一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法技术

本发明专利技术涉及一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法，属于冶金行业钻铤钢生产工艺技术领域。技术方案是：采用七辊矫直，1#上下辊和3#上下辊压下量为4～5mm，2#上下辊压下量为1～2mm；反弯量为15～16mm；矫直辊角度：1#上下辊角度29.5～30

【技术实现步骤摘要】
一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法


[0001]本专利技术涉及一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法，属于冶金行业钻铤钢生产工艺


技术介绍

[0002]在石油钻探过程中，钻铤是钻柱的重要组成部分。钻铤位于钻柱下部连接着钻头。除了传递扭矩之外，还形成钻压以使钻头钻进。在使用过程中，钻铤受环境的应力腐蚀作用及交变的弯曲疲劳应力是造成失效破坏的主要因素。近几年出现不断发生石油钻铤断裂的事件。
[0003]钻铤原材料为热轧状态交货，生产厂将热轧状态的钻铤粗加工，然后调质处理，校直去应力，回火检验机械性能，精加工后交石油部使用。
[0004]钻铤钢由于合金含量高，在轧后坑冷缓冷状态下，金相组织中仍然存在贝氏体组织，钢材硬度大，一般在280～300HB。钢材存在较大的应力，在钢材矫直、用户的钻铤加工过程中容易产生裂纹，同时用户锯切难度也较大。在轧制过程中如果不控制钢材内部自身应力，在之后矫直过程中，表面被加工层与未被加工层形成拉应力，在钢材端面形成类似“碗口”形状，“碗口”形状，就是钢材端面不是一个平面，而是一个凹面，如附图1所示，其“碗口”深度在2mm以上，其内部组织分裂处，易形成断裂源，钢材内部自身应力加上矫直应力，钻铤加工用户在粗加工过程中极易在端头碗口处开裂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法，能够降低钻铤钢内部组织应力，确保钻铤硬度，而且能够保证钻铤钢矫直后端头碗口深度在2mm以内，避免加工时从端头碗口处开裂，解决
技术介绍
中存在的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法，包括加热、高压水除鳞、开坯轧制、连轧、冷却、矫直和端部倒角，其中，加热工序的预热区温度为800～900℃，升温速度为57～160℃/h，均热段温度为1220～1250℃，加热时间为144～480min，加热温度和加热时间按照上限控制，是为了降低连铸坯加热时的热应力和保证组织应力最大限度的释放，均匀内部组织和成分偏析；所述高压水除鳞工序，水压为28～29Mpa，在圆连铸坯的圆周方向全方位进行3～4s除鳞；所述开坯轧制工序，粗轧开轧温度为1180～1190℃，经过7～11道次往复式轧制，同时开启轧辊冷却水和地辊冷却水冷却，得到中间坯；控制开坯机的开轧温度是因为钻铤钢淬透性好，合金含量高，温降快；所述连轧工序，开坯机后辊道速度2.1～2.2m/s，进行6～8道次连轧，并开启轧辊冷却水，成品前轧机进口导卫比轧件的宽度大0～1mm，控制轧件进入连轧温度为1005～
1100℃，控制开机后辊道速度和进度连轧温度是为了一直在奥氏体温度范围内进行热加工，防止先共析铁素体析出时，组织转变形成组织应力；铁素体和奥氏体体积收缩不均匀，导致变形不均匀，出现微小裂纹源和相变应力，造成内部应力加大，后部加工时出现表面裂纹或者内部裂纹；控制成品前轧机进口导卫比轧件的宽度大0～1mm，是为了轧件更好的咬入，不倒钢，成品圆钢尺寸按照GB/T702
‑
2017进行控制；所述冷却工序，将连轧后的圆钢进行锯切，锯切后进入快速收集台架至750～800℃后进入缓冷坑，出坑温度≤250℃；控制入坑温度是为了控制冷却速度，使组织转变更加彻底，降低内部应力，硬度控制在280～300HB；所述矫直工序，采用七辊矫直，将出坑后的圆钢进行矫直，主机转速：350～395r/min，1#上下辊和3#上下辊压下量4～5mm，2#上下辊压下量1～2mm；矫直辊角度：1#上下辊角度29.5～30
°
，2#上辊角度30～31
°
，3#上辊角度29.5～30
°
，下辊角度32～32.5
°
，反弯量为15～16mm；所述矫直辊角度是指矫直辊中心线与矫直中心线之间的夹角，所述反弯量是指2#下辊辊面高出前后两辊（1＃下辊和3＃下辊）辊面连线的距离；加大1#上下矫直辊和3#上下矫直辊压下量是为了1#上下矫直辊更好的将轧件拖入，3#上下矫直辊将轧件推出，给轧件一个前进的力；2#上下矫直辊压下量减小是为了减少表面为加工层的厚度，2#上辊角度加大、反弯量增加是为了平直度更高；所述端部倒角工序，将矫直后的轧材端部用倒棱机进行端部倒角，倒棱角度：30～45
°
，倒棱长度1～2mm，端部倒角是为了将矫直后加工层和未加工层形成的碗口倒去，最大限度减小碗口形状；上述钻铤钢，其化学成分重量百分含量为：C：0.35～0.38%、Si：0.15～0.35%、Mn：0.85～1.00%、P≤0.015%、S≤0.003%、Als：0.015～0.040%、Cr：0.90～1.20%、Mo：0.28～0.33%、Ni：0.03～0.06%、Sn≤0.03%、Sb≤0.03%、As≤0.03%、Pb≤0.025%、Bi≤0.03%，其余为Fe及不可避免的残余元素。
[0007]上述钻铤钢的直径为100～150mm。
[0008]本专利技术通过提高加热温度和延长加热时间，降低连铸坯加热时的热应力和保证组织应力最大限度的释放，均匀内部组织和成分偏析；控制轧制温度是因为钻铤钢淬透性好，合金含量高，温降快，为了保证后续750～800℃入坑温度和降低轧材的内部应力；控制成品前轧机进口导卫比轧件的宽度大0～1mm，是为了轧件更好的咬入，不倒钢，成品圆钢尺寸控制在GB/T702
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2017要求的范围；控制750～800℃入坑温度是为了降低冷却速度，减少贝氏体组织产生，将钻铤钢硬度控制280～300HB范围内。
[0009]上述控制加热过程和轧制过程，是为了减小原有轧材的组织应力和内应力，在轧制过程中保持坯料的平直度和形状规整，为后续矫直工序做准备；通过控制七辊矫直机的矫直辊角度、压下量、反弯量等参数，满足矫直后圆钢端头碗口在2mm以内，且达到每米2mm以内的平直度；控制端部倒角是为了保证成材率的情况下，端部碗口降低到最小，钻铤粗加工时原材不会从端头碗口处开裂。
[0010]本专利技术的有益效果是：（1）降低钻铤钢内部组织应力，保证钻铤硬度在280～300HB；（2）能够保证钻铤钢矫直后端头碗口深度在2mm以内，端头整齐，外形美观，避免加
工时从端头碗口处开裂同时，同时达到每米2mm以内的平直度，节约退火费用，降低生产成本，提高作业率。
附图说明
[0011]图1为
技术介绍
图片；图2为本专利技术图片；图3位端部倒角图片；图4为七辊矫直机布置示意图；图5为矫直辊角度示意图
实施方式
[0012]以下结合附图，通过实例对本专利技术作进一步说明。
实施例1
[0013]本实施例钻铤钢的规格为φ100mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
[0014]本实施例钻铤钢的生产方法包括加热、高压水除鳞、开坯轧制、连轧、冷却、七辊矫直工序和端部倒角，具体工艺步骤如下所述：（1）加热工序：φ300圆连铸坯冷坯入炉，预热区温度为800℃，温升速度为160℃/h，均热段温度为1222℃，加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善钻铤钢矫直后端头碗口的方法，其特征在于：包括加热工序、开坯轧制工序、连轧工序、冷却工序、矫直工序和端部倒角工序，其中：加热工序：预热区温度为800～900℃，升温速度为57～160℃/h，均热段温度为1220～1250℃；开坯轧制工序：开轧温度为1180～1190℃；连轧工序：开轧温度为1005～1100℃；冷却工序：将轧制后的圆钢自然冷却至750～800℃，然后进入缓冷坑，出坑温度≤250℃；矫直工序：采用七辊矫直，1#上下辊和3#上下辊压下量为4～5mm，2#上下辊压下量为1～2mm；反弯量为15～16mm；矫直辊角度：1#上下辊角度29.5～30
°
，2#上辊角度30～31
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，3#上辊角度29.5～30
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，下辊角度32～32.5
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；端部倒角工序：将矫直后的圆钢端部进行倒角，倒棱角度：30～45
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱叶，王晓珺，赵景存，
申请(专利权)人：石钢京诚装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：