專利名稱：一種含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，特別是可用于制造石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，如大鉤、水龍頭、轉(zhuǎn)盤等，適應(yīng)于在嚴寒和極地地區(qū)低溫環(huán)境的低合金鑄鋼。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外對低溫鋼研究較多的是軋材，對鑄造低溫鋼研究得較少。但是，石油、 化工、冶金等工業(yè)部門的許多具有特殊形狀的低溫機械零部件，只能通過鑄造的方法才能獲得。例如在嚴寒或北極地區(qū)工作的石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(大鉤、水龍頭、轉(zhuǎn)盤等)， 由于結(jié)構(gòu)與壁厚的原因，如采用軋材加工成形，不僅工藝復(fù)雜，且制作成本昂貴，因此均采用鑄造成形。為確保低溫工作的安全可靠性，要求提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所用材料除具有常溫的機械性能(
σ b=600-670MPa, σ s=500_519MPa，δ 5=18_21%，Ψ=58_60%，_20°C 時 Ak=55_57J，_45°C 時Ak=30-32J)之外，還要求在_20°C時的低溫沖擊功(夏比試驗)不低于42 J，在_45°C時不低于27J。當前國內(nèi)外普遍采用的鑄造低溫鋼為鉻鎳奧氏體不銹鋼，這類鋼種具有良好的低溫韌度，但屈服強度低(Cr8約為200MPa)，遠不能滿足石油鉆機大鉤等結(jié)構(gòu)件的強度指標要求。奧氏體不銹鋼的另一缺點是合金中含有大量Cr、M等貴重元素，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于制造石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)， 如大鉤、水龍頭、轉(zhuǎn)盤等，適應(yīng)于在嚴寒和極地地區(qū)低溫環(huán)境作業(yè)的含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是為所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C :0. 25-0. 30 ；Si 0. 10-0. 20 ；Mn :0. 60-0. 70 ；P 彡 0. 025 ；S 彡 0. 025 ；Cr 1. 10-1. 20 ；Mo 0. 15-0. 20 ；Ni :1. 30-1. 40。所述鑄鋼在930°C爐中進行高溫退火3小時，后放入920°C的油中進行油淬3 小時，最后在680°C空冷2小時，熱處理后顯微組織為回火索氏體。其室溫力學(xué)性能為 σb=600_670MPa，σs=500_519MPa，δ5=18_21%，Ψ=58-60%，-20 "C 時 Ak=55_57J，-45 "C 時 Ak=30-32J。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明所述鑄鋼具有優(yōu)良的室溫綜合力學(xué)性能和較高的低溫沖擊韌性，完全適用于制造在嚴寒或北極地區(qū)工作的石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為:C :0. 25-0. 30 ；Si 0. 10-0. 20 ；Mn :0. 60-0. 70 ;P 彡 0. 025 ；S ^ 0. 025 ；Cr
31. 10-1. 20 ；Mo 0. 15-0. 20 ；Ni :1. 30-1. 40。其中，各合金所具有的主要功能為 碳(C)碳含量越高，鋼的強度和硬度值增加，而塑性和韌性指標降低； 硅(Si)強化鐵素體，提高抗拉強度和屈服強度，提高耐熱性和耐蝕性，降低塑性和韌
性；
錳(Mn)提高強度，硬度和耐磨性；
磷(P)能使鋼的可塑性和韌性明顯下降，特別在低溫下更為嚴重； 硫(S)鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂； 鉻(Cr)降低鋼的導(dǎo)熱性，提高鋼的耐磨性； 鉬(Mo)強化鐵素體，提高高溫性能，改善脆性；
鎳(Ni)擴大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素，提高強度而不顯著降低塑性，有良好的耐腐蝕性能。本發(fā)明的含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其室溫力學(xué)性能為ο b=600_670MPa， σ s=500-519MPa, δ 5=18_21%，Ψ =58-60%，_20°C 時 Ak=55_57J，_45°C 時 Ak=30_32J。通過上述合金技術(shù)方案的揭示可見，本發(fā)明中合金鋼具有低合金含量，高強度， 高韌性，特別是優(yōu)秀的低溫沖擊韌性，以及低成本。特別適合于制造在高寒或北極環(huán)境作業(yè)的石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(大鉤、水龍頭、轉(zhuǎn)盤等)。本發(fā)明所揭示的實施例，將通過權(quán)利要求得到體現(xiàn)和保護，任何根據(jù)本發(fā)明中所得到的啟示，均落入本發(fā)明所保護的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其特征在于，其所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為:C :0. 25-0. 30 ；Si 0. 10-0. 20 ；Mn :0. 60-0. 70 ;P 彡 0. 025 ；S ^ 0. 025 ；Cr 1. 10-1. 20 ；Mo 0. 15-0. 20 ；Ni :1. 30-1. 40。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其特征在于經(jīng)熱處理后，其室溫力學(xué)性能為σ b = 600-670MPa, σ s = 500-519MPa，δ 5 = 18-21%, Ψ = 58-60%, -20°C 時 Ak = 55-57J, -45°C 時 Ak = 30-32J。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其特征在于所述熱處理工藝過程為所述鑄鋼在930°C爐中進行高溫退火3小時，后放入920°C的油中進行油淬3小時，最后在680°C空冷2小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其特征在于所述鑄鋼經(jīng)熱處理后其顯微組織為回火索氏體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其特征在于其適用于制造在嚴寒或北極地區(qū)工作的石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含Cr、Ni低合金低溫鑄鋼，其所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C0.25-0.30；Si0.10-0.20；Mn0.60-0.70；P≤0.025；S≤0.025；Cr1.10-1.20；Mo0.15-0.20；Ni1.30-1.40。該合金鑄鋼具有低合金含量，低成本，高強度，高韌性，特別是優(yōu)秀的低溫沖擊韌性等優(yōu)點。特別適合于制造在高寒或北極環(huán)境作業(yè)的石油鉆機的提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(大鉤、水龍頭、轉(zhuǎn)盤等)。
文檔編號C22C38/44GK102424935SQ20111042548
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者郭凱成 申請人:張家港市鼎力鑄鋼有限公司