阅读说明：本技术 一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺 (A kind of smelting process of 4130 steel of petroleum machinery valve body ) 是由 张玉亭 李雷 冯丽兰 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺,所述冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序；所述LF精炼工序,精炼到位钢水铝成分为0.020～0.040%,精炼白渣保持时间为25～40min；所述VD真空处理工序,VD真空处理过程加入7～10kg/t钢稀土,VD真空处理真空度≤30Pa,真空保持时间为10～15min,破空后软吹氩,软吹氩流量为20～60L/min,软吹氩时间为15～25min。本发明所述冶炼工艺获得的钢中D类夹杂物数量水平指标为：≥13微米占比为1～3%、≥7微米占比为42～45%、≤4微米占比为47～51%,提高了钢的纯净度,对开发高品质钢具有引领作用。(The invention discloses a kind of smelting process of 4130 steel of petroleum machinery valve body, the smelting process includes smelting, LF refining, VD vacuum processing, continuous casting working procedure；The LF refining process, molten steel aluminium component is 0.020~0.040% in place for refining, and the refining white slag retention time is 25~40min；7~10kg/t steel rare earth is added in the VD vacuum processing process, VD vacuum process, and VD is vacuum-treated vacuum degree≤30Pa, and the vacuum retention time is 10~15min, breaks soft blow argon after sky, and soft argon blowing rate is 20~60L/min, and soft argon blowing time is 15~25min.D type impurity quantity levels index in the steel that smelting process of the present invention obtains are as follows: >=13 microns of accountings are 1~3%, >=7 microns of accountings are 42~45% ,≤4 microns of accountings are 47~51%, the degree of purity for improving steel has leading action to exploitation high-quality steel.)

一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺。

背景技术

随着石油开采的需要，对石油开采用的石油开采阀体钢的性能提出了更为苛刻的要求。要求材料具有更高的纯净度水平，满足极端环境下钢的使用性能。

一直以来，生产石油阀体钢时，控制钢的纯净度工艺是钙处理，球化和弥散夹杂物，来达到减少夹杂物尺寸，改善分布及减少数量，这种工艺一度曾满足用户的要求。但随着用户要求的日益提高，原有工艺生产出的钢，D类夹杂物≥13微米的占比为12-30%，时常出现D类夹杂物难以满足用户日益苛刻的使用要求，产品超声探伤合格率≤80%。

综上所述，开发一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺，进行非金属夹杂物的变性处理，明显改善非金属夹杂物的状态，内部质量明显得到提高，具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺。该发明成功提高了钢的纯净度，对开发高品质钢具有引领作用。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种石油机械阀体4130钢的冶炼工艺，所述冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序；所述LF精炼工序，精炼到位钢水铝成分为0.020～0.040%，精炼白渣保持时间为25～40min；所述VD真空处理工序，VD真空处理过程加入7～10kg/t钢稀土，破空后软吹氩，软吹氩流量为20～60L/min，时间为15～25min。

本发明所述冶炼工序，冶炼出钢过程加钢芯铝2.0～3.0kg/t钢。

本发明所述VD真空处理工序，VD真空处理真空度≤30Pa，真空保持时间为10～15min。

本发明所述稀土为复合稀土LA-CE，LA：CE为1：1～4。

本发明所述VD真空处理工序，控制软吹氩，关键是控制好氩气流量，确保钢水不裸露氧化，钢渣界面微动，促进非金属夹杂物的的传质过程。

本发明所述冶炼工艺得到的连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.29-0.33%、Si：0.20-0.35%、Mn：0.60-0.80%、Cr：0.90-1.20%、Mo：0.20-0.30%、Ni：0.20-0.30%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述冶炼工艺得到的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标为：≥13微米占比为1～3%、≥7微米占比为42～45%、≤4微米占比为47～51%。

本发明所述冶炼工艺得到的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0-0.5级、A粗0-0.5级，B细0-0.5级、B粗0-0.5级，C细0-0.5级、C粗0-0.5级，D细0-0.5级、D粗0-0.5级。

本发明所述冶炼工艺得到的连铸坯超声探伤合格率≥99%。

本发明所述冶炼工艺得到的连铸坯-60℃冲击功≥45J。

本发明石油机械阀体4130钢产品标准参考API6A；超声探伤参考JB/T5000.15-2007；连铸坯非金属夹杂物评级标准参考：GB/T10561。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明精炼白渣保持足够长的时间，充分进行非金属夹杂物的传质过程，促进更多的夹杂物被吸附到钢中。2、本发明LF精炼通过控制钢中到位铝含量，及早将钢中的游离氧转变成氧化物，为夹杂物的上浮去除提供更多的时间，尽可能多的去除夹杂物。3、本发明VD真空处理加入稀土，明显改善钢中夹杂物的种类，形成各种稀土夹杂物，同时明显改善钢中夹杂物的分布，明显改善了晶界夹杂物的富集程度，夹杂物更多的转移到晶界内，因此减少夹杂物在晶界的偏聚，提高了晶界能，有利于改善钢的性能。4、本发明VD真空处理保持一定的软吹氩时间，使钢中夹杂物充分聚集长大和上浮，减少了钢中大尺寸非金属夹杂物的数量，进一步纯净了钢水。5、本发明冶炼工艺得到的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标为：≥13微米占比为1～3%、≥7微米占比为42～45%、≤4微米占比为47～51%，提高了钢的纯净度，对开发高品质钢具有引领作用。6、本发明冶炼工艺得到的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0-0.5级、A粗0-0.5级，B细0-0.5级、B粗0-0.5级，C细0-0.5级、C粗0-0.5级，D细0-0.5级、D粗0-0.5级；连铸坯超声探伤合格率≥99%，连铸坯-60℃冲击功≥45J。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入7kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为10Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为20L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0级，B细0级、B粗0级，C细0级、C粗0级，D细0.5级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率99.5%；连铸坯-60℃冲击功为45J。

实施例2

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝3.0kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.030%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入7.1kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为10Pa，真空保持时间为11min，破空后软吹氩，软吹氩流量为25L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0.5级、A粗0级，B细0级、B粗0.5级，C细0.5级、C粗0级，D细0级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为78J。

实施例3

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入7.3kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为25Pa，真空保持时间为10min，破空后软吹氩，软吹氩流量为40L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0级，B细0.5级、B粗0.5级，C细0.5级、C粗0级，D细0.5级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为50J。

实施例4

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入10kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为30Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为60L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0.5级、A粗0级，B细0级、B粗0.5级，C细0.5级、C粗0级，D细0级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格99.9%；连铸坯-60℃冲击功为70J。

实施例5

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入8kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为23Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为60L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0.5级，B细0.5级、B粗0级，C细0.5级、C粗0级，D细0.5级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为60J。

实施例6

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入9kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为11Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为50L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0.5级，B细0级、B粗0级，C细0.5级、C粗0.5级，D细0.5级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为77J。

实施例7

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入7.8kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为25Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为40L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0.5级、A粗0级，B细0级、B粗0级，C细0级、C粗0级，D细0.5级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为70J。

实施例8

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入10kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为5Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为30L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0.5级、A粗0级，B细0.5级、B粗0级，C细0级、C粗0级，D细0级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率99.9%；连铸坯-60℃冲击功为75J。

实施例9

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入8.2kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为28Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为26L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0级，B细0.5级、B粗0.5级，C细0级、C粗0级，D细0.5级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率99.8%；连铸坯-60℃冲击功为74J。

实施例10

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.5kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.020%，精炼白渣保持时间为25min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入9.2kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为19Pa，真空保持时间为15min，破空后软吹氩，软吹氩流量为36L/min，时间为15min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0.5级，B细0.5级、B粗0级，C细0级、C粗0级，D细0.5级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率99.7%；连铸坯-60℃冲击功为68J。

实施例11

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.6kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.025%，精炼白渣保持时间为28min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入7.9kg/t钢稀土（LA：CE为1：2），VD真空处理真空度为8Pa，真空保持时间为11min，破空后软吹氩，软吹氩流量为60L/min，时间为18min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0.5级、A粗0级，B细0.5级、B粗0级，C细0级、C粗0级，D细0.5级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率99.9%；连铸坯-60℃冲击功为77J。

实施例12

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.8kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.029%，精炼白渣保持时间为33min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入10kg/t钢稀土（LA：CE为1：1），VD真空处理真空度为10Pa，真空保持时间为13min，破空后软吹氩，软吹氩流量为35L/min，时间为21min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0.5级，B细0级、B粗0级，C细0.5级、C粗0级，D细0.5级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为78J。

实施例13

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.9kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.033%，精炼白渣保持时间为36min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入9kg/t钢稀土（LA：CE为1： 4），VD真空处理真空度为13Pa，真空保持时间为14min，破空后软吹氩，软吹氩流量为38L/min，时间为23min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0.5级，B细0级、B粗0.5级，C细0级、C粗0级，D细0.5级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率100%；连铸坯-60℃冲击功为77J。

实施例14

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.7kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.040%，精炼白渣保持时间为38min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入8.5kg/t钢稀土（LA：CE为1：3），VD真空处理真空度为15Pa，真空保持时间为12min，破空后软吹氩，软吹氩流量为37L/min，时间为25min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0级、A粗0.5级，B细0级、B粗0.5级，C细0级、C粗0.5级，D细0.5级、D粗0级；连铸坯超声探伤合格率99.9%；连铸坯-60℃冲击功为73J。

实施例15

本实施例石油机械阀体4130钢的冶炼工艺包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：冶炼出钢过程加钢芯铝2.0kg/t钢；

（2）LF精炼工序：精炼到位钢水铝成分为0.023%，精炼白渣保持时间为40min；

（3）VD真空处理工序：VD真空处理过程加入8kg/t钢稀土（LA：CE为1：3），VD真空处理真空度为28Pa，真空保持时间为13min，破空后软吹氩，软吹氩流量为55L/min，时间为19min；VD真空处理后钢水经连铸得到连铸坯。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标见表1；连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表2。

本实施例冶炼工艺获得的连铸坯非金属夹杂物评级：A细0.5级、A粗0级，B细0级、B粗0级，C细0级、C粗0级，D细0级、D粗0.5级；连铸坯超声探伤合格率99%；连铸坯-60℃冲击功为78J。

表1 实施例1-15冶炼工艺获得的连铸坯中D类夹杂物数量水平指标（%）

表2 实施例1-15冶炼工艺获得的连铸坯化学成分组成及其质量百分含量（%）

表2中成分余量为Fe和不可避免的杂质。

上述实施例表明，本发明石油机械阀体4130钢的冶炼工艺明显改善了非金属夹杂物的状态，使内部质量明显得到提高，性能得到提升，能够满足用户日益苛刻的使用要求。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。