技术领域

[0001] 本发明属于钢锻材生产技术领域， 涉及连铸坯生产深海采油井口装置用 LS-CrN iMo30C钢锻材的方法。

背景技术

[0002] 深海采油井口装置由套管头、 油管头和采油树三部分组成， 是油气生产的重要 设备， 主要用于控制生产井口的压力和调节油 （气） 水井的流量等， 其性能的 优劣关系到油气井能否安全、 高效地生产。

[0003] 目前深海采油井口装置用钢多采用模铸钢锭锻 造成材， 生产因为钢锭的内部质 量优于连铸坯 （特别是含有一定量的 Cr、 Ni、 Mo等合金钢） ， 其锻造后的棒材 能够满足深海采油井口装置需求的较高超声波 探伤及力学性能要求。 而连铸坯 与模铸锭相比钢水的浇铸方式及钢的凝固原理 不同， 铸坯内部质量存在致密性 差、 偏析重特点， 因此其生产的锻材一般无法满足深海采油井口 装置用钢使用 要求。 但采用模铸方式生产锻材每支钢锭均需要切除 冒口及锭尾， 锻造成材率 仅 80%左右， 而连铸方式生产锻材数炉钢一个浇次， 因铸坯成坯率高， 锻造成材 率达 90%以上， 生产效率高、 成本低。 因此提高连铸坯内部质量， 控制铸坯锻造 生产工艺， 以连铸坯代替模铸锭生产深海采油井口装置用 锻材是较好的发展方 向。

技术问题

[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技 术通过提高 LS-CrNiMo30C钢 Φ6 00mm连铸坯内部质量， 采用合理的锻造工艺， 以连铸坯代替模铸锭生产 Φ300-4 00mm规格锻造圆钢， 内部质量满足 SEP 1921标准的 D/d级别超声探伤要求， 力 学性能满足 API SPEC 6A标准的要求。

问题的解决方案 技术解决方案

[0005] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为： 一种连铸坯生产深海采油井口装置 用 LS-CrNiMo30C钢锻材的工艺， 包括如下步骤

[0006] 1) 钢水冶炼： LS-CrNiMo30C采用中碳低合金 CrNiMo钢， 钢的化学成分重量 百分数为 C: 0.25—0.40%, Si: 0.15—0.40% , Mn: 0.80〜1.30<¾， P _: <0.010% ， S: <0.008% , Cr: 0.85〜1.55<¾， Mo: 0.30〜0.65<¾， Ni: 0.80〜1.40<¾， V： 0 .02〜0.08<¾， Nb: 0.02〜0.05 ^< ¾， Cu<0.25%, B<0.0005%, H<0.0002%, 余量为 铁及不可避免的杂质元素， 铁水先进行 KR预处理， 经 BOF转炉冶炼、 LF精炼及 RH真空脱气处理， 生产出低11、 低8、 P的 LS-CrNiMo30C钢， 最终按 P≤0.010<¾ 、 S≤0.005<¾、 H≤1.5ppm的要求控制出钢；

[0007] 2) 连铸： 采用氩气保护， 结晶器 M-EMS和末端 F-EMS复合电磁搅拌， 配合二 冷水并低拉速浇注， 严格控制过热度 20-35°C， 减少柱状晶、 扩大等轴晶， 防止 柱状晶发达从而细化晶粒， 降低钢结晶过程中偏析程度， 充分保证内在组织的 均匀致密性， （D600mm连铸坯≥500°C高温下线并入缓冷坑， 在保温坑中保持≥36 h， 出坑后及吋锻造； 连铸坯低倍组织： 按 YB/T4149标准的附录 A评级满足： 中 心疏松≤2.0级、 中心裂纹≤1.0级、 缩孔≤1.0级， 严禁有中间裂纹、 白点、 翻皮缺 陷；

[0008] 3) 锻造： 将铸坯加热， 升温速度≤200°01， 锻造加热温度 1200-1250°C， 并保 证铸坯透烧， 始锻温度高于 1150°C， 终锻温度不低于 850°C， 连铸坯出炉后采用 1 400T液压机双工位自由锻造， 锻造过程中及吋去氧化皮， 初幵坯采用小压下量 拔方， 防止出现表面裂纹， 中间幵坯采用大压下量拔方， 使锻压力渗透到芯部 ， 以提高内部质量， 随后继续拔方并倒外圆， 最后精整至成品尺寸； 锻材下线 后≥500°。高温沙埋缓冷， 待温度降至 200°C以下后出坑缓冷；

[0009] 4) 锻材去应力退火处理： 退火温度 650-700°C， 保温 12h以上， 随炉冷却至 300

°C以下后出炉， 空冷至室温；

[0010] 5) 检验： 每支锻材切掉头、 尾部， 逐支按 SEP 1921标准的 D/d级别超声波探伤 检验合格； 按批次进行力学性能检验， 拉伸、 冲击、 硬度等要满足 API SPEC 6A 标准的要求。 发明的有益效果

有益效果

[0011] 与现有技术相比， 本发明的优点在于：

[0012] 与现有模铸钢锭锻造生产 LS-CrNiMo30C钢锻材的工艺相比， 本发明有益效果

[0013] 1) 采用" KR-BOF-LF-RH-CCM"冶炼及连铸工艺生产， 自动化和机械化程度高

， 改善了工作条件， 提高了生产效率。

[0014] 采用晶器 M-EMS和末端 F-EMS复合电磁搅拌技术， 提高连铸坯内部质量， 通过 控制锻造加热工艺和幵坯下压量， 生产出内部质量较好的 Cr、 Ni、 Mo系深海采 油装置用锻材， 以连铸坯代替模铸钢锭锻造， 提高了成材率， 成本优势明显。 对附图的简要说明

附图说明

[0015] 图 1为本发明实施例 1连铸坯生产的 Φ350ηηη规格锻造圆钢低倍组织；

[0016] 图 2为本发明实施例 2连铸坯生产的 (D390mm规格锻造圆钢低倍组织。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0017] 以下结合附图实施例对本发明所述的深海采油 井口装置用 LS-CrNiMo30C钢锻 材生产工艺作进一步详细描述。

[0018] LS-CrNiMo30C钢锻材的化学成分满足 C: 0.25—0.40% , Si: 0.15—0.40%, Mn

： 0.80〜1.30<¾， P: <0.010% , S: <0.008%, Cr: 0.85〜1.55<¾， Mo: 0.30〜0.6

5% , Ni: 0.80〜1.40<¾， V： 0.02〜0.08<¾， Nb: 0.02〜0.05<¾， Cu<0.25% , B<0.

0005% , H<0.0002% , 余量为铁及不可避免的杂质元素。

[0019] 实施例 1

[0020] 材料选用 LS-CrNiMo30C钢；

[0021] 1) 冶炼： 铁水需先经 KR预处理进行脱 S、 脱 Si， 入转炉前 S=0.005<¾， BOF转 炉冶炼主要脱 P、 脱 C和升温， 出钢后加入合金。 在 LF精炼过程中微调钢水成分 ， 脱氧、 脱8、 去夹杂。 在经过 RH真空脱气处理后， 破空定 H=0.8ppm。 [0022] 2) 连铸： 钢水在浇注过程中全程氩气保护， 过热度控制在 25°C， 采用结晶器（ M-EMS)和末端 (F-EMS)复合电磁搅拌技术生产 (D600mm连铸圆坯， 下线入坑温 度 550°C， 保温吋间 36小吋， 缓冷出坑后取连铸坯检测低倍组织， 按 YB/T4149标 准的附录 A评级检验： 中心疏松 1.0级、 中心裂纹 0级、 缩孔 0级， 无中间裂纹、 白点、 翻皮等缺陷。

[0023] 3) 锻造： Φ600ηηη连铸圆坯冷装入炉加热至 1220°C， 升温速度≤200°01， 保温 5h， 始锻温度 1150°C， 终锻温度不低于 850°C， 连铸坯出炉后采用 1400T液压机 双工位自由锻造， 锻造过程中及吋去氧化皮， 初幵坯锻造压下量 20-30mm拔长约 550mm方， 中间幵坯锻造采用大压下量 70-80mm拔长约 400mm方， 使锻压力渗 透到芯部， 以提高内部质量， 随后继续拔长并倒外圆至 Φ370ηηη圆， 最后精整至 成品尺寸 <D350mm圆， 锻材下线空冷至 550°C埋沙缓冷， 温度降至 200°C以下出坑

[0024] 4) 退火： 锻材缓冷出坑后进行去应力退火处理， 退火温度 660°C， 吋间≥12h， 然后随炉冷却至 300°C以下出炉， 空冷至室温， 检测的低倍组织如图 1所示。

[0025] 5) 检验： 每支锻材切掉头、 尾部， 逐支按 SEP 1921标准的 D/d级别超声波探伤 检验合格； 按批次进行力学性能检验， 拉伸、 冲击、 硬度等满足 API SPEC 6A标 准的要求。

[0026]

[0027] 实施例 2

[0028] 材料选用 LS-CrNiMo30C钢。

[0029] 1) 冶炼： 铁水需先经 KR预处理进行脱 S、 脱 Si， 入转炉前 S=0.003<¾， BOF转 炉冶炼主要脱 P、 脱 C和升温， 出钢后加入合金。 在 LF精炼过程中微调钢水成分 ， 脱氧、 脱8、 去夹杂。 在经过 RH真空脱气处理后， 破空定 H=1.0ppm。

[0030] 2) 连铸： 钢水在浇注过程中全程氩气保护， 过热度 27°C， 采用结晶器 (M-EMS )和末端 (F-EMS)复合电磁搅拌技术生产 (D600mm连铸圆坯， 下线入坑温度 580°C ， 保温吋间 40h， 缓冷出坑后取连铸坯检测低倍组织， 按 YB/T4149标准的附录 A 评级检验： 中心疏松 1.5级、 中心裂纹 0.5级、 缩孔 0级， 无中间裂纹、 白点、 翻 皮等缺陷。 [0031] 3) 锻造： Φ600ηηη连铸圆坯冷装入炉加热至 1220°C， 升温速度≤200°01， 保温 5h， 始锻温度 1120°C， 终锻温度不低于 850°C， 连铸坯出炉后采用 1400T液压机 双工位自由锻造， 锻造过程中需及吋去氧化皮， 初幵坯锻造压下量 20-30mm拔长 约 550mm方， 中间幵坯锻造采用大压下量 70-80mm拔长约 410mm方， 使锻压力 渗透到芯部， 以提高内部质量， 随后继续拔长并倒外圆至 Φ400ηηη圆， 最后精整 至成品尺寸 O390mm圆， 锻材下线空冷至 550°C埋沙缓冷， 温度降至 200°C以下出 坑。

[0032] 4) 退火： 锻材缓冷出坑后进行去应力退火处理， 退火温度 660°C， 吋间≥12h， 然后随炉冷却至 300°C以下出炉， 空冷至室温， 检测的低倍组织如图 2所示。

[0033] 5) 检验： 每支锻材切掉头、 尾部， 逐支按 SEP 1921标准的 D/d级别超声波探伤 检验合格； 按批次进行力学性能检验， 拉伸、 冲击、 硬度等满足 API SPEC 6A标 准的要求。

[0034] 除上述实施例外， 本发明还包括有其他实施方式， 凡采用等同变换或者等效替 换方式形成的技术方案， 均应落入本发明权利要求的保护范围之内。