[发明专利]一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢及其制备方法。

背景技术

目前，我国绝大部分的油井采用泵杆式抽油机，所应用的抽油杆按照SY/T5029-2013规定，抗拉强度由低到高分为C、K、D、H级别，随着开采量的增加油井深度加大，对抽油杆的强度要求增高，需要超高强度的H级抽油杆。现在应用的超高强抽油杆主要是通过表面高频淬火和使用非调质钢、控冷控轧的方法增加抗拉强度，但其中有很多弊端，如表面高频淬火需要专用的淬火机床，消耗大量的电能，增加生产成本；非调质钢、控冷控轧技术生产的抽油杆组织状态不稳定，产品质量波动性大，受外界因素影响较大，尤其是气候温度。

本发明克服了以上不足，在材料的抗拉强度、塑性、疲劳寿命等方面均有所提高。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢及其制备方法，本发明采用如下技术方案：一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢,其特征在于以质量百分比包括以下成分：

C0.22-0.30，Si0.17-0.37，Mn0.70-1.00，Cr1.20-1.40，Ni0.15-0.25，Mo0.15-0.25，V0.03-0.08，Al0.01-0.03，Nb0.01-0.05，RE0.01-0.03，S≤0.015，P≤0.015，余量为Fe。

所述钢的抗拉强度为σb1190-1250/MPa，所述钢的伸长率δ≥11/％，冲击功AKU₂80-100/J，硬度HRC≥38，疲劳周期1-2×10⁶。

如前所述的一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，EAF冶炼

采用电弧炉冶炼，使用废钢、硅铁、锰铁为原料，用石灰、萤石做渣料，经吹氧使原料和渣料熔化，达到脱磷、脱碳、除气、除杂的目的，制得钢水，得到的熔渣R＝2-3，钢渣(FeO)＝16％-20％，出钢温度1600-1650℃。R表示熔渣的碱度。

步骤二，LF精炼

采用炉外精炼法，将步骤一所得到的钢水使用CaO-Al₂O₃系碱性合成精炼渣，在吹氩精炼的条件下，温度约为1620℃时加入硅脱氧剂完成脱氧、脱硫和除夹杂物，之后按照如前所述的比例加入锰、铬、钼、钒、镍、铌、铝、稀土合金得到精炼钢液，精炼过程中的吊包温度1570-1580℃；

步骤三，连铸

对步骤二所得到的精炼钢液进行连铸，得到∮100mm圆棒

具体工艺参数如下：

浇注温度：1550-1560℃

拉铸速度：0.1-0.2米/分

冷却水流量：2.5-3.0升/分·毫米

步骤四，连轧

对步骤三所得到的圆棒进行连轧，得到生产抽油杆的原料。

轧制温度：1200-1250℃，钢材的成品长度：9.5m，轧制的成品材需要在缓冷坑中缓冷18-20小时。

步骤五，成品。

有益效果：

材料通过合金强化，合理配比各合金成分及含量，形成高强度化合物，同时兼顾韧性指标，提高强度和塑性。

增加材料的淬透性和淬硬性，提高材料的整体机械性能。

通过加入稀土镧铈合金，镧含量34.7％铈含量65％，提高材料的纯净度，减少夹杂物，增强材料的疲劳寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢,其特征在于以质量百分比包括以下成分：

C0.22-0.30，Si0.17-0.37，Mn0.70-1.00，Cr1.20-1.40，Ni0.15-0.25，Mo0.15-0.25，V0.03-0.08，Al0.01-0.03，Nb0.01-0.05，RE0.01-0.03，S≤0.015，P≤0.015，余量为Fe。

所述钢的抗拉强度为σb1190-1250/MPa，所述钢的伸长率δ≥11/％，冲击功AKU₂80-100/J，硬度HRC≥38，疲劳周期1-2×10⁶。

如前所述的一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，EAF冶炼