CN104120352A - 34CrMo4气瓶用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域,尤其涉及一种34CrMo4气瓶用钢及其生产方法。本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢,其重量百分比组分为:C:0.33~0.36%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.65~0.85%、Mo:0.15~0.30%、Cr:0.90~1.10%、Als:0.015~0.050%、P≤0.011wt%、S≤0.004%、H≤0.00020%,余量为Fe和不可避免的杂质。所得34CrMo4钢中,其杂质含量低,P≤0.011wt%,S≤0.004wt%,此外,本发明实现板坯连铸生产34CrMo4钢。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,尤其涉及一种34CrMo4气瓶用钢及其生产方法。
背景技术
34CrMo4气瓶用钢属压力容器类产品,其对钢中硫、磷、氢等均有严格要求。目前,该产品主要采用转炉-炉外精炼-方坯连铸-轧制-冲压成型的流程,随着汽车减重要求的提出,原来车辆采用的无缝气瓶已逐渐有被热轧板材焊瓶替代的趋势,在此大环境下,采用板坯(铸坯宽厚比大于3的即称板坯,相同性能的34CrMo4气瓶用钢,板坯较方坯质量更轻)流程生产34CrMo4等气瓶用钢也将是整个气瓶用钢行业的一个发展趋势。
34CrMo4瓶用钢属于中高碳合金钢,其热裂性敏感,易在连铸过程发生表面裂纹,板坯由于断面较方坯大,裂纹更难控制;其次由于碳及合金含量高,易发生偏析;另外,由于作为车载气瓶用钢,其对抗H2S性能有较高要求,这就对硫含量提出了较为严格的要求,同时,为避免在成型过程以及使用过程发生冷裂,其对钢中的P含量也有严格控制。这都加大了板坯工艺生产34CrMo4气瓶用钢的难度,现有文献中,鲜有采用板坯流程生产34CrMo4气瓶用钢的报道。
《现代冶金》杂志(2009年4月,第37卷第2期,p17-20页)报道了轧制气瓶用34CrMo4连铸坯生产实践,该文章只介绍了钢坯质量控制,P、S及夹杂控制,未对C、Si、Mn、Cr、Mo的控制进行介绍,并且其公开了轧制200mm×200mm,230×230mm大规格34CrMo4气瓶用连铸坯,可见其生产工艺主要为方坯连铸工艺。
发明内容
本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢,其钢成分中:P≤0.011wt%,S≤0.004wt%。
本发明的技术方案:
本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢,其重量百分比组分为:C:0.33~0.36%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.65~0.85%、Mo:0.15~0.30%、Cr:0.90~1.10%、Als:0.015~0.050%、P≤0.011wt%、S≤0.004%、H≤0.00020%,余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的,上述34CrMo4气瓶用钢,其重量百分比组分为:
C:0.34-0.35%、Si:0.24-0.26%、Mn:0.81-0.82%、Mo:0.24-0.27%、Cr:0.97-0.99%、Als:0.030-0.035%、P≤0.011wt%、S≤0.004wt%、H≤0.00020%。
本发明还提供了上述34CrMo4气瓶用钢的生产方法,包括以下步骤:
1)转炉吹炼:转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为:C:0.05-0.10%、Mn:0.01-0.03%、P≤0.007%、S≤0.005%;钢水温度在1670-1690℃;然后出钢时进行合金化,使得在该步骤得到的钢水中,以钢水总重量计:C:0.28-0.32%、Si:0.10-0.15%、Mn:0.55-0.65%、Cr:0.85-0.95%、Als:0.030-0.035wt%;
2)钢包精炼:精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%、S≤0.005%;钢水温度为1610~1625℃;
3)真空精炼及合金微调处理:使用该步骤获得的钢水中,以钢水总重量计:C:0.32-0.37%、Si:0.15-0.35%、Mn:0.65-0.85%、Mo:0.15-0.30%、P≤0.010%、Als:0.03-0.05%、S≤0.008wt%、Cr:0.90-1.05%、H≤0.0002%;
4)钙处理:采用铝钙线,喂入量为0.10~0.12kg/t钢,其中铝钙线成分为:含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素;
5)连铸:连铸工序中,采用板坯连铸,控制铸坯拉速在0.7~1m/min,连铸获得34CrMo4气瓶用钢坯。
进一步,所述的34CrMo4气瓶用钢的生产方法,步骤3中控制钢水重量百分比组成为:C:0.34-0.35%、Si:0.24-0.26%、Mn:0.81-0.82%、Mo:0.24-0.27%、Cr:0.97-0.99%、Als:0.030-0.035%、P≤0.011wt%、S≤0.004wt%、H≤0.00020%。
优选的,步骤1)中,在出钢至1/3时进行合金化,出钢至2/3时加完合金。
优选的,步骤2)中,所得精炼终渣组成按重量百分比控制位上述范围的方法为:在钢包内加入活性石灰、缓释脱氧剂和萤石进行精炼,每吨钢中的加入量分别为:6~8kg活性石灰、1kg缓释脱氧剂和1~1.5kg萤石。
其中,步骤2)中缓释脱氧剂的成份为:SiO2≤5.0%、CaO:45.0~60.0%、Al2O3:15.0~25.0%、MAl:6%~10.0%,其余为CaF2及S、P、TiO2微量成分。
优选的,步骤5)中,连铸过程中,采用轻压下、二冷模式,且采用中碳低合金钢(含碳量为0.25%-0.6%,合金含量5%以内的钢称为中碳低合金钢)作为保护渣。
更优选的,步骤5)中,轻压下采用2-5(优选3mm)压下量模式,二冷采用弱冷模式;采用恒速浇注。
本发明的有益效果:
该方法从铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、炉后回磷、精炼脱硫、连铸工艺控制入手,以达到稳定生产合格34CrMo4气瓶用钢的目的,所得34CrMo4气瓶用钢中P≤0.011wt%,S≤0.004wt%。本发明实现板坯连铸生产34CrMo4钢,本发明的方法可稳定、批量地生产34CrMo4钢。
具体实施方式
本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢,其重量百分比组分为:C0.33~0.36%、Si0.15~0.35%、Mn0.65~0.85%、Mo0.15~0.30%、Cr0.90~1.10%、Als0.015~0.050%、P≤0.011wt%、S≤0.004%、H≤0.00020%,余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的,上述34CrMo4气瓶用钢,其重量百分比组分为:
C0.34-0.35%、Si0.24-0.26%、Mn0.81-0.82%、Mo0.24-0.27%、Cr0.97-0.99%、Als(酸溶铝含量)0.030-0.035%、P≤0.011wt%、S≤0.004wt%、H≤0.00020%。
本发明还提供了上述34CrMo4气瓶用钢的生产方法,包括以下步骤:
1)转炉吹炼:转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为:C0.05-0.10%、Mn0.01-0.03%、P≤0.007%、S≤0.005%;钢水温度在1670-1690℃;然后出钢时进行合金化,使得在该步骤得到的钢水中,以钢水总重量计:C0.28-0.32%、Si0.10-0.15%、Mn0.55-0.65%、Cr0.85-0.95%、Als0.030-0.035wt%;
2)钢包精炼:所得精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%、S≤0.005%;钢水温度为1610~1625℃;
3)真空精炼及合金微调处理:使用该步骤获得的钢水中,以钢水总重量计:C0.32-0.37%、Si0.15-0.35%、Mn0.65-0.85%、Mo0.15-0.30%、P≤0.010%、Als0.03-0.05%、S≤0.008wt%、Cr0.90-1.05%、H≤0.0002%;
4)钙处理:采用铝钙线,喂入量为0.10~0.12kg/t钢,其中铝钙线成分为:含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素;本发明中,钙处理不以脱硫为目标,只为改变钢中硫化物形态—由一般形态改变为球状硫化物;
5)连铸:连铸获得34CrMo4气瓶用钢坯,连铸工序中,采用板坯连铸,控制铸坯拉速在0.7~1m/min。
本发明中,步骤1采用半钢深脱硫(脱后硫≤0.005%),脱硫后拔净脱硫渣,扒渣结束后裸露液面≥90%,同时将罐口附近的残余脱硫渣进行拨出,扒渣结束后不加蛭石或增碳剂覆盖,避免造成增硫。
优选的,步骤1中,在出钢至1/3时进行合金化,出钢至2/3时加完合金。
优选的,步骤2中,所得精炼终渣组成按重量百分比控制位上述范围的方法为:在钢包内加入活性石灰、缓释脱氧剂和萤石进行精炼,每吨钢中的加入量分别为:6~8kg活性石灰、1kg缓释脱氧剂和1~1.5kg萤石。该步骤中,采用其他方式只要控制精炼终渣在上述范围即可。
其中,步骤2中缓释脱氧剂的成份为:SiO2≤5.0%、CaO:45.0~60.0%、Al2O3:15.0~25.0%、MAl(金属铝):6%~10.0%,其余为CaF2及S、P、TiO2等微量成分。
优选的,步骤5)中,连铸过程中,采用轻压下、二冷模式,且采用中碳低合金钢作为保护渣。采用中碳低合金钢保护渣,保证结晶器液面无暴露,并均匀覆盖。
更优选的,步骤5)中,轻压下采用3mm压下量模式,二冷采用若冷模式;采用恒速浇注。
本发明中,所述钢包精炼是在具备加热功能的LF炉中进行。所述真空精炼为真空循环脱气法(RH)。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水,其中,该半钢按重量百分比计包含3.4%的C、0.04%的Mn、0.068%的P、0.002%的S、0.04%的V以及痕迹量的Cr、Si和Ti,余量为铁和不可避免的杂质。
具体生产步骤为:
(1)将235吨上述半钢加入220吨(公称容量)的顶底复吹转炉中,利用顶底复吹转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水;当钢水初炼到C含量为0.051wt%、Mn含量为0.033wt%、P含量为0.0060wt%、S含量为0.0052wt%、温度为1672℃时,开始稠渣向钢包中出钢;
(2)出钢至1/3加入合金,每吨钢水中,依次加入4.5kg铝铁合金(Fe-Al,铝含量为40重量%)、3.5kg Fe-Si(FeSi75Al0.5,Si含量为75%,Al含量为10.5%)、10kg/Fe-Mn(FeMn74C7.5,Mn含量为74%,C含量7.5%)、18kg Fe-Cr(FeCr55C10.0,Cr含量为55%,C含量为10%)、4.6kg Fe-Mo(Mo含量为60重量%)进行合金化,出钢至2/3时加完合金,此时钢水成分组成为:以钢水总重量计:C:0.28-0.32%、Si:0.10-0.15%、Mn:0.55-0.65%、Cr:0.85-0.95%、Als:0.030-0.035wt%;
(3)在LF炉中对上述钢水进行脱硫精炼,向钢包内加入6.1kg活性石灰(每吨钢水计)和1.1kg CaF2(每吨钢水计)以及1kg缓释脱氧剂(每吨钢水计),精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%;出站S:0.004%,温度1620℃;
(4)对LF精炼后的钢水进行真空脱H及合金微调处理,出站钢水成分为C:0.35wt%、Si:0.25wt%、Mn:0.80wt%、Mo:0.25wt%、P:0.009wt%、Als:0.03wt%、S:0.004wt%、Cr:0.95wt%、H:0.00015%,余量为铁和不可避免的杂质;
(5)真空处理结束后对钢液进行钙处理,采用铝钙线(含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素),喂入量为0.12kg/t钢水;
(6)连铸工序采用中碳低合金钢保护渣;工作拉速控制在0.80~0.82m/min;二冷采用弱冷模式;轻压下采用3mm压下量模式;最终获得断面为230×1400mm的34CrMo4板坯。
所制得的34CrMo4钢成分为C:0.35wt%、Si:0.24wt%、Mn:0.81wt%、Mo:0.26wt%、P:0.010wt%、Als:0.035wt%、S:0.004wt%、Cr:0.98wt%、H:0.00015%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
实施例2
以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水,其中,该半钢按重量百分比计包含3.2%的C、0.03%的Mn、0.058%的P、0.0015%的S、0.038%的V以及痕迹量的Cr、Si和Ti,余量为铁和不可避免的杂质。
具体生产步骤为:
(1)将240吨上述半钢加入220吨(公称容量)的顶底复吹转炉中,利用顶底复吹转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水。当钢水初炼到C含量为0.061wt%、Mn含量为0.031wt%、P含量为0.0065wt%、S含量为0.0050wt%、温度为1682℃时,开始稠渣向钢包中出钢;
(2)出钢至1/3加入合金,依次加入4.3kg/t钢水Fe-Al(FeAl40)、3.6kg/t钢水Fe-Si(FeSi75Al0.5-B)、9.8kg/t钢水Fe-Mn(FeMn74C7.5)、18.1kg/t钢水Fe-Cr(FeCr55C10.0)、4.6kg/t钢水Fe-Mo(FeMo60)进行合金化,出钢至2/3时加完合金,此时钢水成分组成为:以钢水总重量计:C:0.28-0.32%、Si:0.10-0.15%、Mn:0.55-0.65%、Cr:0.85-0.95%、Als:0.030-0.035wt%;
(3)在LF炉中对上述钢水进行脱硫精炼,向钢包内加入6.7kg活性石灰(每吨钢水计)和1.5kg CaF2(每吨钢水计)以及1kg缓释脱氧剂(每吨钢水计),精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%;出站S:0.0035%,温度1610℃;
(4)对LF精炼后的钢水进行真空脱H及合金微调处理,出站钢水成分为C:0.34wt%、Si:0.24wt%、Mn:0.81wt%、Mo:0.24wt%、P:0.009wt%、Als:0.035wt%、S:0.0035wt%、Cr:0.97wt%、H:0.00010%,余量为铁和不可避免的杂质;
(5)真空处理结束后对钢液进行钙处理,采用铝钙线(含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素),喂入量为0.11kg/t钢水;
(6)连铸工序采用中碳低合金钢保护渣;工作拉速控制在0.90~0.92m/min;二冷采用弱冷模式;轻压下采用3mm压下量模式。最终获得断面为230×1300mm的34CrMo4钢铸坯。
所制得的34CrMo4钢成分为C:0.34wt%、Si:0.25wt%、Mn:0.82wt%、Mo:0.24wt%、P:0.009wt%、Als:0.030wt%、S:0.0035wt%、Cr:0.97wt%、H:0.00010%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
实施例3
以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水,其中,该半钢按重量百分比计包含3.2%的C、0.03%的Mn、0.058%的P、0.0035%的S、0.031%的V以及痕迹量的Cr、Si和Ti,余量为铁和不可避免的杂质。
具体生产步骤为:
(1)将238吨上述半钢加入220吨(公称容量)的顶底复吹转炉中,利用顶底复吹转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水。当钢水初炼到C含量为0.071wt%、Mn含量为0.032wt%、P含量为0.0070wt%、S含量为0.0056wt%、温度为1674℃时,开始稠渣向钢包中出钢;
(2)出钢至1/3加入合金,依次加入4.2kg/t钢水Fe-Al(FeAl40)、3.7kg/t钢水Fe-Si(FeSi75Al0.5-B)、9.9kg/t钢水Fe-Mn(FeMn74C7.5)、18.2kg/t钢水Fe-Cr(FeCr55C10.0)、4.5kg/t钢水Fe-Mo(FeMo60)进行合金化,出钢至2/3时加完合金;此时钢水成分组成为:以钢水总重量计:C:0.28-0.32%、Si:0.10-0.15%、Mn:0.55-0.65%、Cr:0.85-0.95%、Als:0.030-0.035wt%;
(3)在LF炉中对上述钢水进行脱硫精炼,向钢包内加入8kg活性石灰(每吨钢水计)和1.5kg CaF2(每吨钢水计)以及1kg缓释脱氧剂(每吨钢水计),精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%;出站S:0.0033%,温度1615℃;
(4)对LF精炼后的钢水进行真空脱H及合金微调处理,出站钢水成分为C:0.33wt%、Si:0.26wt%、Mn:0.82wt%、Mo:0.27wt%、P:0.010wt%、Als:0.035wt%、S:0.0030wt%、Cr:0.99wt%、H:0.00020%,余量为铁和不可避免的杂质;
(5)真空处理结束后对钢液进行钙处理,采用铝钙线(含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素),喂入量为0.10kg/t钢水;
(6)连铸工序采用中碳低合金钢保护渣;工作拉速控制在0.96~0.98m/min;二冷采用弱冷模式;轻压下采用3mm压下量模式。最终获得断面为230×1300mm的34CrMo4钢铸坯。
所制得的34CrMo4钢成分为C:0.34wt%、Si:0.26wt%、Mn:0.82wt%、Mo:0.27wt%、P:0.011wt%、Als:0.030wt%、S:0.0032wt%、Cr:0.99wt%、H:0.00020%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
Claims (8)
1.34CrMo4气瓶用钢,其特征在于,其重量百分比组分为:C:0.33~0.36%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.65~0.85%、Mo:0.15~0.30%、Cr:0.90~1.10%、Als:0.015~0.050%、P≤0.011wt%、S≤0.004%、H≤0.00020%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的34CrMo4气瓶用钢,其特征在于,其重量百分比组分为:C:0.34-0.35%、Si:0.24-0.26%、Mn:0.81-0.82%、Mo:0.24-0.27%、Cr:0.97-0.99%、Als:0.030-0.035%、P≤0.011wt%、S≤0.004wt%、H≤0.00020%。
3.34CrMo4气瓶用钢的生产方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)转炉吹炼:转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为:C:0.05-0.10%、Mn:0.01-0.03%、P≤0.007%、S≤0.005%;钢水温度在1670-1690℃;出钢时进行合金化,所得钢水重量百分比组分为:C:0.28-0.32%、Si:0.10-0.15%、Mn:0.55-0.65%、Cr:0.85-0.95%、Als:0.030-0.035wt%;
2)钢包精炼:精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%、S≤0.005%;钢水温度为1610~1625℃;
3)真空精炼及合金微调处理:使用该步骤获得的钢水中,所得钢水重量百分比组分为:C:0.32-0.37%、Si:0.15-0.35%、Mn:0.65-0.85%、Mo:0.15-0.30%、P≤0.010%、Als:0.03-0.05%、S≤0.008wt%、Cr:0.90-1.05%、H≤0.0002%;
4)钙处理:采用铝钙线,喂入量为0.10~0.12kg/t钢,其中铝钙线成分为:含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素;
5)连铸:连铸工序中,采用板坯连铸,控制铸坯拉速在0.7~1m/min,连铸获得34CrMo4气瓶用钢。
4.根据权利要求3所述的34CrMo4气瓶用钢的生产方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)转炉吹炼:转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为:C:0.05-0.10%、Mn:0.01-0.03%、P≤0.007%、S≤0.005%;钢水温度在1670-1690℃;出钢时进行合金化,所得钢水重量百分比组分为:C:0.28-0.32%、Si:0.10-0.15%、Mn:0.55-0.65%、Cr:0.85-0.95%、Als:0.030-0.035wt%;
2)钢包精炼:精炼终渣组成按重量百分比控制为:SiO2≤15.0%、CaO:50.0~60.0%、Al2O3:15.0~30.0%、MgO:4.0~9.0%、FeO+MnO≤2.0%、S≤0.005%;钢水温度为1610~1625℃;
3)真空精炼及合金微调处理:使用该步骤获得的钢水中,所得钢水重量百分比组分为:
C:0.34-0.35%、Si:0.24-0.26%、Mn:0.81-0.82%、Mo:0.24-0.27%、Cr:0.97-0.99%、Als:0.030-0.035%、P≤0.011wt%、S≤0.004wt%、H≤0.00020%;
4)钙处理:采用铝钙线,喂入量为0.10~0.12kg/t钢,其中铝钙线成分为:含55~57wt%的钙,其余为铝及其它微量元素;
5)连铸:连铸工序中,采用板坯连铸,控制铸坯拉速在0.7~1m/min,连铸获得34CrMo4气瓶用钢。
5.根据权利要求3或4所述的34CrMo4气瓶用钢的生产方法,其特征在于,步骤2)中,所得精炼终渣组成按重量百分比控制为上述范围的方法为:在钢包内加入活性石灰、缓释脱氧剂和萤石进行精炼,每吨钢中的加入量分别为:6~8kg活性石灰、1kg缓释脱氧剂和1~1.5kg萤石。
6.根据权利要求5所述的34CrMo4气瓶用钢的生产方法,其特征在于,所述缓释脱氧剂的成份为:SiO2≤5.0%、CaO:45.0~60.0%、Al2O3:15.0~25.0%、MAl:6%~10.0%,其余为CaF2、S、P和TiO2。
7.根据权利要求3~6任一项所述的34CrMo4气瓶用钢的生产方法,其特征在于,步骤5)中,连铸过程中,采用轻压下、二冷模式,且采用中碳低合金钢作为保护渣。
8.根据权利要求7所述的34CrMo4气瓶用钢的生产方法,其特征在于,轻压下采用2-5mm压下量模式,二冷采用弱冷模式。
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