[发明专利]一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢及其制造方法

权利要求书

1.一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢的制造方法，其特征在于：该圆钢的化学成分按质量百分比计为C：0.38～0.43％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.75～1.00％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.80～1.10％，Mo：0.15～0.25％，Ni：0.30～0.40％，Cu：0.15～0.30％，Alt：≤0.040％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，所述方法包括以下步骤：

1)冶炼原料依次经KR铁水预处理、转炉BOF或电炉EAF冶炼、LF炉精炼、RH或VD炉真空脱气生产出钢水，采用低过热度浇注∮600mm连铸圆坯或390×510mm连铸矩形坯；

2)连铸坯350-500℃带温入步进式轧钢加热炉，采取分段式缓慢均匀加热方式，预热段温度650-800℃，加热一段温度800-950℃，加热二段温度950-1200℃，均热段温度1210-1260℃；

3)铸坯出加热炉后先经高压水除鳞处理再进行分级轧制，粗轧阶段1110-1160℃温度开轧，钢的总压缩比≥60％，采用大压下轧制，最初两道次压下量均≥20％；中精轧阶段的精轧温度≥980℃，钢的总压缩比≥100％，轧成圆钢棒材；

4)棒材轧制完成后在辊底式连续热处理炉进行正火、淬火和回火处理，得到均匀索氏体为主的调质态组织，其中正火加热温度900-950℃，冷却方式采用风冷，正火后钢材得到均匀细化F+P组织，其中F体含量达到40％以上，钢的实际晶粒度9.0-10.0级，为调质处理钢提供了理想的预备组织；淬火处理的奥氏体化温度870-920℃，根据棒材规格大小控制奥氏体化时间180min以上，奥氏体化后棒材经高、低压淬火水环分段式冷却棒材，淬火水环喷嘴类型与角度可以调整，以改进或增强淬火冷却能力，保证钢材从表面到芯部得到充分均匀冷却，实现淬火过程的高温快冷、低温慢冷，奥氏体化后钢材水淬后得到均匀淬火马氏体组织；回火处理的回火加热温度600-700℃，回火炉采用分区炉温精控制度及监控技术，确保炉温精度在±5℃内，保证钢的热处理性能均匀性，回火时间根据棒材规格大小保证240min以上，出炉后棒材水冷至室温，得到均匀索氏体为主的调质态组织。

2.根据权利要求1所述的一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢的制造方法，其特征在于：所述圆钢直径达266.7mm，在距棒材表面二分之一半径位置取样检验，屈服强度≥125KSI，抗拉强度≥140KSI，延伸率≥10％，断面收缩率≥35％，0℃夏比纵向及横向冲击功≥20ft-lbs，表面及二分之一半径的硬度在32-38HRC范围。

3.根据权利要求1所述的一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢的制造方法，其特征在于：所述圆钢的金相组织为均匀索氏体为主的调质态组织，实际晶粒度达到8.0-9.5级。

4.根据权利要求1所述的一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢的制造方法，其特征在于：步骤1)中连铸过程二冷段用弱冷却强度，二冷水冷却强度不大于0.3l/kg，避免强度过大柱状晶加速生长减少等轴晶比例；低拉速浇注，标准拉速不大于0.55m/min；采用连铸凝固模型指导电磁搅拌及轻压下处理技术，轻压下最大压下量不大于12mm，实现铸坯低偏析，为最终调质钢性能均匀性提供理想铸态组织保证。

5.根据权利要求1所述的一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢的制造方法，其特征在于：所述正火、淬火及回火的连续式辊底炉均采用天然气自身预热烧嘴火焰加热，同时利用光栅信号控制热处理加热步进与冷却步进速度。

6.根据权利要求1所述的一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢的制造方法，其特征在于：步骤4)中高、低压淬火水环分段式冷却具体为在大于400温度快速冷却，在不大于400时慢速冷却，通过控制冷却水压及冷却水流量实现快速及慢速冷却，高压段水压大于10bar，水流量大于45立方米/h；低压段水压不大于5bar，水流量不大于30立方米/h。