CN1706979A

CN1706979A - 机械设备提升***承载零件用铸钢及其制造方法

Info

Publication number: CN1706979A
Application number: CN 200410046228
Authority: CN
Inventors: 赵旭平; 刘洪泽; 尹永晶; 陈彦平; 赵治洲; 周国星; 刘国友; 王芬兰
Original assignee: Sinopec Henan Petroleum Exploration Bureau Nanyang Petroleum Machinery Factory
Current assignee: Sinopec Henan Petroleum Exploration Bureau Nanyang Petroleum Machinery Factory
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: CN100359036C

Abstract

本发明涉及一种机械设备提升***承载零件用铸钢及其制造方法，铸钢材料采用低中碳Cr－Ni－Mo系，化学成分(质量分数，％)：C＝0.15～0.30，Mn＝0.60～1.10，Si＝0.3～0.8，Ni＝0.4～1.1，Cr＝0.4～1.1，Mo＝0.15～0.40，S≤0.025，P≤0.025，残余元素：Cu≤0.50，W≤0.10，V≤0.03，残余元素总量≤0.60。按以下次序的工艺步骤制造：①采用中频炉或电弧炉按化学成分要求炼钢；②砂型铸造，机械性能试棒采用等效圆基尔试棒；③采用对铸件及试棒进行同炉正火+双液淬火+回火处理；正火：炉温880～920℃，保温160～240分，空冷；双液淬火：炉温860～900℃，保温160～240分，水冷30～60秒后油冷；回火：炉温600～640℃，保温240～320分，空冷。④铸钢件采用无损探伤。

Description

机械设备提升***承载零件用铸钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种机械设备提升***承载零件用铸钢及其制造方法，特别适用于石油机械设备提升***承载零件用铸钢材料。

背景技术

目前机械设备提升***中关键承载件，特别是石油机械提升设备承载件如钩体、钩筒、吊环、吊卡等要求有较高的综合机械性能。石油修井主要提升设备SY/T5208-2000标准(石油工业出版社发行，2001年12出版)、吊卡SY/T5041-92标准(石油工业出版社发行，1992年9出版)等说明目前用于制造铸造钩体、钩筒及吊卡、吊环材料主要是ZG34Cr2Ni2Mo、ZG35CrMo。《铸造手册》铸钢.第2版.中国机械工业出版社2002.8记载了这两种材料的机械性能(见下表)，这两种材料因为含碳量偏高，韧性指标低，而且ZG35CrMo强度也偏低，生产出来的铸件尺寸大，重量也大，ZG34Cr2Ni2Mo虽然强度高，但除了韧性不高外，因为含Cr、Ni等贵重元素多，成本比较高。另外这两种材料均不能满足美国石油协会API Spec 8C规范(1997年版)对铸件提出的低温冲击性能Akv≥42 J(-20℃)要求。随着与国际市场的接轨，研究符合国际标准、取得符合API国际认证标准的提升设备承载零件用铸钢材料非常必要。

ZG35CrMo、ZG34Cr2Ni2Mo主要机械性能

材料	σs≥	Akv(J)≥
材料	σs≥	Akv(J)≥	ZG35CrMo	540	32(常温)
ZG34Cr2Ni2Mo	700	32(常温)	ZG35CrMo	540	32(常温)

发明内容

本发明需要解决的问题是提出一种机械设备提升***承载零件用高强度、高韧性铸钢新材料及其制造方法，该铸钢材料能够满足美国API Spec 8C规范对铸件提出的低温冲击性能Akv≥42J(-20℃)要求，并且解决现用铸钢材料韧性指标低，成本比较高等问题。

本发明的目的是这样实现的：

本发明铸钢材料采用低中碳Cr-Ni-Mo系，化学成份如下表：

化学成份(质量分数，％)

C	Mn	Si	Ni	Cr	Mo	S	P	残余元素
								残余元素				Cu	W	V	总量
								0.15～0.30	0.60～1.10	0.3～0.8	0.4～1.1	Cu	W	V	总量	0.4～1.1	0.15～0.40	≤0.035	≤0.035	≤0.50	≤0.10	≤0.03	≤0.60

上述铸钢材料按以下次序工艺步骤制造：

1、冶炼工艺：采用中频炉或电弧炉炼钢，严格控制化学成份。

2、铸造工艺：砂型铸造，机械性能试棒采用等效圆基尔试棒。

3、热处理工艺：采用正火+双液淬火及回火，

正火：炉温880～920℃，保温160～240分钟，空冷。

双液淬火：炉温860～900℃，保温160～240分钟，水冷30～60秒后油冷。

回火：炉温600～640℃，保温240～320分钟，空冷。

4、无损探伤：按照国家标准GB/T 5677进行铸件射线无损探伤或按照国家标准GB/T 7233进行铸件超声波无损探伤或按照国家标准GB/T 9444进行铸件磁粉无损探伤。

通过国家标准规定的实验条件和方法对机械性能试棒测试，测试结果：组织为回火索氏体，硬度HB280-320，σs≥655MPa，σb≥795MPa，δ5≥15％，φ≥40％，Akv≥42J(-20℃)。

本发明的有益效果在于：

1、低温冲击韧性高：采用低中碳Cr-Ni-Mo钢，既能保证淬透性和强度指标，又能因为其含碳量低而保证韧性指标。

2、强度高：采用双液淬火技术，既保证淬透性高于通常的油淬，又可减少变形与开裂。

3、适合于大型铸件：现有技术中大型铸件因为材料化学成分和热处理工艺淬火用油冷等的原因，造成铸件淬透层浅、强度低、韧性差，导致铸件重量大。而本发明新材料化学成份和热处理工艺的有机结合，使得淬透性增加，强度和韧性指标合理匹配，在满足机械性能的基础上，有效地减少了铸件的重量，并增加了铸件的安全可靠性和对环境的适应性。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以石油钻修设备提升***承载零件吊卡用铸钢及其制造方法为例：

其化学成份见下表：

化学成份(质量分数，％)

C	Mn	Si	Ni	Cr	Mo	S	P	残余元素
								残余元素				Cu	W	V	总量
								0.24～0.30	0.70～1.00	0.5～0.8	0.5～0.8	Cu	W	V	总量	0.5～0.8	0.15～0.30	≤0.025	≤0.025	≤0.50	≤0.10	≤0.03	≤0.60

该铸钢材料按以下次序工艺步骤制造：

1、冶炼工艺：采用中频炉，选用Ni≥99.9％的电解镍，按化学成份要求炼钢。

2、铸造工艺：砂型铸造，浇铸时陶瓷网过滤，机械性能试棒采用等效圆基尔试棒。

3、热处理工艺：对铸件及试棒进行同炉正火+双液淬火+回火处理；

台车炉正火：炉温900±10℃，保温160～200分钟，空冷；

台车炉双液淬火：炉温880±10℃，保温160～220分钟，水冷30～60秒后油冷；

旋风回火炉回火：炉温620±10℃，保温240～280分钟，空冷；

4、按GB/T5677射线探伤要求对铸钢件进行射线无损探伤。

经验证：本发明材料具有高强度、高韧性，特别适用于吊卡、游车大钩等产品应用，产品重量较ZG35CrMo材料吊卡相比减轻10％左右。

Claims

1、一种机械设备提升***承载零件用铸钢，采用低中碳Cr-Ni-Mo系，其特征在于：化学成份(质量分数，％)含量C＝0.15～0.30，Mn＝0.60～1.10，Si＝0.3～0.8，Ni＝0.4～1.1，Cr＝0.4～1.1，Mo＝0.15～0.40，S≤0.035，P≤0.035，残余元素Cu≤0.50，W≤0.10，V≤0.03，残余元素总量≤0.60。

2、用于制造权利要求1的铸钢的方法，包括以下次序的工艺步骤：

①冶炼工艺：采用中频炉或电弧炉按化学成份要求炼钢；

②铸造工艺：砂型铸造，机械性能试棒采用等效圆基尔试棒；

③热处理工艺：采用对铸件及试棒进行同炉正火+双液淬火+回火处理；

正火：炉温880～920℃，保温160～240分钟，空冷；

双液淬火：炉温860～900℃，保温160～240分钟，水冷30～60秒后油冷；

回火：炉温600～640℃，保温240～320分钟，空冷。

④对铸钢件采用射线无损探伤或超声波无损探伤或磁粉无损探伤。

3、如权利要求1所述机械设备提升***承载零件用铸钢，其特征在于：所述化学成份含量(质量分数，％)中C＝0.24～0.30，Mn＝0.70～1.00，Si＝0.5～0.8，Ni＝0.5～0.8，Cr＝0.5～0.8，Mo＝0.15～0.30。

4、如权利要求2所述制造铸钢方法，其特征在于：所述的工艺步骤中：

①冶炼工艺：采用中频炉，选用Ni≥99.9％的电解镍；

②铸造工艺：浇铸时陶瓷网过滤；

③热处理工艺：

台车炉正火：炉温900±10℃，保温160～200分钟；

台车炉双液淬火：炉温880±10℃，保温160～220分钟；

旋风回火炉回火：炉温620±10℃，保温240～280分钟；

④对铸钢件进行射线无损探伤。