CN106756500B - 高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法 - Google Patents

高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106756500B
CN106756500B CN201611218735.7A CN201611218735A CN106756500B CN 106756500 B CN106756500 B CN 106756500B CN 201611218735 A CN201611218735 A CN 201611218735A CN 106756500 B CN106756500 B CN 106756500B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas cylinder
steel pipe
pipe
intensity
seamless steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611218735.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106756500A (zh
Inventor
何彪
肖功业
秦利波
王国亮
赵庆权
张俊萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Steel Tube Manufacturing Co., Ltd.
Original Assignee
Tianjin Pipe Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Pipe Group Corp filed Critical Tianjin Pipe Group Corp
Priority to CN201611218735.7A priority Critical patent/CN106756500B/zh
Publication of CN106756500A publication Critical patent/CN106756500A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106756500B publication Critical patent/CN106756500B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明提供一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管。同时还提供一种生产高强度高韧性气瓶用无缝钢管的生产方法。本发明效果是该钢管具有高强度的室温拉伸性能以及优良的低温冲击韧性。因此，该产品能够在降低气瓶单重的同时，还能够装载更多的气/液体，从而降低运输成本。同时高强度高韧性气瓶钢管在消防气瓶上也有广阔用途。

Description

高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法
技术领域
本发明涉及一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法。
背景技术
气瓶作为一种可重复充、放气/液的容器，广泛应用于工业、消防、军事、医药等行业。随着市场对气瓶性能要求的提高，市场对气瓶管生产工艺水平也提出了更为苛刻的要求。
目前常见的气瓶，其屈服强度一般在830MPa左右(合金管)。由于其强度不高，导致气瓶充装压力不能过高，一般在10～20MPa左右。提高气瓶的充装压力，可以使相同体积的气瓶能够充装更多的气/液体，从而提高其经济性。目前市场高端需求的气瓶充装压力已达到30MPa，这就需要气瓶管的屈服强度≥970MPa，抗拉强度≥1110MPa，同时为了防止脆性断裂，还需要有良好的低温脆性。
基于目前市场的需求，有必要研究开发一种经济型的高强度高韧性气瓶用无缝钢管。
发明内容
针对目前国内国际市场的需求，本发明提供了一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法，使得气瓶的承压能力得到大幅度提高，从而提高单支气瓶的装载能力，使气瓶能够获得更高使用率。
为实现上述目的，本发明提供一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管，同时提供一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管的制造方法。一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管，该无缝钢管的成份按重量百分比为：C 0.30％～0.40％、Si 0.17％～0.37％、Mn 0.60％～0.80％、Cr 0.85％～1.20％、Mo 0.20％～0.30％、Al 0.005％～0.05％、Ni 0.1％～0.4％、W 0％～0.01％、P 0％～0.020％，S 0％～0.010％、Cu 0～0.25％、Nb 0％～0.015％、Ti 0～0.05％，V 0％～0.2％，余量为Fe；该产品达到的性能特征是：屈服强度≥970MPa，抗拉强度1100～1260MPa，在如此高的强度下，其-50℃下的横向冲击功akv≥60J/mm2。
一种生产权利要求1所述高强度高韧性气瓶用无缝钢管的生产方法，该方法包括有以下步骤：
①管坯制造：管坯冶炼按权利要求1的化学成分范围进行严格控制；管坯采用模铸+锻造进行生产，锻造比大于4；
②轧管：钢管经PQF热轧管机组热轧成型气瓶管，由管坯到成品钢管尺寸的总变形量要求在400％以上；
③热处理：所述气瓶管在温度为800～900℃保温10～45分钟后
进行油淬，随后进行回火。
本发明的效果是在普通34CrMo4的基础上，通过合金成分的创造性设计、管坯锻造比的设定、钢管轧制比的要求以及热处理工艺的设定，使得新钢种获得了高强度高韧性的特性。其抗拉强度提高12.2％以上，-50℃下的低温冲击韧性提高78％以上。
具体实施方式
结合实施例对本发明的高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法加以说明。
本发明的高强度高韧性气瓶用无缝钢管，该无缝钢管的成份按重量百分比为：C0.30％～0.40％、Si 0.17％～0.37％、Mn 0.60％～0.80％、Cr 0.85％～1.20％、Mo0.20％～0.30％、Al 0.005％～0.05％、Ni 0.1％～0.4％、W 0％～0.01％、P 0％～0.020％，S 0％～0.010％、Cu 0～0.25％、Nb 0％～0.015％、Ti 0～0.05％，V 0％～0.2％，余量为Fe。
该产品达到的性能特征是：屈服强度≥970MPa，抗拉强度1100～1260MPa，在如此高的强度下，其-50℃下的横向冲击功akv≥60J/mm2。
本发明的生产所述高强度高韧性气瓶用无缝钢管的生产方法包括有以下步骤：
①管坯制造：管坯冶炼按权利要求1的化学成分范围进行严格控制；管坯采用模铸+锻造进行生产，锻造比大于4；
②轧管：钢管经PQF热轧管机组热轧成型气瓶管，由管坯到成品钢管尺寸的总变形量要求在400％以上；
③热处理：所述气瓶管在温度为800～900℃保温10～45分钟后进行油淬，随后进行回火。
本发明的高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法是这样实现的：
1、成分设计
本发明的高强度高韧性气瓶用无缝钢管的成份按重量百分比为：C 0.30％～0.40％、Si 0.17％～0.37％、Mn 0.60％～0.80％、Cr 0.85％～1.20％、Mo 0.20％～0.30％、Al 0.005％～0.05％、Ni 0.1％～0.4％、W 0％～0.01％、P 0％～0.020％，S 0％～0.010％、Cu 0～0.25％、Nb 0％～0.015％、Ti 0～0.05％，V 0％～0.2％，余量为Fe。
通过大量的分析及试验研究，发现加入0.1％～0.4％的Ni能够在保证气瓶管高强度的情况下，提高其低温冲击韧性。Ni加入量过少，起不到提高低温冲击韧性的目的，加入量太多，则造成浪费，从而提高生产制造成本。
Ti能够在钢中形成TiN和TiC析出相，从而提高钢管强度，但由于其析出相尺寸难以控制，如析出相尺寸大，则形成夹杂，从而降低冲击韧性。因此要严格控制钢中的Ti含量。
Nb虽然能够形成细小碳化物，从而提高钢的强度，但由于其价格昂贵，因此本专利中不有意添加Nb元素。
通过以上成分设计，该产品在普通34CrMo4的基础上，产性能有了质的飞跃。该产品达到的性能特征是：屈服强度≥970MPa，抗拉强度1100～1260MPa(相对于普通34CrMo4，抗拉强度提高12.2％以上)，在如此高的强度下，其-50℃下的横向冲击功akv≥60J/mm2(相对于普通34CrMo4，-50℃低温冲击韧性提高78％以上)。
2、生产工艺参数
除进行以上的成分设计外，还对管坯以及钢管的变形量进行了严格控制。通过高温下的塑性变形获得细小的晶粒以及良好的组织，从而保证钢管的高强度以及低温冲击性能：
①管坯采用模铸+锻造工艺进行生产，其锻造比应大于4。
②轧管：钢管热轧成型，总变形量保证在400％以上，即保证钢管轧制比≥4.0。
3、热处理
气瓶管/气瓶在800～900℃保温10～45分钟后进行油淬，随后进行回火。由于C含量较高，且气瓶管壁薄，因此为防止发生淬火裂纹，该钢管产品不采用水淬，而是进行油淬，并在淬火后及时进行回火。
实施例1：
本发明的高强度高韧性气瓶用无缝钢管的化学成分如下表：
表1管坯化学成分(wt％)
炉号 C Si Mn P S Ni Cr
01 0.30 0.19 0.78 0.011 0.005 0.13 0.88
02 0.34 0.35 0.80 0.010 0.002 0.25 0.97
03 0.37 0.30 0.70 0.009 0.003 0.31 1.13
04 0.40 0.26 0.61 0.015 0.006 0.37 1.02
实施例2：
管坯采用模铸+锻造工艺进行生产，锻造比如下：
表2管坯锻造比
炉号 01 02 03 04
锻造比 4.1 5.2 4.4 4.7
实施例3：
采用大截面的管坯对钢管进行轧制，用三辊连轧机组进行轧制，轧制规格及变形量(轧制比)如下：
表3轧制规格及变形量(轧制比)
实施例4：油淬热处理工艺
钢管油淬后应及时进行回火处理。
实施例5：
对以上4炉钢管采用热处理工艺后，其性能如下表：
通过实施例1～5的实施，并对钢管进行热处理，得到了符合用户和标准要求的一种经济型高强度高韧性气瓶管。

Claims (1)

1.一种高强度高韧性气瓶用无缝钢管生产方法，该方法包括有以下步骤：
①管坯制造：管坯冶炼按无缝钢管的化学成分范围进行严格控制；管坯采用模铸+锻造进行生产，锻造比大于4；
②轧管：钢管经PQF热轧管机组热轧成型气瓶管，由管坯到成品钢管尺寸的总变形量要求在400％以上；
③热处理：所述气瓶管在温度为800～900℃保温10～45分钟后进行油淬，随后进行回火；
所述无缝钢管的化学成份按重量百分比为：C 0.30％、0.34％、0.4％，Si 0.19％、0.26％、0.30％，Mn 0.60％～0.80％，Cr 0.85％～1.20％，Mo 0.27％～0.3％％，Al0.005％～0.013％、0.025％，Ni 0.1％～0.13％、0.25、0.31、0.37，W 0％～0.01％、P 0％～0.020％，S 0％～0.010％，Cu 0.07％、0.09％、0.11％，Nb 0％～0.015％、Ti 0～0.05％，V 0％～0.2％，余量为Fe；
该产品达到的性能特征是：屈服强度≥970MPa，抗拉强度1100～1260MPa，在如此高的强度下，其-50℃下的横向冲击功akv≥60J/mm2。
CN201611218735.7A 2016-12-26 2016-12-26 高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法 Active CN106756500B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611218735.7A CN106756500B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611218735.7A CN106756500B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106756500A CN106756500A (zh) 2017-05-31
CN106756500B true CN106756500B (zh) 2018-10-02

Family

ID=58925073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611218735.7A Active CN106756500B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106756500B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108251756B (zh) * 2017-12-04 2019-01-29 广东精铟海洋工程股份有限公司 一种铌微合金化低温高性能钢及其制备方法
CN109594021A (zh) * 2019-01-11 2019-04-09 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种1000MPa级高强气瓶用无缝钢管及其制备方法
CN109759478B (zh) * 2019-01-22 2020-10-27 德新钢管（中国）有限公司 一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法
CN115058646B (zh) * 2022-05-23 2023-09-26 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种高强度、耐低温、耐腐蚀车载气瓶用钢及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102330030A (zh) * 2011-10-14 2012-01-25 天津钢管集团股份有限公司 直径559～711mm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法
CN102513400A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种用模铸空心钢锭锻制合金无缝钢管的方法
CN104894485A (zh) * 2015-05-25 2015-09-09 天津钢管集团股份有限公司 耐高温抗脆断Φ508mm以上核电站用无缝钢管的生产方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61163215A (ja) * 1985-01-11 1986-07-23 Kawasaki Steel Corp 耐サワ−性の優れた極厚肉高強度継目無鋼管の製造方法
JP6341128B2 (ja) * 2015-03-30 2018-06-13 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用薄肉高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102330030A (zh) * 2011-10-14 2012-01-25 天津钢管集团股份有限公司 直径559～711mm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法
CN102513400A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种用模铸空心钢锭锻制合金无缝钢管的方法
CN104894485A (zh) * 2015-05-25 2015-09-09 天津钢管集团股份有限公司 耐高温抗脆断Φ508mm以上核电站用无缝钢管的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106756500A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106756500B (zh) 高强度高韧性气瓶用无缝钢管及生产方法
CN106521316B (zh) 一种紧固件用高淬透性中碳低合金圆钢及其制造方法
CN105385959B (zh) 高耐磨冷轧辊及其制造方法
CN105568140B (zh) 一种扭力梁制备方法
CN105002445B (zh) 一种用于制造车载高压气瓶的4130x无缝钢管及其制备方法
EP3354756A1 (en) Online-controlled seamless steel tube cooling process and seamless steel tube manufacturing method with effective grain refinement
CN104846175A (zh) 低温高强塑积高锰钢板及其加工工艺
CN106222544B (zh) 环形锻件及其热处理方法
CN102330031A (zh) 一种高韧性-130℃低温钢及其制造方法
CN105088093A (zh) 低温低屈强比s355钢级无缝结构钢管及生产方法
CN105331890B (zh) 一种在线淬火生产高韧性5Ni钢中厚板的方法
CN105821248A (zh) 一种含有共析型β稳定元素的高强钛合金
CN107287400B (zh) 一种确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法
CN105950970B (zh) 一种超细晶复合贝氏体高强韧汽车用钢及其制备方法
CN107574335A (zh) 一种中强度钛合金及其制备方法
CN104745880A (zh) 一种高密度动能超高强度钨镍耐热合金及制备方法
CN105714063B (zh) 一种0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢棒材的制备方法
CN105063480B (zh) 一种高强度含硼冷镦钢的生产方法
CN109402527A (zh) 一种经济型p110钢级石油套管及其制造方法
CN103643116A (zh) 一种焊接气瓶及其热轧钢板的制造工艺
CN107557661B (zh) 一种经济型具有耐腐蚀性能j55无缝管及其制造方法
CN104711459A (zh) 一种高密度超高强度钨钴耐热合金及制备方法
CN105112722B (zh) 高强高韧钛合金管及其生产方法
CN103993141A (zh) 一种高韧性中碳钢丝的球化退火工艺
CN103572013A (zh) 一种40Cr钢的球化退火方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190626

Address after: No. 396 Jintang Highway, Dongli District, Tianjin 300301

Patentee after: Tianjin Steel Tube Manufacturing Co., Ltd.

Address before: No. 396 Jintang Highway, Dongli District, Tianjin 300301

Patentee before: Tianjin Steel Pipe Group Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right