专利名称：汽车cng气瓶钢及其生产方法
技术领域：
本发明属于钢铁生产领域，具体涉及一种汽车CNG气瓶刚及其生产方法。
背景技术：
随着世界石油资源的日渐匮乏及燃油汽车尾气对环境的污染日益加剧，以电力、 天然气、氢气、太阳能等为清洁能源的汽车得到了快速的发展。天然气因其储量丰富，尾气排放总量是汽油的1/5，污染低，在全世界得到了广泛的应用。天然气作为汽车燃料有两种方式，一是采用压缩天燃气作燃料的CNG汽车，二是采用液化天燃气作燃料的LNG汽车。目前天然气汽车(NGV)基本上是以发展CNG汽车为主，CNG气瓶长期固定安装在汽车上用于盛装压缩天然气燃料，广泛用于各大中城市的出租车、公交车、环卫车等，生产用材料主要有钢质、铝质和塑料，但目前主要以钢质为主。CNG气瓶的服役条件恶劣，其基准工作压力达 20Mpa以上，在-50 80°C温度区间工作，频繁充装天然气及移动，行路中经常受到水、盐、 酸、碱、溶剂、油、脂、电池酸、H2S及排放的废气等的侵蚀。因此，CNG气瓶的最基本的要求是安全可靠，其次是使用方便、容量大、质量轻、耐腐蚀及疲劳寿命长。第三，为提高汽车的行驶里程，CNG钢瓶朝着高强度、高韧性、轻型化及大容量方向发展。采用常规工艺生产的CNG气瓶钢，钢的P、S有害元素含量较高，钢的强度高，但是塑性、冲击性能偏低，尤其是低温冲击性能，有时需要2次以上热处理才能达到要求。另外， 非金属夹杂含量高，气瓶容易产生腐蚀疲劳而缩短使用寿命。GB24160《钢内胆环向缠绕玻璃纤维复合材料车用压缩天然气气瓶》规定 CNG气瓶应采用优质铬钼钢制造，钢的化学成分为C彡0. 37%, SiO. 15% -0. 37%, Mn 0. 40 % -0. 90 %、CrO. 80 % -1. 20 %, Mo 0. 15 % -0. 35 %, P ^ 0. 020 %, S ^ 0. 020 %、 P+S ^ 0. 030% ,Cu ^ 0. 20%。该标准是根据CNG汽车的不同使用要求确定的成分，范围较宽，实际生产中既要保证钢的强度，又要保证钢的冲击性能尤其是低温冲击韧性，控制起来较难。要提高CNG钢瓶强度和低温冲击韧性，一方面要保证钢中C、Si、Mn、Cr、Mo有一定的含量，另一方面降低P、S含量，提高钢的洁净度。《现代冶金》杂志(2009年4月，第37卷第2期，第17_20页)报道了轧制气瓶用 34CrMo4连铸坯生产实践，该文章只介绍了钢坯质量控制，P、S及夹杂控制，未对C、Si、Mn、 Cr、Mo的控制进行介绍，调质处理钢的平均抗拉强度1050兆帕，平均伸长率为14. 0%，平均常温冲击功为100焦耳，其缺陷是轧制后的钢坯需入坑缓冷，且未对钢的低温冲击性能进行研究。《燃气与热力》杂志(2008年4月，第观卷第4期，第25_27页)报道了车用CNG 钢瓶产生裂纹的原因及预防措施，主要介绍了汽车CNG钢瓶产生破坏的原因及如何进行预防的技术措施，未涉及钢材成分、性能等方面的问题。《国外钢管》杂志(2000年6月，第四卷第3期，第49-50页)报道了高强钢制轻型高压气瓶的使用性能与制作，其钢种为38CrNi3MoVA，其中Cr为1. 30%左右、Mn为0. 40% 左右、Mo为0. 40%左右，且还含有0. 15%以上的钒，该钢具有较高的高温强度，使用温度一般在从一 50°C到+200°C、工作压力高达40MPa。该钢主要通过加入较高的Mo、Ni、V等合金元素来提高力学性能，主要用于航空、航天及其它特殊行业。《汽车工艺与材料》杂志(2002年，第8/9期，第50_52页)报道了燃气汽车气瓶用钢的力学性能研究，主要介绍热处理工艺对钢力学性能的影响。其特点是通过调整热处理工艺改善气瓶钢的力学性能，但是其提高幅度是有限的，要受到钢的化学成分、洁净度等的影响。CN101818309A公开了一种气瓶钢及其制造方法，气瓶钢的成分为C 0. 32-0. 36%、SiO. 20-0. 35 %、Mn 0. 70-0. 90%, Cr 0. 90-1. 10%, Mo 0. 40-0. 50%, Ti 0. 01-0. 03%,P彡0. 015%,S彡0. 010%,0彡0. 0020%，其余为Fe。制造方法包括下述步骤(1)在EBT电炉中冶炼预处理铁水；(2)进LF炉前喂Al线，精炼时造弱电石渣进行还原，根据成份要求微调钢液成份；(3) VD真空脱气将钢包吊入真空罐进行真空脱气，并喂Al 线、喂Si-Ca线；(4)浇注成钢锭；(5)将钢锭加热到1200士20°C ;(6)轧制成钢坯；(7)将钢坯堆冷到室温；(8)钢坯精整将钢坯修磨，确保钢坯表面无裂纹缺陷。用本发明制的气瓶钢，抗拉强度Rm达1120-1250MPa，并且断后延伸率A达14 18%。该专利公布的钢的Mo 含量很高，且该发明还加入了 0. 01-0. 03%的Ti及采用电炉冶炼，工艺复杂，生产效率低、 成本高。CN101670388公开的是一种车用缠绕气瓶用冷拔无缝钢管制造工艺，该工艺步骤为热扩1.检验热轧原料钢管，2.内壁喷涂石墨，3.调整热扩机工艺参数，4.选定芯头尺寸，5.热扩，6.清理钢管内壁石墨，7.检验热扩管；冷拔1.热扩原料钢管投料，2.酸洗，
3.磷化，4.皂化，5.冷拔，6.检验成品管，7.超声波探伤。本发明的有益效果按照该工艺制造的规格Φ325Χ4. 8mm的冷拔无缝钢管组织更加致密，性能更加优良，几何尺寸精度更高，可进一步提高气瓶的容重比。CN101670389公开的是车用压缩天然气环向缠绕气瓶用冷拔无缝钢管制造工艺， 该工艺步骤为热扩1.检验热轧原料钢管，2.内壁喷涂石墨，3.调整热扩机工艺参数，
4.选定芯头尺寸，5.热扩，6.清理钢管内壁石墨，7.检验热扩管；冷拔1.热扩原料钢管投料，2.酸洗，3.磷化，4.皂化，5.冷拔，6.检验成品管。本发明的有益效果按照该工艺制造的规格Φ356Χ5. 5mm的冷拔无缝钢管组织更加致密，性能更加优良，几何尺寸精度更高，可进一步提高气瓶的容重比。CN101670513公开的仍然是车用缠绕气瓶用冷拔无缝钢管的制造工艺，该工艺步骤为热扩1.检验热轧原料钢管，2.内壁喷涂石墨，3.调整热扩机工艺参数，4.选定芯头尺寸Φ405πιπι，5.热扩，6.清理钢管内壁石墨，7.检验热扩管；冷拔1.热扩原料钢管投料，2.酸洗，3.磷化，4.第一道钢管皂化，5.第二道钢管冷拔，6.检验成品管，7.超声波探伤。本发明的有益效果按照该工艺制造的规格Φ406Χ6. 3mm的冷拔无缝钢管组织更加致密，性能更加优良，几何尺寸精度更高，可进一步提高气瓶的容重比。CN101670388、CN101670389、CN101670513等3个发明侧重于不同规格钢管的制造工艺及钢管的轧制质量控制，不涉及CNG气瓶钢的化学成分及其质量控制技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车CNG气瓶钢，改善汽车CNG气瓶钢的质量及钢的综合力学性能，尤其是低温冲击韧性，提高CNG汽车运行的安全性。本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种汽车CNG气瓶钢，其重量百分比组分为c 0. 30 0. 35 %、SiO. 15 0. 35 %、0. 60 % < Mn < 0. 80 %,0. 90 % < Cr < 1. 05 Mo 0. 15 0. 22 %、Al 0. 02 0. 04 %、P 彡 0. 015 %、S 彡 0. 015 %、 P+S ^ 0. 020%, Ni ^ 0. 2%, Cu ^ 0. 15%, Sn ^ 0. 015%, As ^ 0. 015%, H ^ 0. 0002%, N 彡 0. 009%、T
< 0. 0020%，余量为铁。优选的，上述汽车CNG气瓶钢的重量百分比组分中其成分的重量百分比组分为 CO. 31 0. 35 %、SiO. 20 0. 30 %、0. 70 % < Mn < 0. 80 %、0. 95 % < Cr < 1. 05 %、Mo 0. 17 0. 22%,Al 0. 02 0. 04%,P^O. 015%,S^O. 010%,P+S^0. 020%,Ni ^O. 2%, Cu 彡 0. 15%,Sn^O. 015%,As 彡 0. 015%,H^ 0. 0002%,N^ 0. 009%,T
彡 0. 0020%,
余量为铁。本发明还提供一种CNG气瓶钢的制备方法，该方法包括a、转炉吹炼；转炉吹炼时控制吹炼终点的C重量含量0. 05 0. 20%、P重量含量在P < 0. 015%、S重量含量在 S < 0. 015%;然后在出钢时进行增碳和合金化，使得在该步骤得到的钢水中，以钢水总重量计C 0. 22 0. 30%,SiO. 15 0. 3%,Mn 0. 65 0. 75%,Cr 0. 95 1. 105%,Mo 0. 17 0. 22% ；b、钢包精炼；在钢包精炼中加入金属铝和精炼渣，控制钢包渣碱度在2. 0 3. 5之间，使钢水中的S含量在0.010重量％以下；C、真空精炼；使在该步骤获得的钢水中，以钢水总重量计C 0.30 0.35%、 SiO. 15 0. 35%,0. 60%< Mn < 0. 80%,0. 90%< Cr < 1. 05%, Mo 0. 15 0. 22%, Al 0. 02 0. 04% ；d、连铸；控制铸坯拉速在0. 45 0. 65m/min ；e、钢坯轧制；加热温度1220 1300°C，均热温度1200 1280°C，总加热时间彡 4. 5h。进一步的，以钢水总重量计，上述真空精炼步骤获得的钢水中含C 0.31 0. 35 SiO. 20 0. 30 %、0. 70 % < Mn < 0. 80 %、0. 95 % < Cr < 1. 05 %、Mo 0. 17 0. 22%,Al 0. 02 0. 04%。其中，上述精炼渣为石灰加萤石，石灰与萤石的配比为5 1。其中，上述转炉吹炼步骤中，出完钢后采用0. 4 0. 9MPa的压力对钢包进行吹氩， 吹氩时间为6 20min。其中，上述方法制备得到的气瓶钢的重量百分比组分为C 0.30 0.35%、 SiO. 15 0. 35%,0. 60%< Mn < 0. 80%,0. 90%< Cr < 1. 05%, Mo 0. 15 0. 22%, Al 0. 02 0. 04%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 010%, P+S 彡 0. 020%, Ni ^ 0. 2%, Cu ^ 0. 15%, Sn 彡 0. 015 %、As 彡 0. 015 %、H 彡 0. 0002 %, N ^ 0. 009 %, T
彡 0. 0020 %，余量为铁。进一步的，上述方法制备得到的气瓶钢的重量百分比组分为C 0.31 0.35%、 SiO. 20 0. 30 %、0. 70 % < Mn < 0. 80 %、0. 95 % < Cr < 1. 05 %、MoO. 17 0. 22 %、Al 0. 02 0. 04%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 010%, P+S 彡 0. 020%, Ni 彡 0. 2%、Cu 彡 0. 15%, Sn 彡 0. 015%, As 彡 0. 015%, H ^ 0. 0002%, N ^ 0. 009%, T
彡 0. 0020%，余量为铁。照夹杂物评级标准GB/T10561评价，上述瓶钢中的A类夹杂物为彡1. 5级、B类夹杂物为< 1.5级、C类夹杂物为< 1.5级、D类夹杂物为< 1.5级。本发明将钢中C、Si、Mn、Cr、M0的含量控制在适当的范围，钢材具有足够的淬透性和强度，同时降低P、S、T
及非金属夹杂物的含量，提高钢的质量及塑韧性，从而使钢材的抗疲劳破坏能力、抗腐蚀能力及低温冲击性能等得到改善，生产的CNG气瓶钢具有优良的综合力学性能。本发明的气瓶钢调质后的抗拉强度可以达到990 1080兆帕，伸长率A可以达到 15 18. 5%，气瓶-50°C横向冲击性能可以达到60 80焦耳/平方厘米。本发明钢只需通过简单的1次调质热处理后，就能获得很好的、稳定的综合机械性能，减少了多次热处理的工序，因而具有工艺简单，节省能源等优点。
具体实施例方式本发明CNG气瓶钢的制备方法包括转炉冶炼-钢包精炼-真空精炼-大方坯连铸-钢坯轧制等步骤。所述转炉吹炼步骤中，吹炼终点C重量含量控制在0. 05 0. 20%、 P重量含量控制在P < 0. 015%,S重量含量控制在015%，然后在出钢过程中将增碳剂、预脱氧剂、精炼渣(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)、硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金加入到钢包中，使得在该步骤得到的钢水中，以钢水总重量计C 0. 22 0. 30%,SiO. 15 0. 3%,Mn 0. 65 0. 75%,Cr 0. 95 1. 10%,Mo 0. 17 0. 25%，出完钢后采用0. 4 0. 9MPa的压力对钢包进行吹氩，吹氩时间为6 20min ；所述钢包精炼步骤中，加入一定的金属铝和精炼渣(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)，控制钢包渣碱度在2. 0 3. 5之间，使钢水中的S含量在0. 010重量％以下；所述真空精炼步骤包括在真空条件下将增碳剂、硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金、金属铝在真空条件下与钢包精炼得到的钢水接触，使在该步骤获得的钢水中，以钢水总重量计C 0.30 0.35%、 SiO. 15 0. 35%,0. 60%< Mn < 0. 80%,0. 90%< Cr < 1. 05%, Mo 0. 15 0. 22%, Al 0. 02 0. 04% ；所述大方坯连铸步骤中，从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸。控制铸坯拉速在0. 45 0. 65m/min ；所述钢坯轧制的步骤中，控制加热温度1220 1300°C，均热(保温)温度1200 1280°C，总加热时间彡4. 5h。为了控制本发明提供的气瓶钢中杂质Ni、Cu、As和Sn的含量，可以选择Ni含量 < 0. 2重量％、Cu含量< 0. 2重量％、As含量< 0. 05重量％、Sn含量< 0. 05重量％的铁水或废钢作为原料。并且，采用脱硫后的铁水冶炼气瓶钢，控制入炉铁水的S重量含量小于等于 0. 015%。在所述转炉冶炼步骤中，采用氧气顶吹转炉按照本领域常规的方法进行吹炼。吹炼前期造渣脱磷，控制吹炼终点渣的碱度为4. 0 5. 0，以铁水总重量为基准，将所述吹炼终点的C含量控制在0. 05 0. 20重量％，并控制吹炼终点的钢水中P含量< 0. 015重量％，S含量< 0.015重量％ ；然后在出钢过程中，按照本领域常规的方法，将增碳剂、预脱氧剂、精炼渣(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)、硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金和钼铁合金加入到钢包中，使得在该步骤得到的钢水中，以所述钢水总重量为基准，C含量为 0. 22 0. 30重量％、Si含量为0. 15 0. 3重量％、Mn含量为0. 65 0. 75重量％、Cr含量为0. 95 1. 05重量％、Mo含量为0. 17 0. 22重量％ ；所述预脱氧剂的加入量可以为本领域的常规加入量，优选为铝铁合金，相对于每吨钢水，预脱氧剂的加入量为2. 0 4. 0 千克，控制钢水氧活度小于0. 0030%。也可以采用硅钙钡合金和铝锰铁合金中的一种或几种作为预脱氧剂。所述精炼渣为本领域常见的一种高碱度渣，由石灰+萤石组成，石灰与萤石的配比为5 1，相对于每吨钢水，精炼渣的加入量为6.0 7.0千克。出完钢后采用 0. 8MPa的恒定压力对钢包进行吹氩，吹氩时间为10 20min。所述钢包精炼是在具备加热功能的LF炉中进行，钢水进站后先加热化渣，然后根据钢水S含量加入一定的金属铝和精炼渣(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)，所述精炼渣的用量为相对于每吨钢水3. 5 5. 5千克，铝丸的用量为相对于每吨钢水0. 2 0. 4千克，控制钢包渣的碱度为2. 0 3. 5，LF钢包精炼的温度为1615 1650°C，精炼的时间为15 35分钟，使精炼后钢水中的S含量在重量0. 010%以下；所述真空精炼为真空循环脱气法(RH)，包括在真空条件下将增碳剂、硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金以及金属铝在真空条件下与钢包精炼得到的钢水接触，使在该步骤获得的钢水中，C含量为0. 31 0. 35重量％、Si含量为0. 20 0. 30重量％、Mn含量为0. 7 0. 8重量％、Cr含量为0. 95 1. 05重量％、Mo含量为0. 17 0. 22重量％、Al 含量为0. 02 0. 04重量％。所述真空精炼的条件包括真空度在500帕以下，真空精炼后的温度为1555 1575°C，真空精炼时间为10 18分钟。所述大方坯连铸步骤中，从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸，防止钢液裸露产生二次氧化；控制浇注时钢水过热度为20 40°C，钢水温度为1520 1540°C;控制铸坯拉速在0. 45 0. 65m/min，稳定拉速，防止结晶器液面的波动。在所述钢坯轧制的步骤中，控制加热温度1220 1300°C，均热(保温)温度 1200 1280°C，总加热时间<4. 5h。钢坯轧制后，采用常规的方法冷却即可，如采用堆垛空冷方式冷却。本发明方法制备的汽车CNG气瓶钢，其重量百分比组分为C 0.30 0.35%、 SiO. 15 0. 35%,0. 60%< Mn < 0. 80%,0. 90%< Cr < 1. 05%, Mo 0. 15 0. 22%, Al 0. 02 0. 04%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 015%, P+S 彡 0. 020%, Ni 彡 0. 2%、Cu 彡 0. 15%, Sn 彡 0. 015%, As 彡 0. 015%, H 彡 0. 0002%, N 彡 0. 009%, T
彡 0. 0020%，余量为铁。 进一步的，上述汽车CNG气瓶钢的重量百分比组分为C 0. 31 0. 35%,SiO. 20 0. 30%、 0. 70 % < Mn < 0. 80 % ,0. 95 % < Cr < 1. 05 %, Mo 0. 17 0. 22 %、Al 0. 02 0. 04 %、 P 彡 0. 015 %、S 彡 0. 010 %、P+S 彡 0. 020 %、Ni 彡 0. 2 %、Cu 彡 0. 15 %、Sn 彡 0. 015 %、 As 彡 0. 015%, H^O. 0002%, N^O. 009%, T
彡 0. 0020%，余量为铁。照夹杂物评级标准GB/T10561评价，上述瓶钢中的A类夹杂物为彡1.5级、B类夹杂物为彡1.5级、C类夹杂物为彡1.5级、D类夹杂物为彡1.5级。下面结合实施例对本发明进行详细说明。各实施例控制的具体数值如表1所示。实施例1汽车CNG气瓶钢的制备将脱硫后的铁水倒入氧气顶吹转炉进行吹炼，以钢水总重量为基准，当钢水中C 含量为0. 06重量％、Ρ含量为0. 011重量％、S含量为0. 010重量％时立即出钢到钢包中。 出钢时，相对于每吨钢水，先加无烟煤1.95千克(C含量为>93重量％)进行增碳，出钢1/3 后，相对于每吨钢水，先在钢包中加入预脱氧剂铝铁合金(Al含量为40重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 4千克，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣7. 0千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 Dle-Si (Si含量为74重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)2. 8 千克、金属锰(Mn含量为彡99. 5%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)6. 38千克、Fe-Cr (Cr含量为63%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)17. 0千克、!^e-Mo (Mo含量为60重量％，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)3. O千克，进行Si、Mn、Cr、Mo元素的合金化，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C含量为0. 24重量％、Si含量为0. 20重量％、Mn含量为0. 65重量％、 Cr含量为1.04重量％、Mo含量为0. 18重量％。然后，对钢包内的钢水进行吹氩精炼，吹氩精炼的时间为15分钟，氩气吹入压力为0. SMPa ；当钢水送到LF炉(带电加热的130吨钢包精炼炉)后，先加热化渣，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣4.0千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)和铝丸0. 千克，加热钢水到1643°C，LF精炼共进行23分钟，然后将LF精炼后的钢水立即送到RH真空装置(带成分微调和真空循环脱气的钢包精炼炉)进行真空处理，真空精炼的开始温度为16^°C，钢水真空处理5分钟，当真空度控制在300帕以下后，加入铝丸、碳粉、i^e-Si、 Fe-Mn,Fe-Cr,Fe-Mo等合金对钢水成分进行微调，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C 含量为0. 33重量％、Si含量为0. 24重量％、Mn含量为0. 74重量％、Cr含量为1. 04重量％、 Mo含量为0. 18重量％、A1含量为0. 04重量％、P含量为0. 012重量％、S含量为0. 007%, H含量为0. 00011重量％、Ni含量为0. 04重量％、Cu含量为0. 04重量％、As含量为0. 006 重量％、Sn含量为0. 005重量％、N含量为0. 0062重量％。RH真空精炼共进行16分钟，RH 真空精炼结束后的温度为1570°C。将真空精炼后的钢水进行浇铸(大方坯连铸)得到钢坯，连铸全过程采用保护浇铸，即从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸，钢水平均浇铸温度为1537°C。采用推钢式加热炉加热钢坯到1295°C，然后在1265°C温度下均热保温2小时，总加热时间为3. 8小时。然后开始轧制CNG气瓶用方坯或圆钢坯，轧后采用堆垛空冷方式进行冷却。各成分的检测方法分别为碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法，国家标准为GB/T4336。氧、氮含量的检测方法为脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法，国家标准为GB/T1U61。检测结果如表2所示。实施例2汽车CNG气瓶钢的制备将脱硫后的铁水倒入氧气顶吹转炉进行吹炼，以钢水总重量为基准，当钢水中C 含量为0. 08重量％、P含量为0. 010重量％、S含量为0. 010重量％时立即出钢到钢包中。 出钢时，相对于每吨钢水，先加无烟煤1. 9千克(C含量为> 93重量％ )进行增碳，出钢1/3 后，相对于每吨钢水，先在钢包中加入预脱氧剂铝铁合金(Al含量为40重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 1千克，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣6. 8千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 Dle-Si (Si含量为74重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 5 千克、金属锰(Mn含量为彡99. 5%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)6. 39千克、Fe-Cr (Cr含量为63%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)17. 1千克、!^e-Mo (Mo含量为60重量％，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)3. 03千克，进行Si、Mn、Cr、M0元素的合金化，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C含量为0. 25重量％、Si含量为0. 19重量％、Mn含量为0. 70重量％、Cr含量为0. 99重量％、Mo含量为0. 19重量％。然后，对钢包内的钢水进行吹氩精炼，吹氩精炼的时间为13分钟，氩气吹入压力为0. SMPa ；当钢水送到LF炉(带电加热的130吨钢包精炼炉)后，先加热化渣，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣4. 9千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)和铝丸0.25 千克，加热钢水到1635°C，LF精炼共进行16分钟，然后将LF精炼后的钢水立即送到RH真空装置(带成分微调和真空循环脱气的钢包精炼炉)进行真空处理，真空精炼的开始温度为1600°C，钢水真空处理5分钟，当真空度控制在300帕以下后，加入铝丸、碳粉、Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, Fe-Mo等合金对钢水成分进行微调，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准， C含量为0. 34重量％、Si含量为0. M重量％、Mn含量为0. 75重量％、Cr含量为0. 99重量％、Mo含量为0. 19重量％、Al含量为0. 029重量％、P含量为0. 011重量％、S含量为 0. 009%, H含量为0. 00013重量％、Ni含量为0. 04重量％、Cu含量为0. 04重量％、As含量为0. 005重量％、Sn含量为0. 005重量％、N含量为0. 0063重量％。RH真空精炼共进行 16分钟，RH真空精炼结束后的温度为1565°C。将真空精炼后的钢水进行浇铸(大方坯连铸)得到钢坯，连铸全过程采用保护浇铸，即从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸，钢水平均浇铸温度为1534°C。采用推钢式加热炉加热钢坯到1290°C，然后在1260°C温度下均热保温1. 5小时， 总加热时间为3. 6小时。然后开始轧制CNG气瓶用方坯或圆钢坯，轧后采用堆垛空冷方式进行冷却。各成分的检测方法分别为碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法，国家标准为GB/T4336。氧、氮含量的检测方法为脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法，国家标准为GB/T1U61。检测结果如表2所示。实施例3汽车CNG气瓶钢的制备将脱硫后的铁水倒入氧气顶吹转炉进行吹炼，以钢水总重量为基准，当钢水中C 含量为0. 10重量％、P含量为0. 01重量％、S含量为0. 011重量％时立即出钢到钢包中。出钢时，相对于每吨钢水，先加无烟煤1. 45千克(C含量为> 93重量％ )进行增碳，出钢1/3 后，相对于每吨钢水，先在钢包中加入预脱氧剂铝铁合金(Al含量为40重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 1千克，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣7. 0千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 Dle-Si (Si含量为74重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)2. 4 千克、金属锰(Mn含量为彡99. 5 %，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)6. 3千克、Fe-Cr (Cr含量为63%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)17. 0千克、!^e-Mo (Mo含量为60重量％，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)3. 04千克，进行Si、Mn、Cr、M0元素的合金化，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C含量为0. 22重量％、Si含量为0. 18重量％、Mn含量为0. 68重量％、 Cr含量为1.02重量％、Mo含量为0. 19重量％。然后，对钢包内的钢水进行吹氩精炼，吹氩精炼的时间为14分钟，氩气吹入压力为0. SMPa ；当钢水送到LF炉(带电加热的130吨钢包精炼炉)后，先加热化渣，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣5. 2千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)和铝丸0.M 千克，加热钢水到1638°C，LF精炼共进行20分钟，然后将LF精炼后的钢水立即送到RH真空装置(带成分微调和真空循环脱气的钢包精炼炉)进行真空处理，真空精炼的开始温度为1627°C，钢水真空处理5分钟，当真空度控制在300帕以下后，加入铝丸、碳粉、Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, Fe-Mo等合金对钢水成分进行微调，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准， C含量为0. 31重量％、Si含量为0. 25重量％、Mn含量为0. 71重量％、Cr含量为1. 02重量％、110含量为0. 19重量％、Al含量为0. 025重量％、P含量为0.010重量％、S含量为 0. 008%, H含量为0. 00014重量％、Ni含量为0. 04重量％、Cu含量为0. 04重量％、As含量为0. 005重量％、Sn含量为0. 005重量％、N含量为0. 0050重量％。RH真空精炼共进行 17分钟，RH真空精炼结束后的温度为1557°C。将真空精炼后的钢水进行浇铸(大方坯连铸)得到钢坯，连铸全过程采用保护浇铸，即从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸，钢水平均浇铸温度为1520°C。采用推钢式加热炉加热钢坯到1298°C，然后在1270°C温度下均热保温1. 5小时， 总加热时间为3. 5小时。然后开始轧制CNG气瓶用方坯或圆钢坯，轧后采用堆垛空冷方式进行冷却。各成分的检测方法分别为碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法，国家标准为GB/T4336。氧、氮含量的检测方法为脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法，国家标准为GB/T1U61。检测结果如表2所示。实施例4汽车CNG气瓶钢的制备将脱硫后的铁水倒入氧气顶吹转炉进行吹炼，以钢水总重量为基准，当钢水中C 含量为0. 17重量％、P含量为0. 009重量％、S含量为0. 008重量％时立即出钢到钢包中。 出钢时，相对于每吨钢水，先加无烟煤1.30千克(C含量为>93重量％)进行增碳，出钢1/3 后，相对于每吨钢水，先在钢包中加入预脱氧剂铝铁合金(Al含量为40重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 0千克，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣6. 9千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 Dle-Si (Si含量为74重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 1 千克、金属锰(Mn含量为彡99. 5 %，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)6. 5千克、Fe-Cr (Cr含量为63%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)16. 9千克、!^e-Mo (Mo含量为60重量％，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)3. 1千克，进行Si、Mn、Cr、Mo元素的合金化，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C含量为0. 28重量％、Si含量为0. 17重量％、Mn含量为0. 70重量％、 Cr含量为1.02重量％、Mo含量为0. 20重量％。然后，对钢包内的钢水进行吹氩精炼，吹氩精炼的时间为19分钟，氩气吹入压力为0. SMPa ；当钢水送到LF炉(带电加热的130吨钢包精炼炉)后，先加热化渣，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣4. 9千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)和铝丸0.30 千克，加热钢水到1625°C，LF精炼共进行20分钟，然后将LF精炼后的钢水立即送到RH真空装置(带成分微调和真空循环脱气的钢包精炼炉)进行真空处理，真空精炼的开始温度为1613°C，钢水真空处理5分钟，当真空度控制在300帕以下后，加入铝丸、碳粉、i^e-Si、 Fe-Mn, Fe-Cr, Fe-Mo等合金对钢水成分进行微调，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准， C含量为0. 35重量％、Si含量为0. 23重量％、Mn含量为0. 74重量％、Cr含量为1. 02重量％、Mo含量为0. 20重量％、Al含量为0. 031重量％、P含量为0. 010重量％、S含量为 0. 007%, H含量为0. 00013重量％、Ni含量为0. 04重量％、Cu含量为0. 04重量％、As含量为0. 005重量％、Sn含量为0. 005重量％、N含量为0. 0055重量％。RH真空精炼共进行17分钟，RH真空精炼结束后的温度为1555°C。将真空精炼后的钢水进行浇铸(大方坯连铸)得到钢坯，连铸全过程采用保护浇铸，即从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸，钢水平均浇铸温度为1525°C。采用推钢式加热炉加热钢坯到1285°C，然后在1250°C温度下保温2. 0小时，总加热时间为4. 1小时。然后开始轧制CNG气瓶用方坯或圆钢坯，轧后采用堆垛空冷方式进行冷却。各成分的检测方法分别为碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法，国家标准为GB/T4336。氧、氮含量的检测方法为脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法，国家标准为GB/T1U61。检测结果如表2所示。对比例将脱硫后的铁水倒入氧气顶吹转炉进行吹炼，以钢水总重量为基准，当钢水中C 含量为0. 03重量％、P含量为0. 015重量％、S含量为0. 016重量％时立即出钢到钢包中。 出钢时，相对于每吨钢水，先加无烟煤2. 4千克(C含量为> 93重量％ )进行增碳，出钢1/3 后，相对于每吨钢水，先在钢包中加入预脱氧剂铝铁合金(Al含量为40重量％，安阳市恒旺冶金耐材有限公司)2. 5千克，然后相对于每吨钢水，加入!^e-Si (Si含量为74重量％， 安阳市恒旺冶金耐材有限公司)3. 0千克、金属锰(Mn含量为彡99. 5%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)6. 7千克、Fe-Cr (Cr含量为63%，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)16. 0千克、 Fe-Mo (Mo含量为60重量％，攀枝花攀宏冶金制品有限公司)2. 7千克，进行Si、Mn、Cr、Mo元素的合金化，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C含量为0. 29重量％、Si含量为0. 17 重量％、Mn含量为0. 71重量％、Cr含量为0. 95重量％、Mo含量为0. 16重量％。然后，对钢包内的钢水进行吹氩精炼，吹氩精炼的时间为8分钟，氩气吹入压力为 0. SMPa ；当钢水送到LF炉(带电加热的130吨钢包精炼炉)后，先加热化渣，然后相对于每吨钢水，加入精炼渣2.0千克(石灰+萤石，石灰与萤石的配比为5 1)和铝丸0.15 千克，加热钢水到1650°C，LF精炼共进行15分钟，然后将LF精炼后的钢水立即送到RH真空装置(带成分微调和真空循环脱气的钢包精炼炉)进行真空处理，真空精炼的开始温度为1635°C，钢水真空处理5分钟，当真空度控制在300帕以下后，加入铝丸、碳粉、Fe-Si, Fe-Mn,Fe-Cr,Fe-Mo等合金对钢水成分进行微调，使所得钢水中，以钢水的总重量为基准，C 含量为0. 36重量％、Si含量为0. 22重量％、Mn含量为0. 65重量％、Cr含量为0. 95重量％、 Mo含量为0. 16重量％、A1含量为0. 02重量％、P含量为0. 016重量％、S含量为0. 013%, H含量为0. 00015重量％、Ni含量为0. 05重量％、Cu含量为0. 04重量％、As含量为0. 006 重量％、Sn含量为0. 005重量％、N含量为0. 0075重量％。RH真空精炼共进行14分钟，RH 真空精炼结束后的温度为1585°C。将真空精炼后的钢水进行浇铸(大方坯连铸)得到钢坯，连铸全过程采用保护浇铸，即从钢包-中间包-结晶器的全过程均采用浸入式长水口及氩气进行保护浇铸，中间包及结晶器钢水液面添加保护渣进行浇铸，钢水平均浇铸温度为1550°C。采用推钢式加热炉加热钢坯到1300°C，然后在1280°C温度下保温2. 0小时，总加热时间为4. 1小时。然后开始轧制CNG气瓶用方坯或圆钢坯，轧后采用堆垛空冷方式进行冷却。
各成分的检测方法分别为碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法，国家标准为GB/T4336。氧、氮含量的检测方法为脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法，国家标准为GB/T1U61，按照夹杂物评级标准GB/T10561评价出气瓶钢的A、B、C、D类夹杂级别，检测结果如表2所示。机械性能测试将实施例1-4和对比例制备的气瓶钢按标准取样，并按常规的调质工艺进行热处理后，进行机械性能测试，其中，拉伸性能按照GB/T2^金属材料室温拉伸试验方法进行， 分别检测屈服强度ReL，抗拉强度Rm，伸长率A。按照GB/T2^金属夏比缺口冲击试验方法检测冲击值。检测的结果列在表3中。表1各实施例参数表
权利要求
1.汽车CNG气瓶钢，其成分的重量百分比组分为C0. 30 0. ;35%、SiO. 15 0. 35%, 0. 60 % < Mn < 0. 80 % ,0. 90 % < Cr < 1. 05 %, Mo 0. 15 0. 22 %、Al 0. 02 0. 04 %、 P 彡 0. 015 %、S 彡 0. 015 %、P+S 彡 0. 020 %、Ni 彡 0. 2 %、Cu 彡 0. 15 %、Sn 彡 0. 015 %、 As 彡 0. 015%, H ^ 0. 0002%, N ^ 0. 009%, T
彡 0. 0020%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的汽车CNG气瓶钢，其特征在于其成分的重量百分比组分为 C 0. 31 0. 35 %、SiO. 20 0. 30 %、0. 70 % < Mn < 0. 80 %、0. 95 % < Cr < 1. 05 %、Mo 0. 17 0. 22%,Al 0. 02 0. 04%,P^O. 015%,S^O. 010%,P+S^0. 020%,Ni ^O. 2%, Cu 彡 0. 15%,Sn 彡 0. 015%,As 彡 0. 015%,H^ 0. 0002%,N^ 0. 009%,T
彡 0. 0020%, 余量为铁。
3.制备汽车CNG气瓶钢的方法，其特征在于包括以下步骤a、转炉吹炼；转炉吹炼时控制吹炼终点的C重量含量0.05 0. 20%, P重量含量在 P彡0. 015%、S重量含量在S彡0. 015% ；然后在出钢时进行增碳和合金化，使得在该步骤得到的钢水中，以钢水总重量计:C 0. 22 0. 30%, SiO. 15 0. 3%、Mn 0. 65 0. 75%, Cr 0. 95 1. 05%, Mo 0. 17 0. 22% ；b、钢包精炼；在钢包精炼中加入金属铝和精炼渣，控制钢包渣碱度在2.0 3. 5之间， 使钢水中的S含量在0.010重量％以下；C、真空精炼；使在该步骤获得的钢水中，以钢水总重量计C 0. 30 0. 35%,SiO. 15 0. 35 % ,0. 60 % < Mn < 0. 80 % ,0. 90 % < Cr < 1. 05 %, Mo 0. 15 0. 22 %、Al 0. 02 0. 04% ；d、连铸；控制铸坯拉速在0.45 0. 65m/min ；e、钢坯轧制；加热温度1220 1300°C，均热温度1200 1280°C，总加热时间彡4.5h。
4.根据权利要求1所述的制备汽车CNG气瓶钢的方法，其特征在于以钢水总重量计， 真空精炼步骤获得的钢水中含C 0. 31 0. 35%,SiO. 20 0. 30%,0. 70%<Mn<0. 80%, 0. 95%< Cr < 1. 05%, Mo 0. 17 0. 22%, Al 0. 02 0. 04%。
5.根据权利要求1所述的制备汽车CNG气瓶钢的方法，其特征在于所述精炼渣为石灰加萤石，石灰与萤石的配比为5 1。
6.根据权利要求1所述的制备汽车CNG气瓶钢的方法，其特征在于所述转炉吹炼步骤中，出完钢后采用0. 4 0. 9MPa的压力对钢包进行吹氩，吹氩时间为6 20min。
全文摘要
本发明属于钢铁生产领域，具体涉及一种汽车CNG气瓶钢及其生产方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车CNG气瓶钢，改善汽车CNG气瓶钢的质量及钢的综合力学性能。本发明汽车CNG气瓶钢，其重量百分比组分为C 0.30～0.35％、Si 0.15～0.35％、0.60＜％Mn＜0.80％、0.90％＜Cr＜1.05％、Mo 0.15～0.22％、Al 0.02～0.04％、P≤0.015％、S≤0.015％、P+S≤0.020％、Ni≤0.2％、Cu≤0.15％、Sn≤0.015％、As≤0.015％、H≤0.0002％、N≤0.009％、T[O]≤0.0020％，余量为铁。本发明钢种只需通过简单的1次调质热处理后，就能获得很好的、稳定的综合机械性能，减少了多次热处理的工序，可用于生产汽车CNG气瓶。
文档编号C22C33/04GK102268600SQ201110215388
公开日2011年12月7日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者代华云, 杨文中, 柯晓涛, 蒲学坤, 陈小龙 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团有限公司, 攀钢集团研究院有限公司