CN104831043B - 580MPa级钢瓶热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及580MPa级钢瓶热处理工艺，属于冶金技术领域。本发明解决的技术问题是提供580MPa级钢瓶热处理工艺。该工艺包括如下步骤：a、加热：将钢瓶进行预热后，再进行两段加热，最后均热；b、雾冷：加热出炉后的钢瓶进行喷雾冷却，雾冷时间60～65s，冷却至约640～660℃后进行风冷；c、风冷：将雾冷后的钢瓶进行风冷，风冷时间55～60s，冷却至480～500℃后进行空冷；d、空冷：将风冷后的钢瓶空冷至室温。本发明的热处理工艺，通过特殊而合理设计控制钢瓶的加热温度和保温时间以及降温速率，得到铁素体+珠光体组织，且晶粒度细小均匀，以此来保证钢瓶达到所设计的强度，同时具有良好的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及580MPa级钢瓶热处理工艺，属于冶金技术领域。
背景技术
用于盛装压缩气体或高压液化气体的可重复充装的移动式钢质气瓶简称为钢瓶。随着社会经济的发展，钢瓶广泛应用于工业、医疗、运输等领域，具有广阔的发展前景。轻量化是钢瓶今后发展的主要方向，这对钢瓶质量性能的要求越来越高。因此，在轻量化的同时，需要通过提高钢瓶强度及综合性能来保证其使用的安全性。
在钢瓶的生产过程中，热处理是极其重要的步骤，钢瓶需要进行热处理来保证其性能。若冷却速度过低，则钢瓶的强度无法达到要求；若冷却速度过快，则钢瓶的强度会过高，而塑性和韧性降低。目前，采用常规的热处理工艺制作的钢瓶的屈服强度为530MPa左右，无法满足发展需求。因此，亟需开发一种580MPa级钢瓶(即钢瓶的最低屈服强度为580MPa)的热处理工艺，以满足市场发展需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供580MPa级钢瓶热处理工艺。
本发明580MPa级钢瓶热处理工艺，包括如下步骤：
a、加热：将钢瓶进行预热后，再进行两段加热，最后均热；其中，预热温度为720～740℃，保温时间13～17min；加热一段温度为810～830℃，保温时间13～17min，加热二段温度为870～890℃，保温时间13～17min；均热温度为870～890℃，保温时间15～17min；
b、雾冷：加热出炉后的钢瓶进行喷雾冷却，雾冷时间60～65s，冷却至约640～660℃后进行风冷；
c、风冷：将雾冷后的钢瓶进行风冷，风冷时间55～60s，冷却至480～500℃后进行空冷；
d、空冷：将风冷后的钢瓶空冷至室温。
作为优选方案，a步骤中，预热温度为730℃，保温时间15min；加热一段温度为820℃，保温时间15min，加热二段温度为880℃，保温时间15min，均热温度为880℃，保温时间15min。
作为优选方案，b步骤中，雾冷时间65秒，冷却至650℃后进行风冷；c步骤中，风冷时间60s，冷却至490℃后进行空冷。
进一步的，b步骤雾冷优选具体操作为：将钢瓶水平置于旋转辊上，顶部及两端喷水雾，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速70～90转/分钟，水压1.8～2.2kg。
其中，所述旋转辊转速优选为80转/分钟，水压优选2kg。
进一步的，c步骤风冷的具体操作为：将钢瓶水平置于旋转辊上，顶部吹风，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速70～90转/分钟。
其中，c步骤所述的旋转辊转速优选为80转/分钟。
其中，制备钢瓶所用的无缝钢管的化学成分由以下重量百分比的元素组成：C：0.28～0.35％，Si：0.15～0.35％，Mn：1.20～1.60％，P≤0.015％，S≤0.010％，V：0.03～0.07％，Mo：0.06～0.10％，Cr≤0.10％，Ni≤0.10％，Cu≤0.10％，余量为Fe。
进一步的，制备钢瓶所用的无缝钢管的化学成分由以下重量百分比的元素组成：C：0.32～0.33％，Si：0.21～0.24％，Mn：1.35～1.40％，P：0.009～0.011％，S：0.004～0.007％，V：0.04～0.05％，Mo：0.07～0.08％，Cr：0.03～0.06％，Ni：0.03～0.05％，Cu：0.05～0.06％，余量为Fe。
进一步的，制备钢瓶所用的无缝钢管的壁厚为5.6～6.4mm，优选壁厚为6mm。
本发明的热处理采用步进式热处理炉，通过特殊而合理设计控制钢瓶的加热温度和保温时间以及降温速率，得到铁素体+珠光体组织，且晶粒度细小均匀，以此来保证钢瓶达到所设计的强度，同时具有良好的综合性能。通过本发明热处理方法制备得到的钢瓶，其屈服强度在600MPa以上，抗拉强度为800MPa以上，伸长率可达21～25％，-20℃冲击值100～120J/cm2，符合580MPa级钢瓶的要求。
具体实施方式
本发明580MPa级钢瓶热处理工艺，包括如下步骤：
a、加热：将钢瓶进行预热后，再进行两段加热，最后均热；其中，预热温度为720～740℃，保温时间13～17min；加热一段温度为810～830℃，保温时间13～17min，加热二段温度为870～890℃，保温时间13～17min，均热温度为870～890℃，保温时间13～17min；
b、雾冷：加热出炉后的钢瓶进行喷雾冷却，雾冷时间60～65s，冷却至约640～660℃后进行风冷；
c、风冷：将雾冷后的钢瓶进行风冷，风冷时间55～60s，冷却至480～500℃后进行空冷；
d、空冷：将风冷后的钢瓶空冷至室温。
a步骤中，加热温度和保温时间对钢瓶性能将会产生很大的影响。加热温度过高，晶粒容易长大，会降低钢瓶性能；加热温度过低，则不能充分进行奥氏体化，也会对组织性能产生影响，从理论上说，可以通过相变点试验，得知该钢瓶用无缝钢管的相变点，并以此来确定加热温度。而根据钢瓶实际壁厚及加热温度，可以确定保温时间。本发明的热处理采用步进式热处理炉，作为优选方案，a步骤中，预热温度为730℃，保温时间15min；加热一段温度为820℃，保温时间15min，加热二段温度为880℃，保温时间15min，均热温度为880℃，保温时间15min。
根据加热保温时间，可确定本发明进出料节奏，优选为进出料同步，节奏按90秒/只控制。
根据钢的冷却转变曲线可知，在600～650℃区间，形成珠光体，冷却过慢，珠光体量少，导致强度达不到要求，冷却过快，则易形成贝氏体，导致钢瓶的塑性和韧性降低，因此，需综合考虑设计合理的冷却方式。作为优选方案，b步骤中，雾冷时间65秒，冷却至约650℃后进行风冷；c步骤中，风冷时间60s，冷却至490℃后进行空冷。
为了使冷却更加均匀，进一步的，b步骤雾冷的具体操作为：将钢瓶水平置于旋转辊上，顶部及两端喷水雾，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速70～90转/分钟，水压1.8～2.2kg；优选为转速80转/分钟，水压2kg。此处水压为顶部及两端喷水雾时的水压。
c步骤风冷的具体操作为：将钢瓶水平置于旋转辊上，顶部吹风，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速70～90转/分钟，优选为转速80转/分钟。
其中，制备本发明钢瓶所用的无缝钢管的化学成分由以下重量百分比的元素组成：C：0.28～0.35％，Si：0.15～0.35％，Mn：1.20～1.60％，P≤0.015％，S≤0.010％，V：0.03～0.07％，Mo：0.06～0.10％，Cr≤0.10％，Ni≤0.10％，Cu≤0.10％，余量为Fe。
进一步的，优选由以下重量百分比的元素组成：C：0.32～0.33％，Si：0.21～0.24％，Mn：1.35～1.40％，P：:0.009～0.011％，S：0.004～0.007％，V：0.04～0.05％，Mo：0.07～0.08％，Cr：0.03～0.06％，Ni：0.03～0.05％，Cu：0.05～0.06％，余量为Fe。由于该无缝钢管中的C、Mn含量低，含有微量V等，采用常规的热处理工艺无法达到要求，需要采用本发明的热处理方法才能达到要求。
进一步的，为了保证轻量化，制备钢瓶所用的无缝钢管的壁厚为5.6～6.4mm，优选平均壁厚为6mm。
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
采用步进式热处理炉对不同化学成分的钢瓶进行热处理，制备钢瓶的无缝钢管的化学成分见表1，其热处理工艺为：预热→加热→保温→雾冷→风冷→空冷，具体步骤如下：
a、加热：将钢瓶进行预热后，再进行两段加热，最后均热；其中，预热温度为730℃，保温时间15min；加热一段温度为820℃，保温时间15min，加热二段温度为880℃，保温时间15min，均热段温度为880℃，保温时间15min；
b、雾冷：加热后的钢瓶出炉后立即进行雾冷，钢瓶水平置于旋转辊上，顶部及两端喷水雾，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速80转/分钟，水压2Kg，雾冷时间65秒，冷却至约650℃后进行风冷；
c、风冷：将雾冷后的钢瓶进行风冷，钢瓶水平置于旋转辊上，顶部吹风，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速80转/分钟，风冷时间60秒，冷却至约490℃后进行空冷。
d、空冷：风冷后的钢瓶输送至放料台上进行空冷，直至冷却至室温后再堆放。
表1 制备钢瓶所用无缝钢管的化学成分重量百分比％
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Cr | V | Mo | Ni | Cu |
| 1 | 0.33 | 0.23 | 1.38 | 0.011 | 0.004 | 0.05 | 0.04 | 0.07 | 0.03 | 0.05 |
| 2 | 0.32 | 0.21 | 1.36 | 0.009 | 0.005 | 0.03 | 0.04 | 0.07 | 0.03 | 0.05 |
| 3 | 0.33 | 0.23 | 1.36 | 0.010 | 0.007 | 0.06 | 0.05 | 0.08 | 0.05 | 0.06 |
| 4 | 0.33 | 0.24 | 1.39 | 0.010 | 0.006 | 0.05 | 0.04 | 0.08 | 0.03 | 0.06 |
采用上述热处理方法制备得到的钢瓶性能见表2。
表2 钢瓶成品的性能
从表2可以看出，通过本发明热处理方法制备得到的钢瓶，其屈服强度在600MPa以上，抗拉强度为800MPa以上，伸长率可达21～25％，-20℃冲击值106～119J/cm2，符合580MPa级钢瓶的要求。
Claims (10)
1.580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、加热：将钢瓶进行预热后，再进行两段加热，最后均热；其中，预热温度为720～740℃，保温时间13～17 min；加热一段温度为810～830℃，保温时间13～17min，加热二段温度为870～890℃，保温时间13～17min； 均热温度为870～890℃，保温时间15～17min；
b、雾冷：加热出炉后的钢瓶进行喷雾冷却，雾冷时间60～65s，冷却至640～660℃后进行风冷；
c、风冷：将雾冷后的钢瓶进行风冷，风冷时间55～60s，冷却至480～500℃后进行空冷；
d、空冷：将风冷后的钢瓶空冷至室温；
制备钢瓶所用的无缝钢管的化学成分由以下重量百分比的元素组成：C：0.28～0.35%，Si：0.15～0.35%，Mn：1.20～1.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，V：0.03～0.07%，Mo：0.06～0.10%，Cr≤0.10%，Ni≤0.10%，Cu≤0.10%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：a步骤中，预热温度为730℃，保温时间15 min；加热一段温度为820℃，保温时间15min，加热二段温度为880℃，保温时间15min，均热温度为880℃，保温时间15min。
3.根据权利要求1所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：b步骤中，雾冷时间65秒，冷却至650℃后进行风冷；c步骤中，风冷时间60s，冷却至490℃后进行空冷。
4.根据权利要求1所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：b步骤雾冷的具体操作为：将钢瓶水平置于旋转辊上，顶部及两端喷水雾，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速为70～90转/分钟，水压1.8～2.2kg。
5.根据权利要求4所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：所述旋转辊转速为80转/分钟，水压2kg。
6.根据权利要求1或4所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：c步骤风冷的具体操作为：将钢瓶水平置于旋转辊上，顶部吹风，同时钢瓶处于旋转状态，旋转辊转速70～90转/分钟。
7.根据权利要求6所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：c步骤所述的旋转辊转速为80转/分钟。
8.根据权利要求6所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：制备钢瓶所用的无缝钢管的化学成分由以下重量百分比的元素组成：C：0.32～0.33%，Si：0.21～0.24%，Mn：1.35～1.40%，P：0.009～0.011%，S：0.004～0.007%，V：0.04～0.05%，Mo：0.07～0.08%，Cr：0.03～0.06%，Ni：0.03～0.05%，Cu：0.05～0.06%，余量为Fe。
9.根据权利要求1所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：制备钢瓶所用的无缝钢管的壁厚为5.6～6.4mm。
10.根据权利要求1所述的580MPa级钢瓶热处理工艺，其特征在于：制备钢瓶所用的无缝钢管的壁厚为6mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |