不至太低，若入水温度过低，会造成钢材冷却效果差，钢材淬透层深度变浅。
作为本发明一种可选实施方式，步骤(d)中，回火温度为580～600℃，回火保温时间t回为(4H/100mm*Dmm+1H)～(4H/100mm*Dmm+6H)，其中H代表小时，D代表直径(mm)，冷却方式为空冷。例如，当圆钢直径为450mm时，根据上述公式，回火保温时间t回为19～24小时，当圆钢直径为400mm时，回火保温时间t回为17～22小时，以此类推。
回火完钢材需进行矫直、去应力处理，确保钢材内部应力减到最小，防止钢材后道加工变形。
同时，钢材检验拉伸和冲击等机械性能指标合格后，进行钢材内部超声探伤和外部磁粉探伤，确保钢材无缺陷后包装入库。超声探伤等级为GB/T4162 B级，磁粉探伤精度按0.3mm缺陷进行控制。
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步详细地描述。
实施例1
本实施例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，包括以下步骤：
(a)冶炼
初炼：将冶炼原料采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛下进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量0.12％，控制磷P含量0.005％，出钢温度为1650℃；
炉外精炼：将电炉中初炼过的钢液转到LF精炼炉中进行精炼。将初炼的钢液在还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物和进行成分微调等，控制硫元素含量0.002％。出钢温度为1620℃；
同时，在LF精炼炉中后期将钢液表面的精炼渣倒掉，重新换上新的精炼渣，经过熔化后覆盖在钢水表面；其中，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅41％～43％，氧化钙13.5％～15％，三氧化二铝13％～15％，氧化镁5％～7％，三氧化二铁6％～8％，氧化钠和氧化钾5％～6％，和氟离子6％～8％，精炼渣的用量为每吨钢水加入10kg精炼渣；
真空脱气：采用RH或VD炉进行真空脱气处理，采用氩气软吹，启动真空泵抽气，直达室内压力达到所需真空度，极限真空度≤0.5乇，并保持一段时间，真空总时间为30min，氩气软吹时间为25min。
喂入硅钙线：钢液经RH或VD炉真空脱气处理后，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度20m对应20吨钢液，即1.0m/吨钢液，得到钢液；
(b)浇注
采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1540℃。
(c)锻造
钢锭加热至1200℃，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，圆钢直径450mm，终锻温度不低于800℃。
(d)热处理
将圆钢依次进行退火、正火、淬火和回火处理；
其中，退火温度为670℃；
正火温度为890℃，正火保温时间t正为10小时，正火冷却方式为风冷；
淬火温度为860℃，淬火保温时间t淬为16小时，淬火冷却方式为水冷；具体是将正火后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在2min，圆钢入水后上下摆动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火；
回火温度为595℃，回火保温时间t回为20小时。
回火完钢材需进行矫直、去应力处理，确保钢材内部应力减到最小，防止钢材后道加工变形。
同时，钢材检验拉伸和冲击等机械性能指标合格后，进行钢材内部超声探伤(超声探伤等级为GB/T4162 B级)和外部磁粉探伤(磁粉探伤精度按0.3mm缺陷进行控制)，确保钢材无缺陷后包装入库，最终得到深井扩孔器用钢。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.30％，Si 0.25％，Mn0.92％，P 0.006％，S 0.002％,Cr 1.05％，Ni 1.97％，Mo 0.45％，V 0.08％，余量为Fe和不可避免地杂质。
实施例2
本实施例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，除了步骤(a)中喂入硅钙线的长度为30m对应20吨钢液，即1.5m/吨钢液，其余步骤与实施例1相同。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.31％，Si 0.24％，Mn0.93％，P 0.007％，S 0.003％,Cr 1.06％，Ni 1.98％，Mo 0.46％，V 0.079％，余量为Fe和不可避免地杂质。
实施例3
本实施例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，除了步骤(a)中喂入硅钙线的长度为16m对应20吨钢液，即0.8m/吨钢液，其余步骤与实施例1相同。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.30％，Si 0.26％，Mn0.94％，P 0.006％，S 0.002％，Cr 1.03％，Ni 1.96％，Mo 0.45％，V 0.081％，余量为Fe和不可避免地杂质。
实施例4
本实施例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，除了步骤(d)淬火过程中，将正火后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在3.5min，圆钢入水后上下摆动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火，其余步骤与实施例1相同。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.31％，Si 0.25％，Mn0.95％，P 0.008％，S 0.0025％,Cr 1.04％，Ni 1.97％，Mo 0.46％，V 0.082％，余量为Fe和不可避免地杂质。
实施例5
本实施例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，除了步骤(d)淬火过程中采用常规淬火方式，即将正火后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在2min，圆钢入水后保持不动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火，其余步骤与实施例1相同。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.30％，Si 0.24％，Mn0.92％，P 0.006％，S 0.002％,Cr 1.06％，Ni 1.98％，Mo 0.45％，V 0.079％，余量为Fe和不可避免地杂质。
实施例6
本实施例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，包括以下步骤：
(a)冶炼
初炼：将冶炼原料采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛下进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量为0.08％，控制磷P含量为0.010％，出钢温度为1680℃；
炉外精炼：将电炉中初炼过的钢液转到LF精炼炉中进行精炼。将初炼的钢液在还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物和进行成分微调等，控制硫元素含量为0.005％，出钢温度为1635℃；
精炼换渣；在LF精炼炉中后期将钢液表面的精炼渣倒掉，重新换上新的精炼渣，经过熔化后覆盖在钢水表面；其中，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅41％～43％，氧化钙13.5％～15％，三氧化二铝13％～15％，氧化镁5％～7％，三氧化二铁6％～8％，氧化钠和氧化钾5％～6％，和氟离子6％～8％，精炼渣的用量为每吨钢水10kg加入精炼渣；
真空脱气：采用RH或VD炉进行真空脱气处理，采用氩气软吹，启动真空泵抽气，直达室内压力达到所需真空度，极限真空度≤0.5乇，并保持一段时间，真空总时间为25min，氩气软吹时间为20min。
喂入硅钙线：钢液经RH或VD炉真空脱气处理后，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度60m对应50吨钢液，即1.2m/吨钢液，得到钢液；
(b)浇注
采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1545℃。
(c)锻造
钢锭加热至1220℃，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，圆钢直径440mm，终锻温度不低于800℃。
(d)热处理
将圆钢依次进行退火、正火、淬火和回火处理；
其中，退火温度为680℃；
正火温度为900℃，正火保温时间t正为9小时，正火冷却方式为风冷；
淬火温度为870℃，淬火保温时间t淬为15小时，淬火冷却方式为水冷；具体是将正火后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在3min，圆钢入水后上下摆动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火；
回火温度为600℃，回火保温时间t回为19小时。
回火完钢材需进行矫直、去应力处理，确保钢材内部应力减到最小，防止钢材后道加工变形。
同时，钢材检验拉伸和冲击等机械性能指标合格后，进行钢材内部超声探伤(超声探伤等级为GB/T4162 B级)和外部磁粉探伤(磁粉探伤精度按0.3mm缺陷进行控制)，确保钢材无缺陷后包装入库，最终得到深井扩孔器用钢。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.31％，Si 0.26％，Mn0.93％，P 0.007％，S 0.003％,Cr 1.05％，Ni 1.96％，Mo 0.46％，V 0.081％，余量为Fe和不可避免地杂质。
对比例1
本对比例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，除了在炉外精炼过程中未设置精炼换渣步骤，其余步骤与实施例1相同。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.30％，Si 0.23％，Mn0.94％，P 0.005％，S 0.002％,Cr 1.04％，Ni 1.97％，Mo 0.45％，V 0.082％，余量为Fe和不可避免地杂质。
对比例2
本对比例提供了一种深井扩孔器用钢的制造方法，除了真空脱气之后未喂入硅钙线，即真空脱气处理后直接进行步骤(b)浇注，其余步骤与实施例1相同。
该深井扩孔器用钢，包括如下质量分数的化学成分：C 0.31％，Si 0.25％，Mn0.95％，P 0.006％，S 0.0025％,Cr 1.03％，Ni 1.98％，Mo 0.46％，V 0.08％，余量为Fe和不可避免地杂质。
为了进一步验证上述实施例和对比例的技术效果，特设以下实验例。
实验例1
以实施例1和实施例5为例，对实施例1和实施例5提供的深井扩孔器用钢分别进行取金相试样，按照国家标准《GB/T 13298-2015金属显微组织检验方法》将其研磨并抛光至表面光洁，随后采取4％硝酸酒精对试样表面进行腐蚀(10s)，并采用德国Scope.Al型号金相显微镜对其金相组织进行检测，具体如图1和图2所示。图1为实施例1金相试样的金相组织图，其中，(a)为距离表面25.4mm处金相组织图，(b)为距离表面70mm处金相组织图。图2为实施例5金相试样的金相组织图，其中，(a)为距离表面25.4mm处金相组织图，(b)为距离表面70mm处金相组织图。
从图中可以看出，实施例1距离表面25.4mm处组织为回火索氏体，见图1(a)，与实施例5相同部位组织一致，见图2(a)。实施例1距离表面70mm处组织为回火索氏体组织，见图1(b)，而实施例5相同部位组织为回火索氏体+大量的贝氏体组织，见图2(b)，两者差异较大，说明本发明的淬火方法比常规的淬火方法冷却效果好，钢材淬透层更深。
实验例2
将各实施例和对比例提供的深井扩孔器用钢进行夹杂物检测，按照国家标准《GB/T 30834-2014钢中非金属夹杂物的评定和统计扫描电镜法》将试样研磨并抛光至表面光洁，并采用explorer 4型号金属质量分析仪对其夹杂物行检测，具体结果如表1所示。
表1
从表1中数据可以看出,通过实施例对比不同硅钙线的喂入，硅钙线长度控制在1.0-1.5m/吨钢液时，夹杂物指数均≤4.3，当硅钙线长度减少至0.8m/吨钢液时，夹杂物指数超过4.3，而且尺寸＞5μm夹杂物总数增多。另外，通过对比例对比不换精炼渣和不喂入硅钙线处理两种情况，夹杂物指数均超过10，而且尺寸＞5μm夹杂物总数明显增多。
将各实施例和对比例提供的深井扩孔器用钢调质完检验钢材力学性能，其中，屈服强度测试依据ASTM E8标准，抗拉强度测试依据ASTM E8标准，21℃纵向冲击KV8测试依据ASTM E23标准，具体结果如表2所示。需要说明的是，表2中21℃纵向冲击KV8出现的三组数据是先后进行三次测试的测试数值，在判断冲击功是否满足相关要求(≥81J)时，可通过计算三组数据的平均值，通过平均值与相关要求(≥81J)进行对比即可。
表2
从表2中数据可以看出，通过实施例1、2、6对比不同硅钙线的喂入，硅钙线长度控制在1.0-1.5m/吨钢液时，常温冲击功均≥81J，当实施例3硅钙线减少至0.8m/吨钢液时，常温冲击功下降到68J至80J。另外，通过对比例1、2对比不换精炼渣和不喂入硅钙线处理两种情况，由于夹杂物数量多，常温冲击功下降明显，均在40J至70J。同时通过实施例5常规淬火方式，由于冷却效果差，距离表面70mm处常温冲击功也有所下降，低于81J。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (10)
1.一种深井扩孔器用钢，其特征在于，所述深井扩孔器用钢为大规格4330V调质圆钢，其直径为300-450mm，皮下70mm以内抗拉强度为150-180KSI，皮下70mm以内常温冲击功≥81J，皮下70mm处组织为回火索氏体。
2.根据权利要求1所述的深井扩孔器用钢，其特征在于，包括如下质量分数的化学成分：C 0.28-0.33％，Si 0.15-0.35％，Mn 0.75-1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％,Cr 0.75-1.10％，Ni 1.65-2.00％，Mo 0.35-0.50％，V 0.05-0.10％，余量为Fe和不可避免地杂质。
3.权利要求1或2所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)冶炼：冶炼原料经过初炼、炉外精炼、真空脱气和喂入硅钙线，得到钢液；其中，炉外精炼过程中至少进行一次精炼渣更换；
(b)浇注：将钢液进行模铸浇注，得到钢锭；
(c)锻造：将钢锭锻造成型，形成圆钢；
(d)热处理：将圆钢依次进行退火、正火、淬火和回火处理，得到深井扩孔器用钢。
4.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅38-43％，氧化钙13.5-18.5％，三氧化二铝10-15％，氧化镁3-7％，三氧化二铁3-8％，氧化钠和氧化钾1-6％，和氟离子3-8％；
优选的，精炼渣的用量为每吨钢液加入10-15kg精炼渣。
5.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度为1.0-1.5m/吨钢液。
6.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛的电炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量≥0.08％，控制磷元素含量≤0.010％，出钢温度为1650-1680℃；
和/或，炉外精炼后，控制硫元素含量≤0.005％，出钢温度为1615-1635℃；
和/或，真空脱气，真空度≤0.5乇，真空总时间为25-40min，同时采用氩气软吹，软吹时间为20-35min。
7.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(b)中，采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1535-1545℃。
8.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(c)中，钢锭加热至1180-1220℃，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，终锻温度不低于800℃。
9.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(d)中，淬火温度为840～870℃，淬火保温时间t淬为(3H/100mm*D+1H)～(3H/100mm*D+4H)，其中H代表小时，D代表圆钢直径，mm；
和/或，淬火的冷却方式为水冷；优选的，将出炉后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在3min以内，圆钢入水后上下摆动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火。
10.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(d)中，退火温度为660-680℃；
和/或，正火温度为880-900℃，正火保温时间t正为(2H/100mm*D)～(2H/100mm*D+3H)，其中H代表小时，D代表直径，mm；冷却方式为风冷；
和/或，回火温度为580～600℃，回火保温时间t回为(4H/100mm*D+1H)～(4H/100mm*D+6H)，其中H代表小时，D代表直径，mm；冷却方式为空冷。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311384118.4A CN117305712A (zh) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | 深井扩孔器用钢及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311384118.4A CN117305712A (zh) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | 深井扩孔器用钢及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117305712A true CN117305712A (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=89288330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311384118.4A Pending CN117305712A (zh) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | 深井扩孔器用钢及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117305712A (zh) |
-
2023
- 2023-10-24 CN CN202311384118.4A patent/CN117305712A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109161658B (zh) | 一种风力发电机主轴轴承用钢及其生产方法 | |
| CN112853211B (zh) | 一种乘用车万向节叉冷锻用钢及其制造方法 | |
| CN109252097A (zh) | 一种高强度胀断连杆的非调质钢及其连铸生产工艺 | |
| CN111961988B (zh) | 一种汽车胀断连杆用中碳非调质钢的生产工艺及其锻造方法 | |
| CN106048415B (zh) | 一种Ni微合金化石油钻铤用钢及其制备方法 | |
| CN111041325B (zh) | 一种手工工具用钢的生产方法 | |
| CN114540699B (zh) | 一种高性能热作模具钢及其制备方法 | |
| CN108315656A (zh) | 一种免热处理的8.8级紧固件用冷镦钢及其制造方法 | |
| CN114892094B (zh) | 一种预硬型镜面塑料模具钢及其生产方法 | |
| CN114438394B (zh) | 一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺 | |
| CN116179967A (zh) | 一种支重轮轮轴用材料及其制备方法 | |
| CN112695258B (zh) | 一种超高锰twip钢的大容量冶炼与成分调控方法 | |
| CN113444978A (zh) | 一种超高强度钢的制备方法 | |
| CN116516234A (zh) | 一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法 | |
| CN113846263B (zh) | 一种无δ铁素体的高韧性耐热钢及制备方法 | |
| CN117305712A (zh) | 深井扩孔器用钢及其制造方法 | |
| CN114875334A (zh) | 一种预硬型镜面塑料模具钢及其冶炼方法 | |
| CN108286020B (zh) | 一种可用于制造大型结构部件的特厚高强高致密度钢板及其制造方法 | |
| CN113604730A (zh) | 一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其生产工艺 | |
| CN102732802A (zh) | 一种厚度≥80毫米的锅炉汽包用钢及其生产方法 | |
| CN109750225A (zh) | 耐长时模焊的2.25Cr-1Mo钢板及其生产方法 | |
| CN110883320B (zh) | 一种超高强度钢及其连铸板坯的制造方法 | |
| CN114645206B (zh) | 一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法 | |
| CN116676542A (zh) | 一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法 | |
| CN116623084A (zh) | 一种钒氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |