一种高强韧性气瓶用钢及其冶炼方法技术

本发明专利技术提供了一种高强韧性气瓶用钢及其冶炼方法，该冶炼方法包括：初炼钢水；当钢水中的C≥0.08%，P≤0.006%，As≤0.030%，Sn≤0.010%时，向钢包出钢，在出钢过程中进行预脱氧和合金化操作；在钢包精炼炉中进行精炼，并在精炼过程中分段控制钢水的化学成分，其中，在第一段，进行合金化；在第二段，调节钢水中的磷和Al含量；在第三段，调节钢水中的硫含量，然后出钢；对钢水执行真空脱气工序，然后执行连铸工序，从而得到高强韧性气瓶用钢，所述高强韧性气瓶用钢包含：0.26%～0.34%的C，0.17%～0.37%的Si，0.40%～0.70%的Mn，0.012%～0.020%的P，0.012%～0.020%的S，P+S≤0.030%，0.80%～1.10%的Cr，0.15%～0.25%的Mo，0.020%～0.045%的Al，不大于0.030%的As，不大于0.010%的Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金行业炼钢
，具体地涉及ー种汽车用薄壁高强韧性高压气瓶用合金钢及其冶炼方法。
技术介绍
近年来，已经广泛地开始应用压缩天然气作为汽车用燃料，其最显著的优势是降低燃料费用、解决汽油短缺、延长发动机寿命及节省维修费用等。在天然气燃料汽车供应系统中，作为其载体的压缩天然气(CNG)瓶，不仅需要具有足够的强度来承受来自瓶内的较高气体压力以及每天刹车、路面颠簸、充气加载和放气卸载等；而且还要控制其总重量以减少汽车的燃料消耗。此外，对于压缩天然气而言，其中还会含有H2SXO2等腐蚀性有害成分，其中H2S应カ腐蚀最为严重。因此，压缩天然气瓶须使用高強度、D/S大的薄壁无缝钢管来制造。而且，为了保证气瓶的安全和后续的生产及使用性能，气瓶用钢不仅应具有很高的钢质纯净度，还要具有良好的強度、韧性、成形性和耐腐蚀性等综合性能。随着清洁燃料的使用和天然气汽车的普及，高强韧性薄壁无缝钢管越来越多地被用作高压气瓶。高强韧性薄壁无缝钢管作为高压气瓶的主要原材料，其生产难度高。30CrMo钢是ー种常用的Cr-Mo系列的气瓶用钢，主要用于汽车用高压气瓶，其突出的优点是強度高、抗H2S腐蚀性和综合性能优良。30CrMo钢的成分一般包含以重量计0. 26% 0. 34% 的 C，0. 17% 0. 37% 的 Si，0. 40% 0. 70% 的 Mn,不大于 0. 020% 的 P，不大于 0. 020% 的 S，且 P+S く 0. 030%, 0. 80% 1. 10% 的 Cr，0. 15% 0. 25% 的 Mo，余量为 Fe 和不可避免的杂质。然而，现有的30CrMo钢要求进行的抗H2S腐蚀检验存在周期长、费用高的问题
技术实现思路
为了实现上述ー个或多个目的，本专利技术提供了一种高强韧性气瓶用钢，所述高强韧性气瓶用钢以重量计包含:0. 26% 0. 34%的C，0. 17% 0. 37%的Si，0. 40% 0. 70%的Mn，0. 012% 0. 020% 的 P，0. 012% 0. 020% 的 S，P+S く 0. 030%, 0. 80% 1. 10% 的 Cr，0. 15% 0. 25% 的 Mo，0. 020% 0. 045% 的 Al，不大于 0. 030% 的 As，不大于 0. 010% 的 Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。更优选地，本专利技术提供的高强韧性气瓶用钢以重量计包含0. 27% 0. 33% 的 C，0. 17% 0. 35% 的 Si，0. 45% 0. 68% 的 Mn，0. 012% 0. 018% 的 P，0. 012% 0. 018% 的 S，P+S く 0. 030%, 0. 85% 1. 05% 的 Cr，0. 16% 0. 23% 的 Mo，0. 028% 0. 045%的Al，不大于0. 030%的As，不大于0. 010%的Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术的高强韧性气瓶用钢的冶炼方法包括以下步骤(a)初炼钢水；(b)当钢水中的C彡0. 08%, P彡0. 006%, As彡0. 030%, Sn彡0. 010%时，向钢包出钢，在出钢过程中进行预脱氧和合金化操作；(c)在钢包精炼炉中进行精炼，并在精炼过程中分段控制钢水的化学成分，其中，在第一段，进行合金化；在第二段，调节钢水中的磷和Al含量；在第三段，调节钢水中的硫含量，然后出钢；(d)对钢水执行真空脱气エ序，然后执行连铸エ序，从而得到高强韧性气瓶用钢，所述高强韧性气瓶用钢包含0. 26% 0. 34%的C，0. 17% 0. 37% 的 Si，0. 40% 0. 70% 的 Mn,0. 012% 0. 020% 的 P，0. 012% 0. 020% 的 S，P+S く 0. 030%, 0. 80% 1. 10% 的 Cr，0. 16% 0. 23% 的 Mo，0. 020% 0. 045% 的 Al，不大于0. 030%的As，不大于0. 010%的Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。在步骤(C)中，在第一段中，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳剂进行C、S1、Mn,Cr,Mo的成分调节，从而钢水包含0. 27% 0. 33%的C，0. 17% 0. 33%的Si，0. 45% 0. 68%的Mn，0. 85% 1. 05%的Cr，以及0. 16% 0. 23%的Mo ;在第二段中，加入磷铁对钢水中的磷进行调节，使钢水的磷含量稳定在0. 012% 0. 018%的范围内，并喂入Al线，将Al含量调节至0. 048% 0. 065%的范围内；在第三段中，去除钢包中约50% 67%的渣子后，加入硫铁对钢水中的硫含量进行调节，使钢水中的硫含量达到0. 012% 0. 018%。在步骤(b)和(C)中，出钢温度均在1620°C 1660°C的范围内。在步骤(b)中，当出钢量为1/3时，加入脱氧剂CaBaAlSi或CaAlSi进行预脱氧，并加入Al以及锰铁合金进行合金化。在步骤(d)的真空脱气エ序中，保持真空度彡66. 7Pa，保持时间ミ15分钟，直到炉渣不再发泡并继续保持2分钟以上。破真空后，喂S1-Ca线0. 5 0. 8kg/t，然后对钢水进行静吹，静吹时间> 12分钟。在步骤(d)的真空脱气操作中，控制真空脱气炉的出罐钢水温度，使得连浇第一炉的温度为1575°c 1590°C，第二炉及以后为1570°C 1580°C。在步骤(d)的连铸エ序中，铸坯采用坑冷方式进行缓冷，进坑温度彡500°C，出坑温度彡100°c。`另ー方面，本专利技术提供了一种高强韧性气瓶用钢，所述高强韧性气瓶用钢以重量计包含0. 27% 0. 33% 的 C，0. 17% 0. 35% 的 Si，0. 45% 0. 68% 的 Mn，0. 012% 0. 018%的 P，0. 012% 0. 018% 的 S，P+S く 0. 030%, 0. 85% 1. 05% 的 Cr，0. 16% 0. 23% 的 Mo，0. 028% 0. 045%的Al，不大于0. 030%的As，不大于0. 010%的Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术的高强韧性气瓶用钢的冶炼方法，能够生产出P、S和Al成分范围窄而且稳定、非金属夹杂物级别低的薄壁高强韧性抗H2S腐蚀气瓶用30CrMo钢，其综合性能优异，井能够满足气瓶用钢的高质量要求。具体实施例方式为了降低抗H2S检验频次，需要开发ー种含有一定量的P、S、A1元素，S卩，含有临界P、S含量且满足细化晶粒的Al含量，同时又重视抗腐蚀性，并确保钢质纯净度的薄壁高强度高压气瓶用钢，从而使得低于此P、S临界含量的高强韧性高压气瓶免于进行抗H2S腐蚀检验。目前，已公开的高压气瓶管用CrMo钢的冶炼方法为电弧炉冶炼(转炉吹炼)+炉外精炼+真空脱气+连铸成圆坯(铸锭+开坯)。因为磷和硫在高压气瓶钢中是有害元素，它们会降低高压气瓶的抗H2S腐蚀性能并增加合金钢的热裂倾向，所以对气瓶用钢的热加エ性能有着不利的影响。因此，气瓶用钢从钢质纯净度要求方面，无论哪种方法，都是控制钢中的P、S含量越低越好；而且在低氧(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧性气瓶用钢的冶炼方法，包括以下步骤：(a)初炼钢水；(b)当钢水中的C≥0.08%，P≤0.006%，As≤0.030%，Sn≤0.010%时，向钢包出钢，在出钢过程中进行预脱氧和合金化操作；(c)在钢包精炼炉中进行精炼，并在精炼过程中分段控制钢水的化学成分，其中，在第一段，进行合金化；在第二段，调节钢水中的磷和Al含量；在第三段，调节钢水中的硫含量，然后出钢；(d)对钢水执行真空脱气工序，然后执行连铸工序，从而得到高强韧性气瓶用钢，所述高强韧性气瓶用钢包含：0.26%～0.34%的C，0.17%～0.37%的Si，0.40%～0.70%的Mn，0.012%～0.020%的P，0.012%～0.020%的S，P+S≤0.030%，0.80%～1.10%的Cr，0.15%～0.25%的Mo，0.020%～0.045%的Al，不大于0.030%的As，不大于0.010%的Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强韧性气瓶用钢的冶炼方法，包括以下步骤 (a)初炼钢水； (b)当钢水中的C彡0.08%, P彡0. 006%, As ( 0. 030%, Sn ( 0. 010%时，向钢包出钢，在出钢过程中进行预脱氧和合金化操作； (c)在钢包精炼炉中进行精炼，并在精炼过程中分段控制钢水的化学成分，其中，在第一段，进行合金化；在第二段，调节钢水中的磷和Al含量；在第三段，调节钢水中的硫含量，然后出钢； (d)对钢水执行真空脱气工序，然后执行连铸工序，从而得到高强韧性气瓶用钢， 所述高强韧性气瓶用钢包含:0. 26% 0. 34%的C，0. 17% 0. 37%的Si，0. 40% 0. 70%的 Mn，0. 012% 0. 020% 的 P，0. 012% 0. 020% 的 S，P+S ( 0. 030%, 0. 80% 1. 10% 的 Cr,0. 15% 0. 25% 的 Mo，0. 020% 0. 045% 的 Al，不大于 0. 030% 的 As，不大于 0. 010% 的 Sn，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其中，在步骤(c)中，在第一段中，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳剂进行C、S1、Mn、Cr、Mo的成分调节，从而钢水包含0. 27% 0. 33% 的 C，0. 17% 0. 33% 的 Si，0. 45% 0. 68% 的 Mn, 0. 85% 1. 05% 的 Cr,以及 0. 16% 0. 23%的Mo ;在第二段中，加入磷铁对钢水中的磷进行调节，使钢水的磷含量稳定在0.012% 0. 018%的范围内，并喂入Al线，以将Al含量调节至0. 048% 0. 065% ;在第三段中，去除钢包中50% 67%的渣子后，加入硫铁对钢水中的硫含量进行调节，使钢水中的硫含量达到0. 012% 0. 018%。3.根据权利要求1所述的冶炼方法，其中，所述高强韧性气瓶用钢包含0.27% 0.33% 的 C，0. 17% 0. 35% 的 Si，0. 45% 0. 68% 的 Mn，0. 012% 0. 018% 的 P，0. 012% 0.018% 的 S，P+S ( 0. 030%, 0. 85% 1. 05% 的 Cr，0. 16% 0. 23% 的 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：马欢鱼，苏雄杰，冯文全，尹人洁，
申请(专利权)人：攀钢集团成都钢钒有限公司，
类型：发明
国别省市：