CN115717216A - 一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法 - Google Patents

一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115717216A
CN115717216A CN202211454643.4A CN202211454643A CN115717216A CN 115717216 A CN115717216 A CN 115717216A CN 202211454643 A CN202211454643 A CN 202211454643A CN 115717216 A CN115717216 A CN 115717216A
Authority
CN
China
Prior art keywords
equal
steel
continuous casting
less
gas cylinder
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.)
Pending
Application number
CN202211454643.4A
Other languages
English (en)
Inventor
韩伏
丁世磊
文辉
李英奎
邓伟
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.)
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
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 Nanjing Iron and Steel Co Ltd filed Critical Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202211454643.4A priority Critical patent/CN115717216A/zh
Publication of CN115717216A publication Critical patent/CN115717216A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明公开了一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法,涉及钢铁生产技术领域,其化学成分及质量百分比如下:C:0.35%‑0.38%、Si:0.17%‑0.30%、Mn:1.55%‑1.70%、P≤0.015%、S≤0.010%、V:0.01%‑0.03%、N:0.0050%‑0.0080%、H≤0.0002%,Al:0.025%‑0.045%,余量为Fe及不可避免的杂质。用于制造Φ200‑350mm规格的气瓶管用钢连铸圆坯,在普通的C‑Mn钢中添加微量合金的进行合金化,采用LF、VD或RH精炼处理工艺,使得最终制作的气瓶管无需调质热处理,只需正火,即可获得高强韧性,满足用户的加工使用要求。

Description

一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域,特别是涉及一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法。
背景技术
高压气瓶作为一种气体储存容器,主要存储CNG、氢气、氦气、氩气等。目前,国内普遍采用热轧材穿无缝管做坯料,通过热旋压收口收底成型制成。气瓶所充装的介质具有易燃、易爆、剧毒或腐蚀等特性,一旦发生爆炸或泄漏,往往并发火灾或中毒,引起安全事故发生。因此,对原材料的质量要求相当严苛,气瓶管坯钢需具有良好的强韧性和耐低温冲击性能,要求管坯钢质纯净,且需满足用户严格的探伤要求。近些年来,随着炼钢连铸工业技术的不断进步,采用连铸技术生产的圆管坯质量得到了大幅度的提高,能够生产出低有害元素、较少夹杂物的连铸圆坯,而且解决了偏析、缩孔、疏松等影响连铸圆坯质量的问题。采用连铸生产的圆管坯与传统的热轧材相比较,具有成材率高,生产成本低等特点,是气瓶钢原料的发展方向。
气瓶管普遍采用30CrMo、34CrMo4、37Mn等钢种热轧材热轧后经多次冷拔的工艺生产成无缝钢管,采用调质热处理以满足标准的性能要求。现有的37Mn虽然合金成本较低,但其正火热处理后力学性能波动大,只能采用调质热处理以满足气瓶管力学性能要求。30CrMo、34CrMo4合金成本较高,调质后强韧性较好,但其成本较高,其性能也存在一定程度的过剩。已有的气瓶管的专利,其生产成本依旧较高。例如,专利申请CN105002445B一种用于制造车载高压气瓶的4130X无缝管及其制备方法,该气瓶钢合金成分设计添加了0.20%-0.25%的贵重合金元素Mo,以保证调质后的综合性能,但其合金成本较高,其需要调质热处理,综合成本较高。专利申请CN1022330030B一种直径559-711mm车载高压气瓶用无缝钢管,该发明钢合金成分设计添加了0.15%-0.50%的Mo、0.20%-0.50%的Ni、0.10%-0.30%的Cu,以获得钢的淬透性、高强度和低温韧性,其合金成本更高些,同样需要调质热处理,其综合生产成本依旧较高。
与此同时,随着全球矿产资源日益紧张,实现钢铁材料的低成本化与合金减量化成为钢铁产业一个重要的发展趋势。因此,开发成本低廉但综合力学性能优异的气瓶管用钢连铸圆坯具有重大经济效益和社会效益。
发明内容
本发明针对上述技术问题,克服现有技术的缺点,提供一种气瓶管用钢连铸圆坯,其化学成分及质量百分比如下:C:0.35%-0.38%、Si:0.17%-0.30%、Mn:1.55%-1.70%、P≤0.015%、S≤0.010%、V:0.01%-0.03%、N:0.0050%-0.0080%、H≤0.0002%,Al:0.025%-0.045%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明进一步限定的技术方案是:
前所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯,其化学成分及质量百分比如下:C:0.35%-0.37%、Si:0.20%-0.30%、Mn:1.62%-1.70%、P≤0.010%、S≤0.010%、V:0.020%-0.030%、N:0.0050%-0.0070%、H≤0.00015%,Al:0.030%-0.045%,余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯,其化学成分及质量百分比如下:C:0.36%-0.38%、Si:0.17%-0.25%、Mn:1.55%-1.65%、P≤0.015%、S≤0.005%、V:0.015%-0.025%、N:0.0060%-0.0080%、H≤0.00019%,Al:0.025%-0.040%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,包括以下步骤:
(1)冶炼工序
EAF或BOF冶炼:每炉铁水配入量≥50吨,控制电炉或转炉冶炼终点C≥0.08%,终点P≤0.013%,出钢氧含量控制在350ppm以下,出钢温度1600-1680℃,严禁出钢下渣;
LF精炼:根据精炼渣况或钢水中硫含量适当补加活性石灰;使用高品位碳化硅进行扩散脱氧,高品位碳化硅要少量、多批次加入渣面;精炼时间≥40min,全程吹氩充分搅拌;根据取样Al含量,如Al<0.030%,需喂入铝线,使精炼过程Al≥0.030%,进VD或RH前控制Al:0.030%-0.045%;
VD或RH真空处理:当采用VD炉时,VD炉真空度≤1毫巴,保持时间≥10min;当采用RH炉时,RH炉真空度≤5毫巴,保持时间≥10min;破真空后保证软吹时间≥15min;底搅拌吹N,破空前2min切换为Ar;根据取样分析结果,可喂入氮化硅微调;破空后取样分析N成分,确保N成分达到50-80ppm;
(2)连铸工序
Φ200mm断面拉速1.0-1.8m/min;Φ310mm断面拉速0.4-1.0m/min;Φ350mm断面拉速≤0.4-0.9m/min;使用结晶器电磁搅拌和末端搅拌,交替进行;
二次冷却:弱冷;连铸坯冷却时,上下各覆盖一层红钢坯,保证气瓶用连铸圆坯的缓慢均匀冷却及平直度;
结晶器足辊设计为圆弧形,连铸扇形段二冷喷嘴交叉分布,喷嘴喷射角度设计为90度,确保连铸圆坯均匀冷却。
前所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,在转炉冶炼过程中,转炉或电炉做好终点控制,要求终点C:0.08%-0.20%,避免钢水过氧化,出钢时避免钢包下渣。
前所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,LF 炉外精炼过程应采取快速造白渣工艺,保持精炼过程中白渣精炼时间≥15min,以保证脱硫和脱氧效果;炼钢过程中先加铝脱氧,减少钢中的氧含量。
前所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,气瓶管用钢连铸圆坯规格Φ200-350mm。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过合理的元素配比,采用LF、VD或RH精炼处理工艺,再经连铸成形,在不添加Mo、Ni等贵重合金元素的情况下,使得最终制作的气瓶管具备良好的洁净度及强韧性等优点,完全满足气瓶管的使用要求;
(2)本发明采用连铸圆坯替代轧坯,显著降低了合金元素的用量,使用较少含量的V、N等元素,仅需正火即可获得较好的综合力学性能,可大大降低钢管制造成本,极大地提升了产品的竞争力和效益,有利于经济的工业规模化生产;
(3)本发明在保证性能的前提下,可节约材料费用10%以及降低热轧及调质的能耗20%;
(4)本发明中合金元素成分优化设计的依据如下:
C:获得高强度的主要元素,C含量需在0.35%以上,含碳量越高,钢的强度越高,而塑性越低,影响冷加工性能,因此C含量上限不超过0.38%;
Si:能提高钢的弹性极限,但影响冷加工性能,因而控制其含量在0.17%以上,但不超过0.30%;
Mn:能提高钢的强度,但Mn在钢的凝固过程易产生偏析,为保证性能稳定,Mn含量控制在1.55%-1.70%;
P、S:对于气瓶钢来说,较高的P含量会使其低温冲击功显著降低,并且更容易产生细小裂纹,因而控制P含量在0.015%以下;S钢中形成带状分布的MnS和FeS夹杂物,使钢在热加工时容易脆裂,不利于气瓶管的热加工成型,因而控制其含量在0.010%以下;
V:能够细化晶粒,提高钢的强度及韧性,同时其碳化物为很强的氢陷阱,可改善钢的耐延迟断裂性能;
N:与钢中Al、V形成细小氮化物可细化晶粒,但过量的N可使钢材产生时效脆性,降低钢的冲击韧性,也可引起钢的冷脆,N含量控制在0.0050%-0.0080%;
H:钢中的氢则是引起氢脆、白点等缺陷的直接原因,要防止氢致危害,需控制[H]≤0.0002%;
Al:钢中主要脱氧元素,细化晶粒,但Al含量偏高时,易导致钢中B类夹杂物增多,钢中铝含量应控制在0.025%-0.045%。
附图说明
图1为实施例3加工为气瓶管正火后400倍显微金相照片。
具体实施方式
实施例提供的气瓶管用钢连铸圆坯,其化学成分及质量百分比如下:C:0.35%-0.38%、Si:0.17%-0.30%、Mn:1.55%-1.70%、P≤0.015%、S≤0.010%、V:0.01%-0.03%、N:0.0050%-0.0080%、H≤0.0002%,Al:0.025%-0.045%,余量为Fe及不可避免的杂质。
按照上述元素组成要求,冶炼3炉本发明的气瓶管用钢,并按照GB/T 18248-2008中要求冶炼2炉37Mn钢作为对比钢。实施例与对比钢的化学成分如表1所示(余量为Fe和杂质)。以下为本发明的具体实施例,A1、A2、A3为发明钢,B1、B2为对比钢。
表1 实施例和对比钢的化学成分(wt%)
Figure 31765DEST_PATH_IMAGE002
表2 冶炼工艺参数
Figure 886589DEST_PATH_IMAGE004
表3 连铸工艺参数
Figure 593557DEST_PATH_IMAGE006
发明钢、对比钢制成的气瓶管制成试样在相同的热处理条件下整体正火热处理,检验拉伸、冲击力学性能,结果如表4-5示。
表4 检验结果1
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表5 检验结果2
Figure DEST_PATH_IMAGE010
上述方案针对现有气瓶管用钢性能过剩及生产成本较高的问题,通过合理设计化学成分、冶炼和连铸工艺,提供一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法,确保该材料制成的气瓶管无需调质热处理,只需正火即可具有高强度和优异的低温冲击韧性,完全满足高压气瓶工作的质量要求。
目前Φ200-350mm规格气瓶管用钢连铸圆坯年用量在3万吨左右,钢厂毛利在400元/吨,预测经济效益:3万*400=1200万。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种气瓶管用钢连铸圆坯,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.35%-0.38%、Si:0.17%-0.30%、Mn:1.55%-1.70%、P≤0.015%、S≤0.010%、V:0.01%-0.03%、N:0.0050%-0.0080%、H≤0.0002%,Al:0.025%-0.045%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.35%-0.37%、Si:0.20%-0.30%、Mn:1.62%-1.70%、P≤0.010%、S≤0.010%、V:0.020%-0.030%、N:0.0050%-0.0070%、H≤0.00015%,Al:0.030%-0.045%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.36%-0.38%、Si:0.17%-0.25%、Mn:1.55%-1.65%、P≤0.015%、S≤0.005%、V:0.015%-0.025%、N:0.0060%-0.0080%、H≤0.00019%,Al:0.025%-0.040%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4. 一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,其特征在于:应用于权利要求1-3任意一项,包括以下步骤:
(1)冶炼工序
EAF或BOF冶炼:每炉铁水配入量≥50吨,控制电炉或转炉冶炼终点C≥0.08%,终点P≤0.013%,出钢氧含量控制在350ppm以下,出钢温度1600-1680℃,严禁出钢下渣;
LF精炼:根据精炼渣况或钢水中硫含量适当补加活性石灰;使用高品位碳化硅进行扩散脱氧,高品位碳化硅要少量、多批次加入渣面;精炼时间≥40min,全程吹氩充分搅拌;根据取样Al含量,如Al<0.030%,需喂入铝线,使精炼过程Al≥0.030%,进VD或RH前控制Al:0.030%-0.045%;
VD或RH真空处理:当采用VD炉时,VD炉真空度≤1毫巴,保持时间≥10min;当采用RH炉时,RH炉真空度≤5毫巴,保持时间≥10min;破真空后保证软吹时间≥15min;底搅拌吹N,破空前2min切换为Ar;根据取样分析结果,可喂入氮化硅微调;破空后取样分析N成分,确保N成分达到50-80ppm;
(2)连铸工序
Φ200mm断面拉速1.0-1.8m/min;Φ310mm断面拉速0.4-1.0m/min;Φ350mm断面拉速≤0.4-0.9m/min;使用结晶器电磁搅拌和末端搅拌,交替进行;
二次冷却:弱冷;连铸坯冷却时,上下各覆盖一层红钢坯,保证气瓶用连铸圆坯的缓慢均匀冷却及平直度;
结晶器足辊设计为圆弧形,连铸扇形段二冷喷嘴交叉分布,喷嘴喷射角度设计为90度,确保连铸圆坯均匀冷却。
5.根据权利要求4所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,其特征在于:在转炉冶炼过程中,转炉或电炉做好终点控制,要求终点C:0.08%-0.20%,避免钢水过氧化,出钢时避免钢包下渣。
6. 根据权利要求4 所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,其特征在于:LF 炉外精炼过程应采取快速造白渣工艺,保持精炼过程中白渣精炼时间≥15min,以保证脱硫和脱氧效果;炼钢过程中先加铝脱氧,减少钢中的氧含量。
7.根据权利要求4 所述的一种气瓶管用钢连铸圆坯制造方法,其特征在于:气瓶管用钢连铸圆坯规格Φ200-350mm。
CN202211454643.4A 2022-11-21 2022-11-21 一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法 Pending CN115717216A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211454643.4A CN115717216A (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211454643.4A CN115717216A (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115717216A true CN115717216A (zh) 2023-02-28

Family

ID=85255807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211454643.4A Pending CN115717216A (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115717216A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1034761A (zh) * 1988-02-06 1989-08-16 冶金工业部攀枝花钢铁公司 高压气瓶钢
CN105331885A (zh) * 2015-10-09 2016-02-17 天津钢铁集团有限公司 气瓶用钢37Mn圆坯的生产方法
CN107747041A (zh) * 2017-11-01 2018-03-02 承德建龙特殊钢有限公司 一种正火态锰系气瓶钢及其制备方法
CN114164376A (zh) * 2021-10-26 2022-03-11 南京钢铁股份有限公司 一种高压锅炉用低碳包晶钢连铸圆坯及其制造方法
CN115044823A (zh) * 2022-06-28 2022-09-13 江苏永钢集团有限公司 一种超超临界高压锅炉钢p92连铸大圆坯的生产工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1034761A (zh) * 1988-02-06 1989-08-16 冶金工业部攀枝花钢铁公司 高压气瓶钢
CN105331885A (zh) * 2015-10-09 2016-02-17 天津钢铁集团有限公司 气瓶用钢37Mn圆坯的生产方法
CN107747041A (zh) * 2017-11-01 2018-03-02 承德建龙特殊钢有限公司 一种正火态锰系气瓶钢及其制备方法
CN114164376A (zh) * 2021-10-26 2022-03-11 南京钢铁股份有限公司 一种高压锅炉用低碳包晶钢连铸圆坯及其制造方法
CN115044823A (zh) * 2022-06-28 2022-09-13 江苏永钢集团有限公司 一种超超临界高压锅炉钢p92连铸大圆坯的生产工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110527917B (zh) 一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法
KR20130025383A (ko) 초저 탄소 AlSi-킬드 강에서 Ti를 매우 낮게 제어하는 방법
WO2022022040A1 (zh) 一种355MPa级别海洋工程用耐低温热轧H型钢及其制备方法
WO2023056792A1 (zh) 一种含镁45钢及其制备工艺
CN105925899A (zh) 一种调质态x52抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法
CN113215472B (zh) 铌钒微合金化高强细晶非调质冷镦钢方坯及其制造方法
CN110029268B (zh) 一种保心部低温韧性的低温压力容器用09MnNiDR钢板及制造方法
CN114393182B (zh) 一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方法
CN114131240A (zh) 一种管线钢气保焊丝用盘条及其制造方法
CN111518987A (zh) Cr12冷作模具钢精炼稀土添加方法
CN110343949A (zh) 含有铌钒元素的hrb400e高强度抗震钢筋生产方法及钢材
CN114480987A (zh) 一种含稀土的nm600耐磨钢板及其制备方法
CN115491576A (zh) 一种稀土微合金化355MPa级低成本热轧H型钢的冶炼连铸方法
CN112695258B (zh) 一种超高锰twip钢的大容量冶炼与成分调控方法
CN107974528B (zh) 一种降低转炉终点钢水氮含量的方法
CN103667952A (zh) 一种耐候钢生产工艺
CN114107781A (zh) 一种利用方坯余热短流程轧制635MPa级高强钢筋的方法
CN109930064B (zh) 一种耐腐蚀高压锅炉管用耐热钢及其生产方法
CN111471936A (zh) 一种改进型农机刃具用钢及其生产方法
CN115612931A (zh) 一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法
CN113136526B (zh) 一种桥梁用大规格钢拉杆用钢35CrNiMo及其生产方法
CN115717216A (zh) 一种气瓶管用钢连铸圆坯及其制造方法
CN115584435B (zh) 一种用于重型十字轴冷挤成型的高强度钢及其制备方法
CN116411226B (zh) 一种超低碳软线钢swrm6及其制备方法
CN109797337A (zh) 用于泵头体的无磁性钢锭及其制造方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20230228