本发明专利技术公开了一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢，该钢的化学成分按重量百分比计为：C0.36-0.42%,Si0.40-0.60%,Mn1.45-1.70%,Cr0.20-0.30%，V0.10-0.20%,AL0.010-0.030%,Ti0.015-0.035%,S≤0.015%,P≤0.020%,Cu≤0.20%，余为Fe。生产工艺为：电炉冶炼；LF精炼；VD/RH精炼；连铸；连轧，得到微合金化高强度、高韧性地质钻探用钢。这种钢的强度高、韧性好、耐磨性能好，成本低。生产工艺能保证钢材质量，能提高成材率和生产效率，生产成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢铁行业中的合金钢，具体地说是一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢及其生产工艺。
技术介绍
地质钻探用钢的工作条件苛刻，地质钻探用钢在钻进过程中，承受巨大的扭、压、弯、拉、震动等复杂的交变应力，所以对他的综合机械性能要求较高,地质钻探用钢主要用于生产钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管，钢级(钢种)主要有DZ40 (50Mn )、DZ50 (40Mn2)、DZ55 (40Mn2Mo)、DZ60 (45MnMoB)、DZ65 (27MnMoVB)等。随着金刚石钻进技术在深层钻探方面的成功应用和钻探深度的不断增加，对地质 钻探用钢的强度和韧性提出了更高的要求，另外，随着在复杂、破碎地层中进行钻探施工比例的增加，目前DZ55以上高强度级别的地质钻探用钢需求量越来越大。传统的DZ55以上高钢级地质管用钢采用加Mo元素和进行钢的调质处理来提高强度和韧性，由于钢中增加贵重的Mo元素和钢需要进行调质处理，大大增加钢的生产成本。为了适应地质钻探用钢的强度和韧性的更高要求，要求材料在不增加贵重合金元素和在非调质状态的同时，尽可能的提高材料的强度和韧性，从而实现降低地质钻探用钢的生产成本。因此迫切需要研制出高强度、高韧性的地质钻探用钢。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢及其生产工艺，这种钢的强度高、韧性好、耐磨性能好，成本低。生产工艺能保证钢材质量，能提高成材率和生产效率,生产成本低。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的 一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢，其特征在于该钢的化学成分按重量百分比计为C O. 36-0. 42%, Si O. 40-0. 60%, Mn1. 45-1. 70%, Cr O. 20-0. 30%,VO. 10-0. 20%, AL O. 010 -O. 030%, Ti O. 015 -O. 035% , S ( O. 015%, P ( O. 020%,Cu ( O. 20%，余为 Fe。本专利技术中，所述化学成分进一步优选为(wt%) :C O. 37-0. 41%，Si O. 45-0. 55%,Mn1. 50-1. 60%, Cr O. 22-0. 28%, V O. 12-0. 18%, AL O. 015 -O. 025%, Ti O. 020 -O. 030%,S ^ O. 010%, P ^ O. 015%, Cu 彡 O. 10%，余为 Fe。一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢的生产工艺，其特征在于该生产工艺包括下列步骤 I)电炉冶炼，加入铁水及废钢，实现预脱P及成分初调；得到如下成分，按重量百分比计为C O. 20-0. 30%, Si O. 08-0. 16%, Mn1. 30-1. 50%, Cr ^ O. 20%, V ^ O. 10%, ALO. 008 -O. 030%, Ti ( O. 030%，S 彡 O. 025%, P 彡 O. 015%, Cu ( O. 10%，余为 Fe ； 2)LF精炼在LF炉中脱S、脱O及成分微调；得到如下成分，按重量百分比计为(补充成分范围)c O. 37-0. 41%, Si O. 45-0. 55%, Mn1. 50-1. 60%, Cr O. 22-0. 28%,VO. 12-0. 18%, AL O. 015 -O. 025%, Ti O. 020 -O. 030%, S ≤O. 010%, P ≤O. 015%,Cu ≤ O. 10%，余为 Fe ； 3)VD/RH精炼在VD/RH炉中真空脱气及成分微调，得到如下成分，按重量百分比计为C O. 37-0. 41%, Si O. 45-0. 55%, Mn1. 50-1. 60%, Cr O. 22-0. 28%, V O. 12-0. 18%, ALO.015 -O. 025%, Ti 0.020 -O. 030%, S≤O. 010%, P^O. 015%, Cu ≤O. 10%，余为 Fe ; 4)连铸在连铸机上浇成矩形连铸坯； 5)连轧经过连轧机组，轧制成圆钢，得到微合金化高强度、高韧性地质钻探用钢；该钢热轧正火状态的力学性能为抗拉强度1=760-90010^、屈服强度Rel=550-700MPa、伸长率 A1(l=l2_l5%、低温冲击功(Aku，-20°C ) =50-60Jo下面具体说明本专利技术钢化学成分的限定理由。C :能显著提高钢的强度，但也使钢的塑性恶化，C是显著提高钢的脆性转变温度元素之一。如果C含量低于O. 36%，材料的热轧态强度和力学性能指标均达不到设定的使用要求。如果C含量高于O. 42%，材料的韧性较差，低温冲击功达不到要求。所以C范围确定为 O. 36-0. 42%οS1:在钢中能溶入铁素体，能提高合金钢的强度和硬度，降低钢的塑性和韧性。其最低含量为O. 15%才能达到效果，但过高的Si含量，特别是与Mn、Cr元素共存时，容易引起钢的晶粒粗化，但Si是显著提高钢的屈服强度的元素，综合材料的总体要求，本钢种将Si含量确定为O. 40-0. 60%。Mn :在钢中能溶入铁素体，强化基体，在轧后冷却时能细化珠光体且能相对提高珠光体含量，因此，能提高强度和硬度，且对材料的塑性影响较小。当Mn含量低于1. 00%时，材料的力学性能很难达到高钢级地质钻探用钢的强度要求，所以Mn含量确定为1. 45-1. 70%。Cr :能显著提高钢的强度，同时能提高钢的抗腐蚀和耐磨性，如果高于O. 30%材料的塑性指标将受到影响，同时过高的Cr会形成氧化物夹杂，降低钢的冲击韧性，所以Cr含量确定为O. 20-0. 30%οV:钒在钢中主要起的作用是细化组织晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性，并提高钢的强度和韧性；增加回火稳定性，并产生二次硬化效应。钒除提高钢的强度，特别是屈服点和屈强比以外，还改善钢的塑性和韧性。由于材料晶粒的细化，细化后材料的晶粒度等级大大提高，晶界的比重加大，钢的强度增加，材料对裂纹的敏感性大大降低。考虑到材料的综合要求，确定V含量为V 0.10-0.20%。尤其是V含量的强化效果不需要通过控轧控冷即可稳定实现，同时用量少，成本低。T1:是化学上极为活泼的金属元素之一，它和氮、氧、碳都有极强的亲和力，因此利用它来固定钢中的氮。同时，Ti元素和碳形成一种碳化物TiC，这种碳化物结合力极强，极稳定，不易分解；在钢中，只有加热到1000°c以上，才能缓慢地溶入固溶体(α或Y相)中。在未溶入前，碳化钛微粒有阻止钢晶粒长大粗化的作用。因此，用Ti来细化晶粒，将该钢的晶粒粗化温度提高到1000°C以上，既避免了该钢材料的裂纹敏感性，又提高了材料的综合力学性能。Ti低于O. 015%时，起不到固定钢中N，并细化晶粒的作用，Ti太高容易形成TiN点状夹杂，降低材料的冲击韧性和疲劳寿命，所以Ti范围确定为O. 015-0. 035%。Ti元素用量少，成本低。残余元素P、S等，实践证明，P、S在晶间偏聚造成晶界脆化，会造成材料高温回火脆性，同时P、S超过一定含量时，对钢材的脆性转变温度提高很多，造成材料低温冲击韧性低，恶化钢材的综合力学性能。按照本专利技术生产的地质钻探用钢，具有高强度、高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢，其特征在于：该钢的化学成分按重量百分比计为：C?0.36?0.42%,?Si?0.40?0.60%,?Mn?1.45?1.70%,?Cr?0.20?0.30%，V?0.10?0.20%,AL?0.010??0.030%,?Ti?0.015??0.035%?,S≤0.015%,?P≤0.020%,?Cu≤0.20%，余为Fe。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许加陆，赵阳，王日红，李立凯，刘宪民，赵新春，
申请(专利权)人：中天钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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