[发明专利]一种含稀土石油钻铤钢材料及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，具体地说，涉及一种含稀土石油钻铤钢材料及其生产工艺。

背景技术

钻铤是石油、天然气钻柱的最重要组成部分之一，具有向钻头提供钻进的压力及提高钻柱刚性的作用。随着经济的发展，石油钻采工程不断增加，使得钻采石油装置中的钻铤需求也不断增大。用于石油开采的钻铤钢材要具有良好的强度、韧性、冲击韧性及耐磨耐腐蚀等力学性能。目前，用于开采石油的钻铤材料，基本上是铬钼钢制造，对微量元素的含量进行有效的控制。并采用淬火、正火等热处理方法提高钻铤材料的综合性能。但是，最近几年钻采环境更加复杂和恶劣，要求钻铤能在更加苛刻的条件下进行工作，对其耐压强度、冲击韧性和耐腐性的要求更高。此外，钻铤属于易耗、不可替代型工业类产品，是油气田钻探井钻柱的重要组成部分和损耗件，经分别就中石化、中石油、中海油三大石油公司的需求量进行统计，国内年钻铤需求约3万支。另据统计，国际市场每年以超过10%的增长率稳步增长，市场需求量不断增长。所以，研发出合理的热处理工艺对石油钻铤综合力学性能具有非常重要的生产和经济意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含稀土石油钻铤钢材料，该钢材料具有较好的强度、冲击韧性和耐磨性能，用其制备的石油钻铤可应用到高强、高硬、高温、腐蚀性等环境中。

本发明的技术方案如下：

一种含稀土石油钻铤钢材料，所述含稀土石油钻铤钢材料的化学成分的质量百分含量为：C0.41～0.52，Si0.15～0.35，Mn0.65～1.00，Cr0.75～1.20，Mo0.15～0.25，P≤0.02，S≤0.015，Re0.003～0.006，其余为Fe，质量分数共计为100%。

进一步，所述含稀土石油钻铤钢材料的化学成分的质量百分含量为：C0.41，Si0.27，Mn0.82，Cr0.92，Mo0.21，P0.015，S0.012，Re0.003，其余为Fe，质量分数共计为100%；或者，C0.45，Si0.31，Mn0.75，Cr0.96，Mo0.20，P0.012，S0.004，Re0.004，其余为Fe，质量分数共计为100%；或者，C0.42，Si0.23，Mn0.88，Cr1.04，Mo0.18，P0.020，S0.007，Re0.003，其余为Fe，质量分数共计为100%；或者，C0.45，Si0.31，Mn0.75，Cr0.96，Mo0.20，P0.012，S0.004，Re0.004，其余为Fe，质量分数共计为100%；或者，C0.52，Si0.35，Mn1.0，Cr1.20，Mo0.25，P0.015，S0.015，Re0.006，其余为Fe，质量分数共计为100%；或者，C0.41，Si0.15，Mn0.65，Cr0.75，Mo0.15，P0.020，S0.010，Re0.003，其余为Fe，质量分数共计为100%。

进一步：Re包括La和Ce。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种含稀土石油钻铤钢材料的生产工艺，可以生产具有好强度、冲击韧性和耐磨性能的钢材料，用其制备的石油钻铤可应用到高强、高硬、高温、腐蚀性等环境中。

本发明的技术方案如下：

一种含稀土石油钻铤钢生产工艺，包括：炼钢生产过程、钢的轧制过程和轧态钢热处理过程；得到的含稀土石油钻铤钢材料的化学成分的质量百分含量为：C0.41～0.52，Si0.15～0.35，Mn0.65～1.00，Cr0.75～1.20，Mo0.15～0.25，P≤0.02，S≤0.015，Re0.003～0.006，其余为Fe，质量分数共计为100%，其中，Re包括La和Ce。

进一步，所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸。

进一步：所述转炉冶炼采用脱硫铁水，硅锰和铬铁合金脱氧合金化，脱氧剂为铝锰铁，脱氧剂加入量为350kg/炉，铁水加入量为95吨/炉，废钢加入量为20吨/炉，硅锰合金加入量1000kg/炉，铬铁合金加入量为1800kg/炉，每炉出钢量为105吨，出钢温度≥1500℃，出钢过程中加顶渣石灰350kg；所述脱氧剂在钢水铺满罐底后开始加入到出钢至1/2时结束，所述硅锰和铬铁合金在出钢至1/4时开始加入到出钢至1/2时结束；

所述LF精炼包括：根据所述转炉冶炼的出钢后钢水的化学成分和温度，在LF炉中进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，底吹氩气搅拌贯穿于整个所述LF精炼过程；