一种高强度牙轮钻头用钢及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种高强度牙轮钻头用钢，其特征在于：所述牙轮钻头用钢的合金组分为：0.16％～0.19％c，0.2％～0.35％si，0.35％～0.45％mn，≤0.015％p，≤0.010％s，0.55％～0.65％cr，3％～3.1％ni，0.26％～0.31％mo，≤0.18％cu，余量为fe。2.权利要求1所述牙轮钻头用钢，其特征在于：所述牙轮钻头用钢的氧含量≤20ppm、氮含量≤100ppm、氢含量≤2ppm，所述牙轮钻头用钢的抗拉强度rm：1130～1330mpa，屈服强度rel：≥905mpa，延伸率a％：≥10％，断面收缩率z％：≥40％。3.权利要求1-2中任意一项所述牙轮钻头用钢的制备方法，其特征在于：所述工艺依次包括电炉冶炼、lf炉精炼、vd精炼、模铸、加热炉加热、轧制和保温的步骤，其中电炉冶炼为：原料为60～70％铁水和20～30％废钢，采用三相电极升温，氧气氧化，激烈沸腾，自动流渣，出钢温度1670～1680℃，出钢终点0.05～0.09％c，p≤0.010％，出钢1/4～1/3时加入时加入增碳剂、石灰和铁合金。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述铁合金吨钢加入量为：铝铁2.6～2.7kg/t，中锰3.3～3.5kg/t，低碳铬铁6.7～7kg/t；所述增碳剂吨钢加入量为：6.5～7.0kg/t；所述石灰吨钢加入量为：8.5～9.0kg/t。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述lf精炼工艺为：采用20000～25000a大电流升温化渣，精炼时间80～90min，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活性石灰，5min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值补加合金和增碳剂，合金和增碳剂添加到氩气流上，以促进合金和碳粉快速熔化和均匀化。当钢水温度达到1650～1655℃时加入8.5～9.0kg/t扩散脱氧剂，进行扩散脱氧，当钢水温度达到1660～1670℃温度时第二次取样分析化学成分，以确认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂继续调渣，直至各化学成分达到目标值，同时继续保持白渣熔炼20～30min；所述辅料添加量为：活性石灰10.5～11.5kg/t，萤石2.2～2.3kg/t；所述合金补加量为：高碳锰铁2.8～2.9kg/t，高碳铬铁6～6.2kg/t，硅铁2～2.1kg/t，硅铁粉2.6～2.7kg/t，氧化铝粉2.6～2.7kg/t，铝线3.3～3.4m/t，镍板31～32kg/t，铝粉0.4～0.5kg/t，钼铁4.8～5kg/t；所述增碳剂添加量为：焦粉0.4～0.5kg/t。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述vd精炼工艺为：钢水入vd设备前温度为1675℃～1685℃，真空泵启动前氩气压力控制在0.1～0.3mpa；当渣面微动钢水不裸露，真空度达到100pa时开始计时，保持时间15～18min，破真空温度1605℃～1610℃，视钢水成分补加合金，同时将氩气压力调整至0.3～0.5mpa，静吹氩时间30～35min，静吹氩结束后，加入φ10mm硅钙包芯线2.2～2.4m/t，吊包温度1555℃～1565℃。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述模铸工艺为：当钢水浇注至帽口上20～30mm后，开始逐渐减流进行缓慢浇注；当钢水浇注到帽口浇注高度的二分之一后，关闭滑板停止浇注6～8s后，多次急剧开流冲注，每次间隔时间约为4～5s，直至达到浇注高度和充填时间为止；当钢水浇注至帽口2/3高度时加入帽20～30kg口保温剂，所述保温剂为焦粉；单盘模铸浇注时间为：锭身6min～7min，帽口6min～7min。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述加热工艺为：所述钢锭下均热坑时锭温400℃～500℃，均热炉预热段要求≤900℃，保温≥30min，加热段升温速度≤160/h，升温3h，均温段温度为1200℃～1210℃，均温1.5h～2h。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述轧制工艺为：采用1150mm bd初轧机开
坯，轧制11道次，压下量：第1道次78～82mm，第2道次78～82mm，第3道次93～97mm，第4道次83～87mm，第5道次70～74mm，第6道次80～84mm，第7道次67～71mm，第8道次73～77mm，第9道次30～34mm，第10道次18～22mm，第11道次30～34mm，经过3架850mm轧机出大棒连轧机组。10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述保温工艺为：下保温坑温度≥600℃，保温48h，出坑温度≤130℃。

技术总结
本发明涉及一种高强度牙轮钻头用钢，其合金组分为：0.16％～0.19％C，0.2％～0.35％Si，0.35％～0.45％Mn，≤0.015％P，≤0.010％S，0.55％～0.65％Cr，3％～3.1％Ni，0.26％～0.31％Mo，≤0.18％Cu，余量为Fe。该牙轮钻头用钢的氧含量≤20ppm、氮含量≤100ppm、氢含量≤2ppm，抗拉强度Rm：1130～1330MPa，屈服强度Rel：≥905MPa，延伸率A％：≥10％，断面收缩率Z％：≥40％。制备方法采用50t电炉 LF VD 3.16t钢锭冶炼工艺和轧制工艺，产品具有优良力学性能、高耐磨性和高钢质纯净度。既保证了高强度牙轮钻头用钢的成品钢材低倍组织、非金属夹杂物、力学性能等指标，又保证了高强度牙轮钻头用钢的表面质量水平，满足高端使用要求，实现了电炉模铸流程批量生产高强度牙轮钻头用钢的突破。头用钢的突破。


技术研发人员：董明军 张群 阚开 齐峰 蒋艳菊
受保护的技术使用者：本钢板材股份有限公司
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/29