【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢材，特别涉及一种深井扩孔器用钢及其制造方法。
技术介绍
1、目前，深井扩孔器用钢多数采用4330v调质圆钢，由于其使用场景的需要，要求其具有较高的强度，即皮下70mm以内抗拉强度满足150ksi～180ksi，同时要求钢材内部夹杂物指数≤4.3，且不允许出现10μm以上的夹杂物，皮下70mm以内具有高韧性防止使用过程发生断裂，皮下70mm以内常温冲击功满足81j以上，皮下70mm处组织为回火马氏体。现有的制造方法所制得的这种圆钢能够满足上述性能要求，但是其规格(直径)通常在300mm以内。
2、对于大规格4330v调质圆钢(直径≥300mm)，由于钢锭头尾差异大，采用现有的制造方法，其夹杂物呈条状，很容易出现10μm以上的夹杂物，甚至出现20μm以上更大的夹杂物，而且数量多、形状大，导致钢材冲击韧性不稳定。且由于规格越大，钢材淬透性越差，其皮下70mm处很容易出现贝氏体组织，更易导致皮下70mm处冲击韧性偏低。也就是说，目前市面上暂时还没有能够满足深井扩孔器用钢使用需求的大规格4330v调质圆钢。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种深井扩孔器用钢及其制造方法，该制备方法通过采用新的冶炼方法和采用新的热处理方式，使得该深井扩孔器用钢在具有大规格的同时，还具有良好的纯净度以及强度性能。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种深井扩孔器用钢，
4、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述深井扩孔器用钢包括如下质量分数的化学成分：c 0.28-0.33％，si 0.15-0.35％，mn 0.75-1.00％，p≤0.015％，s≤0.010％,cr 0.75-1.10％，ni 1.65-2.00％，m0 0.35-0.50％，v0.05-0.10％，余量为fe和不可避免地杂质。
5、本专利技术还提供了上述深井扩孔器用钢的制造方法，包括以下步骤：
6、(a)冶炼：冶炼原料经过初炼、炉外精炼、真空脱气和喂入硅钙线，得到钢液；其中，炉外精炼过程中至少进行一次精炼渣更换；
7、(b)浇注：将钢液进行模铸浇注，得到钢锭；
8、(c)锻制：将钢锭锻制成型，形成圆钢；
9、(d)热处理：将圆钢依次进行退火、正火、淬火和回火处理，得到深井扩孔器用钢。
10、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，精炼换渣，精炼过程中至少进行一次精炼渣更换；
11、优选的，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅38％～43％，氧化钙13.5％～18.5％，三氧化二铝10％～15％，氧化镁3％～7％，三氧化二铁3％～8％，氧化钠和氧化钾1％～6％，和氟离子3％～8％；
12、优选的，精炼渣的用量为每吨钢水加入10～15kg精炼渣。
13、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度为1.0-1.5m/吨钢液。
14、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛的电炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量≥0.08％，控制磷元素含量≤0.010％，出钢温度为1650-1680℃；
15、和/或，炉外精炼后，控制硫元素含量≤0.005％，出钢温度为1615-1635℃；
16、和/或，真空脱气，真空度≤0.5乇，真空总时间为25-40min，同时采用氩气软吹，软吹时间为20-35min。
17、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1535-1545℃。
18、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，钢锭加热至1180-1220℃，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，终锻温度不低于800℃。
19、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(d)中，淬火温度为840～870℃，淬火保温时间t淬为(3h/100mm*d+1h)～(3h/100mm*d+4h)，其中h代表小时，d代表圆钢直径，mm；
20、和/或，淬火的冷却方式为水冷；优选的，将出炉后的圆钢采用链条吊入水中，从出炉至即将入水前的时间控制在3min以内，圆钢入水后上下摆动且圆钢始终保持在水面以下，以进行淬火。
21、进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(d)中，退火温度为660-680℃；
22、和/或，正火温度为880-900℃，正火保温时间t正为(2h/100mm*d)～(2h/100mm*d+3h)，其中h代表小时，d代表直径，mm；冷却方式为风冷；
23、和/或，回火温度为580～600℃，回火保温时间t回为(4h/100mm*d+1h)～(4h/100mm*d+6h)，其中h代表小时，d代表直径，mm；冷却方式为空冷。
24、与现有技术相比，本专利技术的技术方案至少具有以下技术效果：
25、(1)本专利技术提供了一种深井扩孔器用钢，在具有大规格的同时，还具有良好的纯净度以及强度性能。
26、(2)本专利技术提供了上述深井扩孔器用钢的制造方法，通过采用新的冶炼方法，采用炉外精炼过程进行换渣处理以及真空后喂入硅钙线处理，以进行夹杂物变性处理，有效控制夹杂物的形貌、数量和大小，使得钢材夹杂物指数明显降低，减少了大颗粒夹杂物的产生，使得钢材内部纯净度提升，从而有利于钢材冲击韧性的提高；同时采用新的热处理方式，可进一步提升钢材的冲击韧性。
27、该制备方法制得的深井扩孔器用钢在具有大规格的同时，其钢材内部夹杂物大小在10微米以内，夹杂物指数较低，优选≤4.3，满足纯净度要求；而且钢材皮下70mm以内区域完全淬透，转变成马氏体组织，回火后得到回火索氏体组织，从而使皮下70mm处常温冲击功满足81j以上，具有良好的冲击韧性。
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1.一种深井扩孔器用钢，其特征在于，所述深井扩孔器用钢为大规格4330V调质圆钢，其直径为300-450mm，皮下70mm以内抗拉强度为150-180KSI，皮下70mm以内常温冲击功≥81J，皮下70mm处组织为回火索氏体。
2.根据权利要求1所述的深井扩孔器用钢，其特征在于，包括如下质量分数的化学成分：C 0.28-0.33％，Si 0.15-0.35％，Mn 0.75-1.00％，P≤0.015％，S≤0.010％,Cr 0.75-1.10％，Ni 1.65-2.00％，Mo 0.35-0.50％，V 0.05-0.10％，余量为Fe和不可避免地杂质。
3.权利要求1或2所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅38-43％，氧化钙13.5-18.5％，三氧化二铝10-15％，氧化镁3-7％，三氧化二铁3-8％，氧化钠和氧化钾1-6％，和氟离子3-8％；
5.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的
6.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，采用电炉初炼，通过加入废钢和铁水，然后在氧化性气氛的电炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化，电炉终点碳含量≥0.08％，控制磷元素含量≤0.010％，出钢温度为1650-1680℃；
7.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(b)中，采用下注法，将钢液按一定的速度浇入中柱管中，钢液通过汤道系统从模铸锭底部缓慢上升，吊包浇注温度为1535-1545℃。
8.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(c)中，钢锭加热至1180-1220℃，并充分透烧，然后采用快锻机开坯和快锻机成材，最终形状为圆钢，终锻温度不低于800℃。
9.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(d)中，淬火温度为840～870℃，淬火保温时间t淬为(3H/100mm*D+1H)～(3H/100mm*D+4H)，其中H代表小时，D代表圆钢直径，mm；
10.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(d)中，退火温度为660-680℃；
...【技术特征摘要】
1.一种深井扩孔器用钢，其特征在于，所述深井扩孔器用钢为大规格4330v调质圆钢，其直径为300-450mm，皮下70mm以内抗拉强度为150-180ksi，皮下70mm以内常温冲击功≥81j，皮下70mm处组织为回火索氏体。
2.根据权利要求1所述的深井扩孔器用钢，其特征在于，包括如下质量分数的化学成分：c 0.28-0.33％，si 0.15-0.35％，mn 0.75-1.00％，p≤0.015％，s≤0.010％,cr 0.75-1.10％，ni 1.65-2.00％，mo 0.35-0.50％，v 0.05-0.10％，余量为fe和不可避免地杂质。
3.权利要求1或2所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，精炼渣包括以下质量分数的各成分：二氧化硅38-43％，氧化钙13.5-18.5％，三氧化二铝10-15％，氧化镁3-7％，三氧化二铁3-8％，氧化钠和氧化钾1-6％，和氟离子3-8％；
5.根据权利要求3所述的深井扩孔器用钢的制造方法，其特征在于，步骤(a)中，通过喂丝机向钢液中喂入硅钙线，硅钙线长度...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞海，李旭，李博鹏，陈君，曾云，彭峰，程志伟，周立新，刘光辉，
申请(专利权)人：大冶特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：
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