[发明专利]钻具坯料电渣外层金属液复合浇铸法

说明书

技术领域

本发明涉及钻具加工领域，具体提供一种钻具坯料电渣外层金属液复合浇铸法。

背景技术

螺纹处断裂是钻具的主要失效类型，在钻具制造阶段通过提高材料的冶炼水平来降低磷、硫含量，以及通过适当的热处理使晶粒细化等方式是提高钻具材料的耐蚀能力和降低失效比例的有效措施。

分析钻具的制造过程，改善钻具坯料的组织特性是最为直接的手段。普通铸态金属通过变型(锻造、轧制)后，粗大的一次树枝状晶破碎细化，气孔、缩孔和疏松被压合，使组织变为致密。但是，变形不能提高金属的纯净度，也不能完全消除铸态组织的化学不均性。特别是尺寸较大的铸造毛坯，由于铸锭金属冶金质量上的种种缺陷，严重影响它的使用性能；锻造和轧制工艺使变形件产生各向异性。尤其横向性能指标偏低；大部分高合金材料难于变形，产品的锻压废品率高，此外，长大工件坯料的锻压设备及工艺复杂，锻后的金属切削量大，材料利用率低。

发明内容

本发明的钻具坯料电渣外层金属液复合浇铸法针对钻具的使用要求，结合坯料的冶金和加工特性，以普通铸态金属通过变形加工所获得的棒料为基材，而在失效集中的螺纹部位则复合浇铸磷、硫含量低，杂质含量少，组织更为致密的电渣重熔钢，在生产过程中合理结合冶炼工艺和原料的变形加工工艺，从而有效而经济地提高和改善钻具的使用性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在坯(棒)料端面，或者是通过切削，或者通过焊接加长一部分作为棒芯。水晶冷却器配合棒料外层的直径，棒芯的外表面和水晶冷却器的内表面的间隙决定了复合坯料复合层的厚度。在另外的化渣炉中熔化炉渣，将电渣重熔钢的电渣液浇入轧辊辊芯的外表面和水晶冷却器内表面的间隙中，电渣液形成渣池，其热量将轧辊辊芯的外表面预热.随后用浇包浇入外层所需要的金属液，外层金属液将电渣上浮，同时其在通过电渣池时被电渣精炼。外层金属液与已经被电渣预热的棒材熔合，并因水晶冷却器的冷却而凝固，形成复合层。外层金属液经电渣精炼，因而气体和夹杂物含量低。复合浇铸完成后，增加产品品种的辅助性棒芯在钻孔的机加工过程中被切削掉。

通过电渣外层金属液复合浇铸法形成的外层金属与母体熔合良好，主要合金元素、硬度及显微组织在高度民主方向和横断面方向上的分布均匀。

附图说明

图1为本发明的钻具坯料电渣外层金属液复合浇铸法的浇铸工艺结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

下面给出一个具体实施例：

如附图1所示，一种钻具坯料电渣外层金属液复合浇铸法，包括以下步骤：

A、在钻具坯料6端面加工出一部分棒芯1，在所述棒芯1周围设置水晶冷却器5；

B、将电渣重镕钢的电渣液3浇入所述棒芯1与所述水晶冷却器5的间隙中；

C、使用浇包2浇入金属液4。

其中，水晶冷却器5是一种特殊设计导电的水冷水晶冷却器，水晶冷却器不仅是形成复合层的装置，同时也是保持电渣过程的不消耗电极。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。