一种压裂泵液力端用钢及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种压裂泵液力端用钢及其制备工艺，可生产出T.O≤0.0015%的压裂泵液力端用钢的连铸圆坯，然后进行电渣重熔（ESR），电渣重熔的具体技术方案包括自耗电极的冶炼制备、自耗电极的电渣重熔两大模块，采用的技术路线为：电弧炉初炼→LF精炼→RH真空精炼→圆坯连铸→连铸坯→电渣重熔→电渣锭。本发明专利技术提供一种压裂泵液力端用钢及其电渣重熔工艺，成分进行重新设计，相应地也调整了电工艺参数，开发了一种控制钢中气体元素含量、低能耗的电渣重熔工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂泵液力端用钢及其制备工艺
本专利技术涉及特种冶金的电渣重熔领域，特别是提供了一种压裂泵液力端用钢及其制备工艺。
技术介绍
压裂泵液力端石油开采固井压裂车动力端的重要部件，主要用于酸化处理、固井、砾石充填、压裂作业等，处于酸化、高沙比、高压、大排量等恶劣使用环境。要求钢铁材料具有高的耐磨性、耐高压、抗冲击等性能，满足液力端在苛刻条件下服役期内保持高性能作业的使用要求。压裂泵液力端用钢的主成分符合美国SAE4330V材料标准。虽然标准中规定了合金元素成分范围，但不能满足不同热处理工艺要求。此外，也未能明确材料锻造前的[O]、[H]、[N]等杂质元素的控制范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种压裂泵液力端用钢及其制备工艺，控制电渣重熔锭中的氢、氧、氮含量满足压裂泵液力端用钢的要求，工艺成本低与重熔工艺相匹配，满足经济高效运行的目的。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种压裂泵液力端用钢，由以下重量百分比的化学成分组成：C％：0.25～0.40，Si％：≤0.30，Mn％：0.25～0.50，Cr％：1.10～1.70，T.O％：≤0.0015，P％：≤0.0080，S％：≤0.0050，Al％：0.010～0.025，Ni％：2.80～3.50，Mo％：0.30～0.60，V％：0.05～0.20，Ti％≤0.0015，Cu％≤0.15，As％≤0.04，Sn％≤0.03，Sb％≤0.005，Pb％≤0.002，其余为Fe及不可避免的不纯物。一种压裂泵液力端用钢的制备工艺，包括有自耗电极的冶炼制备工艺模块、自耗电极的电渣重熔工艺模块，具体步骤依次为：电弧炉初炼步骤、LF精炼步骤、RH真空精炼步骤、圆坯连铸步骤、连铸坯步骤、电渣重熔步骤、电渣锭步骤。所述自耗电极的冶炼制备工艺模块具体步骤如下：a)电弧炉冶炼：电炉采用换渣操作，氧化期结束流出全部氧化渣换新渣，确保电弧炉终点Ti≤0.0008％、P≤0.0060％；b)电弧炉无渣出钢：偏心炉底出钢，若需留钢，留钢量控制在15％～20％；c)LF炉精炼：LF精炼渣碱度控制在1.5～2.0，LF精炼过程中采用电石加碳粉进行扩散脱氧，白渣保持时间大于20分钟；d)RH真空精炼：在真空度67Pa以下，真空保持15～20分钟；真空精炼结束前5分钟添加铝粒增Al至目标值。所述自耗电极的电渣重熔工艺模块具体步骤如下：a)自耗电极采用电炉-LF-RH-圆坯连铸工艺流程获得的圆坯，经切割定尺、表面砂剥除锈至圆坯表面光亮；b)电渣重熔渣采用CaF2占68％～72％，Al2O3占28％～32％，用量为38～42kg/t钢，渣料需在电阻炉内740～760℃温度下连续烘烤12小时以上，即取即用；c)利用公称容量为10t的电渣重熔炉集中组产，熔速恒定并与电极尺寸、结晶器锭型匹配。对于的锭型，填充比为0.59，重熔电流和电压分别控制在17000～18500A和65～70V，熔速控制在820～960kg/h；对于的锭型，填充比为0.67，重熔电流和电压分别控制在16000～16900A和64～67V，熔速控制在800～920kg/h；d)为控制夹杂物形状和进一步脱氧，电渣重熔冶过程中每隔一段时间添加稀土，稀土用量占总渣量的0.05％～0.2％；e)补缩分三个台阶降电流，缩孔深度控制在50mm以内；f)补缩结束后模冷2小时，之后进入退火炉在860℃下保温10小时，然后炉冷至≤300℃，出炉。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术可生产出T.O≤0.0015％压裂泵液力端用钢的连铸圆坯，然后进行电渣重熔(ESR)，电渣重熔的具体技术方案包括自耗电极的冶炼制备、自耗电极的电渣重熔两大模块，采用的技术路线为：电弧炉初炼→LF精炼→RH真空精炼→圆坯连铸→连铸坯→电渣重熔→电渣锭。本专利技术的有益效果是：(1)钢的洁净度高；(2)电渣重熔冶炼电耗降低了100-150kwh/t钢，而且炉与炉之间的控制稳定性好；由于采用连铸圆坯批量集中组产，化学成分稳定性好，工艺适用性广，操作简单，易于实现标准化作业，既适合生产高洁净度的高镍含量的电渣锭，也适合生产其它高洁净度的铬镍钼合金钢。具体实施方式本专利技术可生产出T.O≤0.0015％的压裂泵液力端用钢的连铸圆坯，然后进行电渣重熔(ESR)，具体技术方案包括自耗电极的冶炼制备和自耗电极的电渣重熔两大模块。一种压裂泵液力端用钢，由以下重量百分比的化学成分组成：C％：0.25～0.40，Si％：≤0.30，Mn％：0.25～0.50，Cr％：1.10～1.70，T.O％：≤0.0015，P％：≤0.0080，S％：≤0.0050，Al％：0.010～0.025，Ni％：2.80～3.50，Mo％：0.30～0.60，V％：0.05～0.20，Ti％≤0.0015，Cu％≤0.15，As％≤0.04，Sn％≤0.03，Sb％≤0.005，Pb％≤0.002，其余为Fe及不可避免的不纯物。一种压裂泵液力端用钢的制备工艺，包括有自耗电极的冶炼制备工艺模块、自耗电极的电渣重熔工艺模块，具体步骤依次为：电弧炉初炼步骤、LF精炼步骤、RH真空精炼步骤、圆坯连铸步骤、连铸坯步骤、电渣重熔步骤、电渣锭步骤。所述自耗电极的冶炼制备工艺模块具体步骤如下：a)电弧炉冶炼：电炉采用换渣操作，氧化期结束流出全部氧化渣换新渣，确保电弧炉终点Ti≤0.0008％、P≤0.0060％；b)电弧炉无渣出钢：偏心炉底出钢，若需留钢，留钢量控制在15％～20％；c)LF炉精炼：LF精炼渣碱度控制在1.5～2.0，LF精炼过程中采用电石加碳粉进行扩散脱氧，白渣保持时间大于20分钟；d)RH真空精炼：在真空度67Pa以下，真空保持15～20分钟；真空精炼结束前5分钟添加铝粒增Al至目标值。所述自耗电极的电渣重熔工艺模块具体步骤如下：a)自耗电极采用电炉-LF-RH-圆坯连铸工艺流程获得的圆坯，经切割定尺、表面砂剥除锈至圆坯表面光亮；b)电渣重熔渣采用CaF2占68％～72％，Al2O3占28％～32％，用量为38～42kg/t钢，渣料需在电阻炉内740～760℃温度下连续烘烤12小时以上，即取即用；c)利用公称容量为10t的电渣重熔炉集中组产，熔速恒定并与电极尺寸、结晶器锭型匹配。对于的锭型，填充比为0.59，重熔电流和电压分别控制在17000～18500A和65～70V，熔速控制在820～960kg/h；对于的锭型，填充比为0.67，重熔电流和电压分别控制在16000～16900A和64～67V，熔速控制在800～920kg/h；d)为控制夹杂物形状和进一步脱氧，电渣重熔冶过程中每隔一段时间添加稀土，稀土用量占总渣量的0.05％～0.2％；e)补缩分三个台阶降电流，缩孔深度控制在50mm以内；f)补缩结束后模冷2小时，之后进入退火炉在860℃下保温10小时，然后炉冷至≤300℃，出炉。本专利技术与传统采用模铸钢锭进行电渣重熔的技术相比，具有如下优点：(1)钢的洁净度高：钢中H≤0.0002％，T.O≤0.0010％，N≤0.0070％，Ti≤0.0010％，P≤0.0080％，S≤0.0050％，电渣锭经锻造后，锻坯中的非金属夹杂物A+B+C+D+DS≤2.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂泵液力端用钢，其特征在于：由以下重量百分比的化学成分组成：C％：0.25~0.40，Si%：≤0.30，Mn%：0.25~0.50，Cr%：1.10~1.70，T.O%：≤0.0015，P%：≤0.0080，S%：≤0.0050，Al%：0.010~0.025，Ni%：2.80~3.50，Mo%：0.30~0.60，V%：0.05~0.20，Ti%≤0.0015，Cu%≤0.15，As%≤0.04，Sn%≤0.03，Sb%≤0.005，Pb%≤0.002，其余为Fe及不可避免的不纯物。

【技术特征摘要】
1.一种压裂泵液力端用钢，其特征在于：由以下重量百分比的化学成分组成：C％：0.25~0.40，Si%：≤0.30，Mn%：0.25~0.50，Cr%：1.10~1.70，T.O%：≤0.0015，P%：≤0.0080，S%：≤0.0050，Al%：0.010~0.025，Ni%：2.80~3.50，Mo%：0.30~0.60，V%：0.05~0.20，Ti%≤0.0015，Cu%≤0.15，As%≤0.04，Sn%≤0.03，Sb%≤0.005，Pb%≤0.002，其余为Fe及不可避免的不纯物。2.一种如权利要求1所述的压裂泵液力端用钢的制备工艺，其特征在于：包括有自耗电极的冶炼制备工艺模块、自耗电极的电渣重熔工艺模块，具体步骤依次为：电弧炉初炼步骤、LF精炼步骤、RH真空精炼步骤、圆坯连铸步骤、连铸坯步骤、电渣重熔步骤、电渣锭步骤。3.根据权利要求2所述的一种压裂泵液力端用钢的制备工艺，其特征在于：所述自耗电极的冶炼制备工艺模块具体步骤如下：a）电弧炉冶炼：电炉采用换渣操作，氧化期结束流出全部氧化渣换新渣，确保电弧炉终点Ti≤0.0008%、P≤0.0060%；b）电弧炉无渣出钢：偏心炉底出钢，若需留钢，留钢量控制在15%~20％；c）LF炉精炼：LF精炼渣碱度控制在1.5~2.0，LF精炼过程中采用电石加碳粉进行扩散脱氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，徐良乐，吴高路，徐良清，
申请(专利权)人：马鞍山市天马冶金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34