[发明专利]一种免热处理超细晶D级抽油杆用钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明型涉及一种免热处理超细晶D级抽油杆用钢及生产方法，属结构钢技术领域。

背景技术

抽油杆是油田深井汲油的关键部件。为满足井深增加、产量扩张，对抽油杆用材料日益提高的要求，开发了玻璃钢、不锈钢、碳素纤维、贝氏体钢等新型材料。目前，普遍应用的为D级抽油杆钢，在D级杆(σ_s≥600MPa，σ_b≥800MPa，δ₂₀₀≥12，σ_-1≥340MPa)的制造过程中，主要使用20CrMo热处理钢，经调质处理后制成成品。为满足热处理工艺条件要求，提高淬透性和回火稳定性，该品种含有贵重的合金元素，生产成本高，工艺复杂，热处理过程中容易造成废品，浪费能源。几年前，某钢铁公司曾开发了30MnSiV铁素体珠光体型D级抽油杆用钢，由于免去了热处理工序，深受抽油杆制造厂家的欢迎，被称为真正材料型用钢。但该钢主要通过合金元素的固溶强化以及V的沉淀强化，两种强化机制对疲劳强度贡献不大，因冲击韧性和疲劳强度较低，实际使用中多次发生脱断杆事故，造成巨大的经济损失，现基本已经退出市场。基于现状，油田行业迫切期望新的材料型抽油杆用钢的开发。

发明内容

本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种免热处理超细晶D级抽油杆用钢及生产方法，该产品通过优化成分及生产方法，获取超细晶铁素体珠光体型组织，提高了钢的强度和韧性，进而替代抽油杆用热处理钢和强韧性匹配不好的非调质钢。

本发明所称问题是以下技术方案解决的：

一种免热处理超细晶D级抽油杆用钢，特别之处是，化学成分按照重量百分比配比如下：C：0.25～0.35％，Si：0.60～0.90％，Mn：1.15～1.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Nb：0.020～0.035％，余量Fe。

上述免热处理超细晶D级抽油杆用钢，所述化学成分配比优选如下：C：0.27～0.34％，Si：0.70～0.85％，Mn：1.20～1.34％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Nb：0.023～0.033％，余量Fe。

一种免热处理超细晶D级抽油杆用钢，特别之处是：化学成分按照重量百分比配比如下：C：0.27～0.38％，Si：0.60～0.90％，Mn：1.35～1.60％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量Fe。

上述免热处理超细晶D级抽油杆用钢，，所述化学成分配比优选如下：C：0.29～0.35％，Si：0.73～0.85％，Mn：1.40～1.55％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，余量Fe。

上述免热处理超细晶D级抽油杆用钢，力学性能技术指标如下：

抗拉强度：σ_b≥800MPa，

屈服强度：σ_s≥600MPa，

延伸率：δ₂₀₀≥12，

疲劳强度：σ_-1≥340MPa。

上述免热处理超细晶抽油杆用钢的生产方法，它包括炼铁、炼钢、轧制工序，所述轧制工序的工艺参数控制如下：铸坯在加热炉中加热到1150～1200℃后，进行粗轧、中轧和精轧，粗轧区温度控制在1050～1150℃，累计压下率大于50％，中轧区温度控制在880～950℃，中轧出来的中间坯经水冷进入精轧机，精轧机的开轧温度为750～800℃，精轧机的终轧温度为650～750℃，累计压下率大于60％，轧后冷却速度控制在0.5～25℃/s。

本发明的特点之一是提供了优化的免热处理超细晶抽油杆用钢的化学成分配方，特点之二是针对热变形过程，采用超细晶技术，通过形变与相变耦合的方法，合理控制形变工艺参数，诱发超细铁素体在形变过程中析出，碳化物在变形过程中改性，最终得到超细铁素体加珠光体组织。性能检测表明，按照本发明化学配比和工艺参数生产的抽油杆钢其力学性能指标完全可达到D级抽油杆高强钢的标准要求，各项性能指标均优于现有产品，且产品的韧脆转变温度大大降低。

具体实施方式

本发明提供了的两种制造高强度抽油杆用钢配方，采用中碳、高锰，或添加微量合金元素Nb。这两种钢的配方中主要合金元素在钢中作用分析如下：