CN104120352A

CN104120352A - 34CrMo4气瓶用钢及其生产方法

Info

Publication number: CN104120352A
Application number: CN201410369474.3A
Authority: CN
Inventors: 周伟; 徐涛; 曾建华; 龚洪君; 杜利华; 杨晓东; 干雄; 朱鹏
Original assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: CN104120352B

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

34CrMo4气瓶用钢及其生产方法

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％。

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

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％；

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％；

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：

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％；

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。