本发明涉及一种泵头体钢锭及其制备方法，具体涉及用于泵头体的无磁性钢锭及其制造方法。
背景技术：
目前，在石油、页岩气开采领域，压裂技术能够有效的提高石油、页岩气的开采量，压裂泵是压裂开采过程中的关键设备。根据国家经济和社会发展第十二个五年规划纲要对改造提升制造业、优化结构、改善品种质量、提高基础工艺、提高基础材料研发水平、实现关键零部件技术自动化等方面的有关要求，特别是国家对石油油气井提升产能、增加产量的要求越来越高，对压裂泵的技术要求也越来越高。
压裂泵的性能、质量和可靠性直接影响压裂实施过程的质量和进度，其中压裂泵泵头体是压裂泵的重要结构；目前，压裂泵泵头体耐腐蚀力较差、使用寿命短、成本高，不能满足石油增产和页岩气压裂开采的需求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是目前，压裂泵泵头体耐腐蚀力较差、使用寿命短、成本高，不能满足石油增产和页岩气压裂开采的需求，目的在于提供一种超高强度超高低温冲击压裂泵泵头体，解决目前，压裂泵泵头体耐腐蚀力较差、使用寿命短、成本高，不能满足石油增产和页岩气压裂开采的需求的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
用于泵头体的无磁性钢锭，包括以下重量百分比的化学成分：0.45％-0.60％c、0.30-0.80％si、17％-19％mn、3.5％-6.0％cr、＜0.30％ni、＜0.20％cu、＜0.015％p、＜0.005％s、＜0.10％mo、0.015％-0.030％nb、＜0.010％sn、0.1％-0.2％v、0.010％-0.025％al、＜0.010％as、＜1.7ppmh、＜25ppmo、＜70ppmn。
本发明降低了钢中的氢含量，预防了钢中的白点的产生，避免了冷裂的发生，降低和控制氧含量，能消除氧化夹杂物存在，提高钢的塑性和韧性，降低氮含量，可以避免残余氮导致的时效脆性有效的控制了钢中有害气体的残余量。
本发明在钢锭原材料的化学组分上进行了配比的调节，从原料上提高了钢锭的强度、耐腐蚀性，使得钢锭加工而成的泵头体能够适合复杂的油气开采环境，解决了目前，压裂泵泵头体耐腐蚀力较差、使用寿命短、成本高，不能满足石油增产和页岩气压裂开采的需求的问题。
所述的用于泵头体的无磁性钢锭，包括以下重量百分比的化学成分：0.45％-0.55％c、0.30-0.60％si、17％-19％mn、3.5％-4.0％cr、＜0.10％ni、＜0.20％cu、＜0.010％p、＜0.005％s、＜0.10％mo、0.015％-0.025％nb、＜0.010％sn、0.1％-0.2％v、0.010％-0.025％al、＜0.010％as、＜1.7ppmh、＜25ppmo、＜70ppmn。本发明优先了最佳的钢锭原材料化学组分配比。
所述的用于泵头体的无磁性钢锭的制造方法，包括以下步骤：
s1、电弧炉冶炼：获取原料并对原料进行化学成分的检测，以碱性耐火材料作炉衬，进行冶炼，调节钢水中成分的配比；
s2、出钢：以镁质耐材制备的钢包进行红包出钢；
s3、钢包精炼：钢包精炼炉利用白渣进行钢水精炼，实现钢水脱硫、脱氧，白渣精炼时间大于30分钟，脱氧脱硫充分后加入合金；钢包精炼炉出钢脱氧时钢水含硫量小于0.003％；
s4、真空精炼：在真空度小于30pa的真空条件下保持15分钟以上，真空完毕后软吹15分钟以上；
s5、氩气保护浇铸：钢水经过钢包脱入钢锭模内，即得到钢锭。
本发明在钢锭制备工艺上进行了参数的调整，钢液浇注过程保持在真空(真空度小于30pa)条件下进行，有效地防止了钢液在浇钢过程中的增氢和增氮；本发明钢水在浇注过程中全程采用氩气保护浇注，防止钢水再与空气的接触，发生二次氧化及吸气，充分保证了钢水的纯净度与超低气体含量；本发明控制了钢包精炼、真空精炼时间，能够提高钢锭的机械性能，使得钢锭加工出来的泵头体强度高、耐腐蚀性、耐冲击，适用于石油开采；本发明得到的钢锭锭身致密、成分均匀、内部质量良好。本发明首先对原料进行了成分分析，根据原料的分析结果调节各组分的配比，使得生产出来的钢锭的质量满足石油开采的需求。
在电弧炉冶炼和钢包精炼过程中，钢水温度≤1660℃。钢水温度过高，气体在钢中的溶解度就过大，对钢水质量危害的影响也越大，本发明控制了钢水的温度。
步骤s5中浇铸温度≤1580℃。本发明降低浇铸温度为了控制凝固后钢中的组织、减少有害组织的出现，能够提高钢锭的质量。
所述的用于泵头体的无磁性钢锭的制造方法，还包括以下步骤：
s6、钢锭检测：对钢锭进行化学成分检测、白点检测、金相检测、超声波无损探伤检侧；
s7、钢锭筛选：根据钢锭检测结果按照以下条件对钢锭进行筛选：钢中非金属单项夹杂物小于等于1级，氧化物和硫化物夹杂物总和小于等于2级，锭型偏析、中心疏松小于等于1级，不允许有一般点状偏析和边缘点状偏析存在。本发明对钢锭进行检测，进一步控制了钢锭的质量。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明用于泵头体的无磁性钢锭调整了泵头体中的化学成分含量，使得钢锭加工而成的泵头体能够适合复杂的油气开采环境，解决了目前，压裂泵泵头体耐腐蚀力较差、使用寿命短、成本高，不能满足石油增产和页岩气压裂开采的需求的问题；
2、本发明用于泵头体的无磁性钢锭的制造方法在钢锭制备工艺上进行了参数的调整，使得钢锭加工出来的泵头体强度高、耐腐蚀性、耐冲击，适用于石油开采；
3、本发明用于泵头体的无磁性钢锭的制造方法得到的钢锭锭身致密、成分均匀、内部质量良好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明用于泵头体的无磁性钢锭，包括以下重量百分比的化学成分：0.45％-0.60％c、0.30-0.80％si、17％-19％mn、3.5％-6.0％cr、＜0.30％ni、＜0.20％cu、＜0.015％p、＜0.005％s、＜0.10％mo、0.015％-0.030％nb、＜0.010％sn、0.1％-0.2％v、0.010％-0.025％al、＜0.010％as、＜1.7ppmh、＜25ppmo、＜70ppmn。
本发明降低了钢中的氢含量，预防了钢中的白点的产生，避免了冷裂的发生，降低和控制氧含量，能消除氧化夹杂物存在，提高钢的塑性和韧性，降低氮含量，可以避免残余氮导致的时效脆性有效的控制了钢中有害气体的残余量。
本发明在钢锭原材料的化学组分上进行了配比的调节，从原料上提高了钢锭的强度、耐腐蚀性，使得钢锭加工而成的泵头体能够适合复杂的油气开采环境，解决了目前，压裂泵泵头体耐腐蚀力较差、使用寿命短、成本高，不能满足石油增产和页岩气压裂开采的需求的问题。
实施例2
基于实施例1，所述的用于泵头体的无磁性钢锭，包括以下重量百分比的化学成分：0.45％-0.55％c、0.30-0.60％si、17％-19％mn、3.5％-4.0％cr、＜0.10％ni、＜0.20％cu、＜0.010％p、＜0.005％s、＜0.10％mo、0.015％-0.025％nb、＜0.010％sn、0.1％-0.2％v、0.010％-0.025％al、＜0.010％as、＜1.7ppmh、＜25ppmo、＜70ppmn。本发明优先了最佳的钢锭原材料化学组分配比。
实施例3
基于上述实施例，所述的用于泵头体的无磁性钢锭的制造方法，包括以下步骤：
s1、电弧炉冶炼：获取原料并对原料进行化学成分的检测，以碱性耐火材料作炉衬，进行冶炼，调节钢水中成分的配比；
s2、出钢：以镁质耐材制备的钢包进行红包出钢；
s3、钢包精炼：钢包精炼炉利用白渣进行钢水精炼，实现钢水脱硫、脱氧，白渣精炼时间大于30分钟，脱氧脱硫充分后加入合金；钢包精炼炉出钢脱氧时钢水含硫量小于0.003％；
s4、真空精炼：在真空度小于30pa的真空条件下保持15分钟以上，真空完毕后软吹15分钟以上；
s5、氩气保护浇铸：钢水经过钢包脱入钢锭模内，即得到钢锭；
s6、钢锭检测：对钢锭进行化学成分检测、白点检测、金相检测、超声波无损探伤检侧；
s7、钢锭筛选：根据钢锭检测结果按照以下条件对钢锭进行筛选：钢中非金属单项夹杂物小于等于1级，氧化物和硫化物夹杂物总和小于等于2级，锭型偏析、中心疏松小于等于1级，不允许有一般点状偏析和边缘点状偏析存在。本发明对钢锭进行检测，进一步控制了钢锭的质量。
在电弧炉冶炼和钢包精炼过程中，钢水温度≤1660℃。钢水温度过高，气体在钢中的溶解度就过大，对钢水质量危害的影响也越大，本发明控制了钢水的温度。
步骤s5中浇铸温度≤1580℃。本发明降低浇铸温度为了控制凝固后钢中的组织、减少有害组织的出现，能够提高钢锭的质量。
本发明在钢锭制备工艺上进行了参数的调整，钢液浇注过程保持在真空(真空度小于30pa)条件下进行，有效地防止了钢液在浇钢过程中的增氢和增氮；本发明钢水在浇注过程中全程采用氩气保护浇注，防止钢水再与空气的接触，发生二次氧化及吸气，充分保证了钢水的纯净度与超低气体含量；本发明控制了钢包精炼、真空精炼时间，能够提高钢锭的机械性能，使得钢锭加工出来的泵头体强度高、耐腐蚀性、耐冲击，适用于石油开采；本发明得到的钢锭锭身致密、成分均匀、内部质量良好。本发明首先对原料进行了成分分析，根据原料的分析结果调节各组分的配比，使得生产出来的钢锭的质量满足石油开采的需求。
实施例4
基于上述实施例，按照实施例2中所述的化学成分比、以实施例3中所述的制备方法制备钢锭，将制备出来的钢锭加工成泵头体，本实施例对所述泵头体进行了使用寿命、耐压强度、耐腐蚀、低温冲击、磨损率等试验，试验结果如下：泵头体使用寿命大于1年；耐压强度高达1400-1600mpa；低温冲击突破-40℃akv≥34j；使用沸腾的质量浓度为10％的硫酸作为腐蚀液腐蚀48小时后涂层腐蚀厚度为0.01-0.02mm；持续高速转动24小时，磨损率为0.005-0.01％。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。