專利名稱：一種高強韌性氣瓶用鋼及其冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及ー種汽車用薄壁高強韌性高壓氣瓶用合金鋼及其冶煉方法。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)廣泛地開始應(yīng)用壓縮天然氣作為汽車用燃料，其最顯著的優(yōu)勢是降低燃料費用、解決汽油短缺、延長發(fā)動機壽命及節(jié)省維修費用等。在天然氣燃料汽車供應(yīng)系統(tǒng)中，作為其載體的壓縮天然氣(CNG)瓶，不僅需要具有足夠的強度來承受來自瓶內(nèi)的較高氣體壓力以及每天剎車、路面顛簸、充氣加載和放氣卸載等；而且還要控制其總重量以減少汽車的燃料消耗。此外，對于壓縮天然氣而言，其中還會含有H2SXO2等腐蝕性有害成分，其中H2S應(yīng)カ腐蝕最為嚴重。因此，壓縮天然氣瓶須使用高強度、D/S大的薄壁無縫鋼管來制造。而且，為了保證氣瓶的安全和后續(xù)的生產(chǎn)及使用性能，氣瓶用鋼不僅應(yīng)具有很高的鋼質(zhì)純凈度，還要具有良好的強度、韌性、成形性和耐腐蝕性等綜合性能。隨著清潔燃料的使用和天然氣汽車的普及，高強韌性薄壁無縫鋼管越來越多地被用作高壓氣瓶。高強韌性薄壁無縫鋼管作為高壓氣瓶的主要原材料，其生產(chǎn)難度高。30CrMo鋼是ー種常用的Cr-Mo系列的氣瓶用鋼，主要用于汽車用高壓氣瓶，其突出的優(yōu)點是強度高、抗H2S腐蝕性和綜合性能優(yōu)良。30CrMo鋼的成分一般包含以重量計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，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。然而，現(xiàn)有的30CrMo鋼要求進行的抗H2S腐蝕檢驗存在周期長、費用高的問題
發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述ー個或多個目的，本發(fā)明提供了一種高強韌性氣瓶用鋼，所述高強韌性氣瓶用鋼以重量計包含: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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。更優(yōu)選地，本發(fā)明提供的高強韌性氣瓶用鋼以重量計包含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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼的冶煉方法包括以下步驟(a)初煉鋼水；(b)當鋼水中的C彡0. 08%, P彡0. 006%, As彡0. 030%, Sn彡0. 010%時，向鋼包出鋼，在出鋼過程中進行預(yù)脫氧和合金化操作；(c)在鋼包精煉爐中進行精煉，并在精煉過程中分段控制鋼水的化學(xué)成分，其中，在第一段，進行合金化；在第二段，調(diào)節(jié)鋼水中的磷和Al含量；在第三段，調(diào)節(jié)鋼水中的硫含量，然后出鋼；(d)對鋼水執(zhí)行真空脫氣エ序，然后執(zhí)行連鑄エ序，從而得到高強韌性氣瓶用鋼，所述高強韌性氣瓶用鋼包含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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在步驟(C)中，在第一段中，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳劑進行C、S1、Mn,Cr,Mo的成分調(diào)節(jié)，從而鋼水包含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，加入磷鐵對鋼水中的磷進行調(diào)節(jié)，使鋼水的磷含量穩(wěn)定在0. 012% 0. 018%的范圍內(nèi)，并喂入Al線，將Al含量調(diào)節(jié)至0. 048% 0. 065%的范圍內(nèi)；在第三段中，去除鋼包中約50% 67%的渣子后，加入硫鐵對鋼水中的硫含量進行調(diào)節(jié)，使鋼水中的硫含量達到0. 012% 0. 018%。在步驟(b)和(C)中，出鋼溫度均在1620°C 1660°C的范圍內(nèi)。在步驟(b)中，當出鋼量為1/3時，加入脫氧劑CaBaAlSi或CaAlSi進行預(yù)脫氧，并加入Al以及錳鐵合金進行合金化。在步驟(d)的真空脫氣エ序中，保持真空度彡66. 7Pa，保持時間ミ15分鐘，直到爐渣不再發(fā)泡并繼續(xù)保持2分鐘以上。破真空后，喂S1-Ca線0. 5 0. 8kg/t，然后對鋼水進行靜吹，靜吹時間> 12分鐘。在步驟(d)的真空脫氣操作中，控制真空脫氣爐的出罐鋼水溫度，使得連澆第一爐的溫度為1575°c 1590°C，第二爐及以后為1570°C 1580°C。在步驟(d)的連鑄エ序中，鑄坯采用坑冷方式進行緩冷，進坑溫度彡500°C，出坑溫度彡100°c。
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另ー方面，本發(fā)明提供了一種高強韌性氣瓶用鋼，所述高強韌性氣瓶用鋼以重量計包含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，余量為Fe和不可避免
的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼的冶煉方法，能夠生產(chǎn)出P、S和Al成分范圍窄而且穩(wěn)定、非金屬夾雜物級別低的薄壁高強韌性抗H2S腐蝕氣瓶用30CrMo鋼，其綜合性能優(yōu)異，井能夠滿足氣瓶用鋼的高質(zhì)量要求。
具體實施例方式為了降低抗H2S檢驗頻次，需要開發(fā)ー種含有一定量的P、S、A1元素，S卩，含有臨界P、S含量且滿足細化晶粒的Al含量，同時又重視抗腐蝕性，并確保鋼質(zhì)純凈度的薄壁高強度高壓氣瓶用鋼，從而使得低于此P、S臨界含量的高強韌性高壓氣瓶免于進行抗H2S腐蝕檢驗。目前，已公開的高壓氣瓶管用CrMo鋼的冶煉方法為電弧爐冶煉(轉(zhuǎn)爐吹煉)+爐外精煉+真空脫氣+連鑄成圓坯(鑄錠+開坯)。因為磷和硫在高壓氣瓶鋼中是有害元素，它們會降低高壓氣瓶的抗H2S腐蝕性能并增加合金鋼的熱裂傾向，所以對氣瓶用鋼的熱加エ性能有著不利的影響。因此，氣瓶用鋼從鋼質(zhì)純凈度要求方面，無論哪種方法，都是控制鋼中的P、S含量越低越好；而且在低氧(如果冶煉氣氛是高氧條件，那么加入鋼水中的Al合金只能起脫氧劑作用，而無法進入鋼中起到微合金-細化晶粒作用，同時鋼中非金屬夾雜難以去除)條件下，S元素收得率不穩(wěn)定，并且硫化物、氧化物等非金屬夾雜物的級別控制變得困難，從而影響鋼的使用性能。現(xiàn)有的這些冶煉方法都很難使含P、S和Al的CrMo鋼實現(xiàn)P、S和Al三種元素的穩(wěn)定控制，并同時保證抗H2S腐蝕性能、使用及生產(chǎn)性能達到與其它低P、S高壓氣瓶鋼相同的水平。根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼為含S、P、Al的30CrMo鋼，以重量計包含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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。更優(yōu)選地，本發(fā)明提供的高強韌性氣瓶用鋼以重量計包含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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在本說明書中，涉及到的成分的含量均為重量百分比含量。下面將詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼的冶煉方法，根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼的冶煉方法·包括初煉鋼水、鋼包精煉爐(LF)精煉、真空脫氣以及連鑄。首先，執(zhí)行電爐冶煉，以初煉鋼水。具體地，在電爐(例如，EBT-電爐)中進行鋼液的初煉，原料由30% 40%的中磷鐵水和60% 70%的廢鋼組成，在冶煉過程中采用泡沫渣埋弧エ藝，熔氧結(jié)合以強化前期脫磷；保證熔池沸騰良好，促進夾雜物上浮和氣體逸出。采用偏心爐底出鋼和留鋼操作，保證出鋼時不下渣。電爐冶煉終點控制C彡0. 08%, P彡0. 006%, As彡0. 030%, Sn彡0. 010% ;出鋼溫度在1620°C 1660°C的范圍內(nèi)。當達到上述出鋼條件時進行出鋼、預(yù)脫氧和合金化操作。在出鋼過程中，當出鋼量為大約1/3時，開始加入脫氧劑CaBaAlSi2. 0 3. 5kg/t (或CaAlSi3. 0 4. 5kg/t)，并加入All. 2 1. 5kg/1和合適的猛鐵合金。然后，在鋼包精煉爐中進行精煉。具體地，為了保證鋼質(zhì)純凈度，LF精煉全過程采用白渣冶煉，但這樣會引起大量脫S，而且Al含量在精煉、VD及連鑄澆鑄過程中也會有所損耗。因此，為了將P、S和Al控制在合適的范圍內(nèi)，必須對鋼水進行增P、S、Al操作。因此，在本發(fā)明中，采用分段控制化學(xué)成分的方法來保證P、S和Al的準確控制。稍后將詳細描述分段控制化學(xué)成分的方法。通常，在精煉前喂入Al線，喂入量為3 5m/t。當鋼包到達加熱エ位后，保持底吹A(chǔ)r暢通，采用大渣量的埋弧操作，以減少鋼水與大氣的接觸，并減少鋼水吸氣；同時分批加入還原劑進行擴散脫氧，直至渣白，白渣保持時間> 20min，且每隔5分鐘檢查爐渣，井根據(jù)情況調(diào)節(jié)渣況以保持白渣出鋼。本發(fā)明的分段控制化學(xué)成分的方法主要包括下述步驟在第一段中，在渣白后，根據(jù)成分分析結(jié)果，加入FeMn、FeCr, FeSi, FeMo合金和增碳劑進行C、S1、Mn、Cr、Mo的成分調(diào)節(jié)，攪拌均勻后，使鋼水包含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，在P成分含量穩(wěn)定后，根據(jù)鋼中的P和Al的含量，加入磷鐵對鋼水中的P進行調(diào)整，使鋼中的P含量穩(wěn)定控制在0. 012% 0. 017%的范圍內(nèi)；并喂入Al線，以將Al含量調(diào)節(jié)至0. 048% 0. 065%。在第三段中，將鋼包吊出，去除鋼包中的大約50% 67%的渣子后，加入硫鐵對鋼水中的硫含量進行調(diào)整，使鋼中的S含量達到0. 013% 0. 018%,并滿足(P+S)彡0. 030%。依靠鋼水與渣之間快速地達到S平衡，不僅保證了 S含量的穩(wěn)定控制，而且有效地提高了鋼水S的收得率。隨后，在1620°C 1660°C的溫度范圍進行LF出鋼溫度，其中，連澆第一爐出鋼溫度按中上限控制。然后，對鋼水執(zhí)行真空脫氣エ序。具體地說，將鋼包吊入真空罐進行真空脫氣，抽真空以保持真空度< 66. 7Pa，保持時間> 15分鐘，直至爐渣不再明顯發(fā)泡并繼續(xù)保持2分鐘以上。為了促使夾雜物的充分上浮，抽真空過程中隨時注意鋼水沸騰情況，并及時調(diào)整Ar氣壓力。破真空后，喂S1-Ca線0.5 0. 8kg/t，然后對鋼水進行靜吹，靜吹時間> 12分鐘，在靜吹時，保持鋼液面螺動且鋼液不得裸露。控制真空脫氣爐的出罐鋼水溫度，使得連澆第一爐的溫度為1575°C 1590°C，第ニ爐及以后為1570°C 1580°C。最后，執(zhí)行連鋳工序。具體地，為了保證弧形圓坯連鑄機的鑄坯質(zhì)量和澆注的順利進行，主要控制以下幾個方面(I)保證中間包烘烤良好，烘烤溫度彡1100°C;(2)鋼液從鋼包到中間包的長水口采用“Ar氣+密封墊”保護澆鋳，以防止鋼水二次氧化和Al的燒損，保證鋼質(zhì)純凈度；(3)中間包液位控制要求連鑄過程中時刻注意中間包液面高度，盡可能堤高中間包開澆液面高度，開澆液面高度> 650mm,以保證鋼水成分的均勻性和鋼質(zhì)純凈度；過程澆注液面高度> 700mm，連澆液面> 400mm ; (4)連鑄中間包采用雙層覆蓋劑進行保護，在連鑄過程中隨時觀察中間包液面的覆蓋狀況，防止出現(xiàn)中間包鋼液面覆蓋不良或鋼液裸露的現(xiàn)象；(5)中間包鋼水過熱度為20°C 40°C的溫度，ニ冷水采用弱冷模式。而且，采用低拉速澆注，拉坯速度為380 540公斤/分鐘；(6)如果鑄坯規(guī)格要求為O 310mm以上，則使用結(jié)晶器電磁攪拌，以保證鑄坯中心結(jié)晶組織的致密、均勻，増加中心等軸晶率；(7)鑄坯采取坑冷方式進行緩冷，進坑溫度> 500°C，出坑溫度< 100°C。下面結(jié)合示例進ー步說明本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼及其冶煉方法。示例 I在公稱容量為70噸的EBT-電爐中，加入35%的中磷鐵水和65%的廢鋼，在冶煉過程中采用泡沫渣埋弧エ藝，以減少鋼水吸入氮氣，并保持熔池沸騰良好以促進夾雜物上浮和氣體逸出。另外，采用熔氧結(jié)合エ藝以強化前期脫P?？刂平K點C為0. 12%、P為0. 005%,并控制 As く 0. 030%, Sn く 0. 010%。在達到上述出鋼條件時進行出鋼，出鋼溫度為1637°C。在出鋼過程中，當鋼包內(nèi)鋼水量為25t吋，按先后順序加入脫氧劑CaBaAlSi3. 4kg/t進行脫氧，并加入All. 45kg/t及合適的錳鐵合金進行合金化。在出鋼完畢后且在進入LF前，喂入Al線3. 7m/t。鋼包進入加熱エ位，測得鋼水溫度為1560°C，加入合成渣1000kg，同時加入還原劑(包含30% 70%的電石、5% 20%的SiCa、30% 50%的鋁渣)120kg至渣面進行擴散脫氧；渣白后，取樣分析鋼水成分并測溫。每隔5分鐘檢查爐渣，白渣保持時間45分鐘，井根據(jù)情況調(diào)節(jié)渣況以保持白渣出鋼。根據(jù)鋼水分析結(jié)果，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳劑進行C、S1、Mn、Cr、Mo的成分調(diào)節(jié)，攪拌均勻后，鋼水包含:0. 27%的C，0. 24%的Si，0. 51%的Mn，0. 007%的P，0. 006% 的 S，0. 98% 的 Cr,0. 18% 的 Mo，0. 056% 的 Al，0. 013% 的 As，0. 007% 的 Sn。當P含量穩(wěn)定后，根據(jù)鋼中的P和Al的含量加入適當磷鐵和喂入Al線對磷和Al進行微調(diào)，使鋼中的P為0. 014%，Al含量為0. 058%。然后，吊出鋼包，去除鋼包中的約50%的渣子后，加入硫鐵對鋼水中的硫含量進行調(diào)整，使鋼中S含量達到0. 015%。隨后，在1620°C 1660°C的溫度范圍進行LF出鋼溫度，其中，連澆第一爐出鋼溫度按中上限控制。 然后，對鋼水執(zhí)行真空脫氣處理。即，將鋼包吊入VD罐進行真空脫氣，在< 66. 7Pa的真空度下保持時間18分鐘。破真空后，喂S1-Ca線0. 77kg/t對鋼中夾雜物進行變性處理，取樣檢測鋼水成分，測得鋼水以重量計包含:0. 27%的C,0. 26%的Si，0. 51%的Mn，0. 014% 的 P，0. 015% 的 S，0. 029% 的(P+S)，0. 98% 的 Cr，0. 18% 的 Mo，0. 036% 的 A1，0. 013%的As，0. 007%的Sn，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。然后對鋼水進行靜吹，靜吹時間為15分鐘，在靜吹時保持鋼液面蠕動且鋼液不裸露。浄吹后向鋼中加入保溫劑?？刂芕D出罐溫度為1585°C。最后，將鋼包送到三流圓坯連鑄機進行澆鑄，澆注規(guī)格為0280mm。鋼包到中間包的長水口全程采用“Ar氣+密封圏”保護澆注。中間包澆注使用前保證清潔干燥，內(nèi)表面采用MgCa質(zhì)涂料。對中間包進行烘烤的溫度為1110°C。連鑄中間包采用雙層覆蓋劑進行保護，在連鑄過程中隨時觀察中間包液面的覆蓋狀況，防止出現(xiàn)中間包鋼液面覆蓋不良或鋼液裸露的現(xiàn)象。中間包鋼水過熱度為24°C 29°C，ニ冷水用量為0. 337L/kg，拉速為422公斤/分鐘。連鑄開澆液面高度680mm，過程液面720mm。將得到的鑄坯采取坑冷方式進行緩冷，鑄坯入坑溫度為512°C，出坑溫度為93°C。根據(jù)上述方法得到根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼。示例 2在公稱容量為70噸的EBT-電爐中，加入30%的中磷鐵水和70%的廢鋼，在冶煉過程中采用泡沫渣埋弧エ藝，以減少鋼水吸入氮氣，并保持熔池沸騰良好以促進夾雜物上浮和氣體逸出。另外，采用熔氧結(jié)合エ藝以強化前期脫P。控制終點C為0. 13%、P為0. 006%,并控制 As く 0. 030%, Sn く 0. 010%。在達到上述出鋼條件時進行出鋼，出鋼溫度為1660°C。在出鋼過程中，當鋼包內(nèi)鋼水量為25t時，按先后順序加入脫氧劑CaAlSi4. Okg/t進行脫氧，并加入All. 5kg/t及合適的錳鐵合金進行合金化。在出鋼完畢后且在進入LF前，喂入Al線4. Om/t。鋼包進入加熱エ位，測得鋼水溫度為1570°C，加入合成渣800kg，同時加入還原劑(包含30% 70%的電石、5% 20%的SiCa、30% 50%的鋁渣)120kg至渣面進行擴散脫氧；渣白后，取樣分析鋼水成分并測溫。每隔5分鐘檢查爐渣，白渣保持時間45分鐘，井根據(jù)情況調(diào)節(jié)渣況以保持白渣出鋼。 根據(jù)鋼水分析結(jié)果，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳劑進行C、S1、Mn、Cr、Mo的成分調(diào)節(jié)，攪拌均勻后，鋼水包含0. 30%的C，0. 26%的Si，0. 46%的Mn，0. 009%的P，0. 008% 的 S，0. 86% 的 Cr,0. 23% 的 Mo，0. 028% 的 Al，0. 014% 的 As，0. 008% 的 Sn。當P含量穩(wěn)定后，根據(jù)鋼中的P和Al的含量加入適當磷鐵和喂入Al線對磷和Al進行微調(diào)，使鋼中的P為0. 017%，Al含量為0. 065%。然后，吊出鋼包，去除鋼包中的約67%的渣子后，加入硫鐵對鋼水中的硫含量進行調(diào)整，使鋼中S含量達到0. 013%，(P+S)為0. 030%。隨后，在1620°C 1660°C的溫度范圍進行LF出鋼溫度，其中，連澆第一爐出鋼溫度按中上限控制。然后，對鋼水執(zhí)行真空脫氣處理。即，將鋼包吊入VD罐進行真空脫氣，在< 66. 7Pa的真空度下保持時間20分鐘。破真空后，喂S1-Ca線0. 70kg/t對鋼中夾雜物進行變性處理，取樣檢測鋼水成分，測得鋼水以重量計包含:0. 30%的C,0. 27%的Si，0. 46%的Mn，0. 017% 的 P，0. 012% 的 S，0. 029% 的(P+S)，0. 86% 的 Cr,0. 23% 的 Mo，0. 043% 的 A1，0. 014%的As，0. 008%的Sn，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。然后對鋼水進行靜吹，靜吹時間為15分鐘，在靜吹時保持鋼液面蠕動且鋼液不裸露。浄吹后向鋼中加入保溫劑?？刂芕D出罐溫度為1580°C。最后，將鋼包送到三流圓坯連鑄機進行澆鑄，澆注規(guī)格為0280mm。鋼包到中間包的長水口全程采用“Ar氣+密封圏”保護澆注。中間包澆注使用前保證清潔干燥，內(nèi)表面采用MgCa質(zhì)涂料。對中間包進行烘烤的溫度為1115°C。連鑄中間包采用雙層覆蓋劑進行保護，在連鑄過程中隨時觀察中間包液面的覆蓋狀況，防止出現(xiàn)中間包鋼液面覆蓋不良或鋼液裸露的現(xiàn)象。中間包鋼水過熱度為24°C 29°C，ニ冷水用量為0. 339L/kg，拉速為423公斤/分鐘。連澆液面高度680mm，過程液面720mm。將得到的鑄坯采取坑冷方式進行緩冷，鑄坯入坑溫度為512°C，出坑溫度為96°C。根據(jù)上述方法得到根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼。

示例 3在公稱容量為70噸的EBT-電爐中，加入40%的中磷鐵水和60%的廢鋼，在冶煉過程中采用泡沫渣埋弧エ藝，以減少鋼水吸入氮氣，并保持熔池沸騰良好以促進夾雜物上浮和氣體逸出。另外，采用熔氧結(jié)合エ藝以強化前期脫P?？刂平K點C為0. 15%、P為0. 005%,并控制 As く 0. 030%, Sn く 0. 010%。在達到上述出鋼條件時進行出鋼，出鋼溫度為1650°C。在出鋼過程中，當鋼包內(nèi)鋼水量為25t吋，按先后順序加入脫氧劑CaBaAlSi3. 4kg/t進行脫氧，并加入All. 45kg/t及合適的錳鐵合金進行合金化。在出鋼完畢后且在進入LF前，喂入Al線3. 5m/t。鋼包進入加熱エ位，測得鋼水溫度為1565°C，加入合成渣1000kg，同時加入還原劑(包含30% 70%的電石、5% 20%的SiCa、30% 50%的鋁渣)120kg至渣面進行擴散脫氧；渣白后，取樣分析鋼水成分并測溫。每隔5分鐘檢查爐渣，白渣保持時間43分鐘，井根據(jù)情況調(diào)節(jié)渣況以保持白渣出鋼。根據(jù)鋼水分析結(jié)果，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳劑進行C、S1、Mn、Cr、Mo的成分調(diào)節(jié)，攪拌均勻后，鋼水包含:0. 29%的C，0. 18%的Si，0. 68%的Mn，0. 006%的P，0. 004% 的 S，1. 05% 的 Cr,0. 16% 的 Mo，0. 051% 的 Al，0. 013% 的 As，0. 007% 的 Sn。當P含量穩(wěn)定后，根據(jù)鋼中的P和Al的含量加入適當磷鐵和喂入Al線對磷和Al進行微調(diào)，使鋼中的P為0. 012%，Al含量為0. 055%。
然后，吊出鋼包，去除鋼包中的約60%的渣子后，加入硫鐵對鋼水中的硫含量進行調(diào)整，使鋼中S含量達到0. 018%。隨后，在1620°C 1660°C的溫度范圍進行LF出鋼溫度，其中，連澆第一爐出鋼溫度按中上限控制。然后，對鋼水執(zhí)行真空脫氣處理。即，將鋼包吊入VD罐進行真空脫氣，在< 66. 7Pa的真空度下保持時間18分鐘。破真空后，喂S1-Ca線0. 75kg/t對鋼中夾雜物進行變性處理，取樣檢測鋼水成分，測得鋼水以重量計包含:0. 29%的C,0. 21%的Si，0. 68%的Mn，
0.012% 的 P，0. 017% 的 S，0. 029% 的(P+S)，1. 05% 的 Cr,0. 16% 的 Mo，0. 033% 的 A1，0. 018%的As，0. 006%的Sn，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。然后對鋼水進行靜吹，靜吹時間為15分鐘，在靜吹時保持鋼液面蠕動且鋼液不裸露。浄吹后向鋼中加入保溫劑?？刂芕D出罐溫度為1571°C。最后，將鋼包送到三流圓坯連鑄機進行澆鑄，澆注規(guī)格為0280mm。鋼包到中間包的長水口全程采用“Ar氣+密封圏”保護澆注。中間包澆注使用前保證清潔干燥，內(nèi)表面采用MgCa質(zhì)涂料。對中間包進行烘烤的溫度為1113°C。連鑄中間包采用雙層覆蓋劑進行保護，在連鑄過程中隨時觀察中間包液面的覆蓋狀 況，防止出現(xiàn)中間包鋼液面覆蓋不良或鋼液裸露的現(xiàn)象。中間包鋼水過熱度為24°C 29°C，ニ冷水用量為0. 337L/kg，拉速為422公斤/分鐘。連澆液面高度680mm，過程液面720mm，停澆液面400mm。將得到的鑄坯采取坑冷方式進行緩冷，鑄坯入坑溫度為515°C，出坑溫度為96°C。根據(jù)上述方法得到根據(jù)本發(fā)明的高強韌性氣瓶用鋼。根據(jù)本發(fā)明的方法得到的氣瓶用鋼，既可穩(wěn)定地將P、S、Al控制在較窄的范圍內(nèi)，同時又能夠保證鋼質(zhì)純凈度和鑄坯質(zhì)量，夾雜物高倍評級A、B、C、D、Ds均< I級，氣體[N]≤ 80PPm，
≤ 20PPm，Al 含量 0. 020 0. 045%。在表 I 中示出了鋼管按 GB/T10561-2005中A法進行非金屬夾雜物高倍評級檢驗的結(jié)果，在表2中示出了生產(chǎn)的鋼管所取試樣按規(guī)定的熱處理制度處理后測出的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，由此可見，所生產(chǎn)的鋼管完全滿足要求。按根據(jù)NACE TMO177—2005標準，按照30CrMo鋼管在硫化氫環(huán)境下的抗腐蝕性能進行了試驗評定，獲得了優(yōu)良的抗腐蝕性能。表I
權(quán)利要求
1.一種高強韌性氣瓶用鋼的冶煉方法，包括以下步驟 (a)初煉鋼水； (b)當鋼水中的C彡0.08%, P彡0. 006%, As ( 0. 030%, Sn ( 0. 010%時，向鋼包出鋼，在出鋼過程中進行預(yù)脫氧和合金化操作； (c)在鋼包精煉爐中進行精煉，并在精煉過程中分段控制鋼水的化學(xué)成分，其中，在第一段，進行合金化；在第二段，調(diào)節(jié)鋼水中的磷和Al含量；在第三段，調(diào)節(jié)鋼水中的硫含量，然后出鋼； (d)對鋼水執(zhí)行真空脫氣工序，然后執(zhí)行連鑄工序，從而得到高強韌性氣瓶用鋼， 所述高強韌性氣瓶用鋼包含: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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，在步驟(c)中，在第一段中，加入FeMn、FeCr、FeS1、FeMo合金和增碳劑進行C、S1、Mn、Cr、Mo的成分調(diào)節(jié)，從而鋼水包含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，加入磷鐵對鋼水中的磷進行調(diào)節(jié)，使鋼水的磷含量穩(wěn)定在0.012% 0. 018%的范圍內(nèi)，并喂入Al線，以將Al含量調(diào)節(jié)至0. 048% 0. 065% ;在第三段中，去除鋼包中50% 67%的渣子后，加入硫鐵對鋼水中的硫含量進行調(diào)節(jié)，使鋼水中的硫含量達到0. 012% 0. 018%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，所述高強韌性氣瓶用鋼包含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 Mo，0. 028% 0. 045%的Al，不大于0. 030%的As，不大于0. 010%的Sn，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，在步驟(b)和(c)中，出鋼溫度均在1620°C 1660°C的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，在步驟(b)中，當出鋼量為1/3時，加入脫氧劑CaBaAlSi或CaAlSi進行預(yù)脫氧，并加入Al以及錳鐵合金進行合金化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，在步驟(d)的真空脫氣工序中，保持真空度(66. 7Pa，保持時間彡15分鐘，直到爐渣不再發(fā)泡并繼續(xù)保持2分鐘以上；破真空后，喂S1-Ca線0. 5 0. 8kg/t，然后對鋼水進行靜吹，靜吹時間彡12分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，在步驟(d)的真空脫氣工序中，控制真空脫氣爐的出罐鋼水溫度，使得連澆第一爐的溫度為1575°C 1590°C，第二爐及以后為1570°C 1580°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉方法，其中，在步驟(d)的連鑄工序中，鑄坯采用坑冷方式進行緩冷，進坑溫度彡500°C，出坑溫度< 100°C。
9.一種高強韌性氣瓶用鋼，所述高強韌性氣瓶用鋼以重量計包含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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高強韌性氣瓶用鋼，其中，所述高強韌性氣瓶用鋼包含.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 Mo，0. 028% .0. 045%的Al，不大于0. 030%的As，不大于0. 010%的Sn，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高強韌性氣瓶用鋼及其冶煉方法，該冶煉方法包括初煉鋼水；當鋼水中的C≥0.08%，P≤0.006%，As≤0.030%，Sn≤0.010%時，向鋼包出鋼，在出鋼過程中進行預(yù)脫氧和合金化操作；在鋼包精煉爐中進行精煉，并在精煉過程中分段控制鋼水的化學(xué)成分，其中，在第一段，進行合金化；在第二段，調(diào)節(jié)鋼水中的磷和Al含量；在第三段，調(diào)節(jié)鋼水中的硫含量，然后出鋼；對鋼水執(zhí)行真空脫氣工序，然后執(zhí)行連鑄工序，從而得到高強韌性氣瓶用鋼，所述高強韌性氣瓶用鋼包含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，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號C22C38/22GK103031492SQ20121053505
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者馬歡魚, 蘇雄杰, 馮文全, 尹人潔 申請人:攀鋼集團成都鋼釩有限公司