[发明专利]一种高强度牙轮钻头用钢及其制备方法

权利要求书

1.一种高强度牙轮钻头用钢，其特征在于：所述牙轮钻头用钢的合金组分为：0.16％～0.19％C，0.2％～0.35％Si，0.35％～0.45％Mn，≤0.015％P，≤0.010％S，0.55％～0.65％Cr，3％～3.1％Ni，0.26％～0.31％Mo，≤0.18％Cu，余量为Fe。

2.权利要求1所述牙轮钻头用钢，其特征在于：所述牙轮钻头用钢的氧含量≤20ppm、氮含量≤100ppm、氢含量≤2ppm，所述牙轮钻头用钢的抗拉强度Rm：1130～1330MPa，屈服强度Rel：≥905MPa，延伸率A％：≥10％，断面收缩率Z％：≥40％。

3.权利要求1-2中任意一项所述牙轮钻头用钢的制备方法，其特征在于：所述工艺依次包括电炉冶炼、LF炉精炼、VD精炼、模铸、加热炉加热、轧制和保温的步骤，其中电炉冶炼为：原料为60～70％铁水和20～30％废钢，采用三相电极升温，氧气氧化，激烈沸腾，自动流渣，出钢温度1670～1680℃，出钢终点0.05～0.09％C，P≤0.010％，出钢1/4～1/3时加入时加入增碳剂、石灰和铁合金。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述铁合金吨钢加入量为：铝铁2.6～2.7Kg/t，中锰3.3～3.5Kg/t，低碳铬铁6.7～7Kg/t；所述增碳剂吨钢加入量为：6.5～7.0Kg/t；所述石灰吨钢加入量为：8.5～9.0Kg/t。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述LF精炼工艺为：采用20000～25000A大电流升温化渣，精炼时间80～90min，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活性石灰，5min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值补加合金和增碳剂，合金和增碳剂添加到氩气流上，以促进合金和碳粉快速熔化和均匀化。当钢水温度达到1650～1655℃时加入8.5～9.0Kg/t扩散脱氧剂，进行扩散脱氧，当钢水温度达到1660～1670℃温度时第二次取样分析化学成分，以确认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂继续调渣，直至各化学成分达到目标值，同时继续保持白渣熔炼20～30min；所述辅料添加量为：活性石灰10.5～11.5kg/t，萤石2.2～2.3kg/t；所述合金补加量为：高碳锰铁2.8～2.9kg/t，高碳铬铁6～6.2kg/t，硅铁2～2.1kg/t，硅铁粉2.6～2.7kg/t，氧化铝粉2.6～2.7kg/t，铝线3.3～3.4m/t，镍板31～32kg/t，铝粉0.4～0.5kg/t，钼铁4.8～5kg/t；所述增碳剂添加量为：焦粉0.4～0.5kg/t。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述VD精炼工艺为：钢水入VD设备前温度为1675℃～1685℃，真空泵启动前氩气压力控制在0.1～0.3MPa；当渣面微动钢水不裸露，真空度达到100Pa时开始计时，保持时间15～18min，破真空温度1605℃～1610℃，视钢水成分补加合金，同时将氩气压力调整至0.3～0.5MPa，静吹氩时间30～35min，静吹氩结束后，加入Φ10mm硅钙包芯线2.2～2.4m/t，吊包温度1555℃～1565℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述模铸工艺为：当钢水浇注至帽口上20～30mm后，开始逐渐减流进行缓慢浇注；当钢水浇注到帽口浇注高度的二分之一后，关闭滑板停止浇注6～8S后，多次急剧开流冲注，每次间隔时间约为4～5S，直至达到浇注高度和充填时间为止；当钢水浇注至帽口2/3高度时加入帽20～30Kg口保温剂，所述保温剂为焦粉；单盘模铸浇注时间为：锭身6min～7min，帽口6min～7min。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述加热工艺为：所述钢锭下均热坑时锭温400℃～500℃，均热炉预热段要求≤900℃，保温≥30min，加热段升温速度≤160/h，升温3h，均温段温度为1200℃～1210℃，均温1.5h～2h。