一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，具体是一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法，按质量百分含量计，所述铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的化学组分包括：C：0.34～0.38％、Si：0.17～0.37％、Mn：1.60～1.70％、Cr：0.10～0.30％、N：0.007～0.010％、Al：0.02～0.05％、P≤0.015％、S≤0.010％、O≤20

【技术实现步骤摘要】
一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]37Mn作为一种中碳锰系气瓶用钢用途极为广泛，由于在其正火后性能不稳定，不能满足用户使用标准要求，因此通过加入微量合金元素以合理的工艺控制手段提高、稳定其性能是十分必要的。
[0003]中国专利申请CN103114258A公开了“一种含稀土的37Mn高压气瓶坯及其生产方法”，采用“高炉铁水
‑
铁水预处理
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转炉冶炼
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LF精炼
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VD真空脱气
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钙处理
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加入稀土
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大方坯连铸
‑
轧制200mm
×
200mm规格成品坯
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取样
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试样热处理
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检验”生产工艺制成。
[0004]中国专利申请CN105331885A公开了一种气瓶用钢37Mn圆坯的生产方法，高炉
→
顶底复吹转炉
→
LF精炼炉
→
VD真空炉
→
圆坯连铸机
→
检验
→
入库。生产气瓶用钢37Mn圆坯化学成分控制严格，整批供货均匀、波动小；采用顶底复吹技术，吹炼平稳，成分和温度命中率高；LF、VD精炼工序配有钢包全过程底吹氩及钢包喂丝设备，可以有效脱除钢中气体，降低钢中夹杂物含量，提高钢水纯净度；连铸工序采用结晶器电磁搅拌、低过热度浇注来保证圆坯质量。
[0005]中国专利CN105695659B公开了一种生产断面尺寸为的37Mn圆管钢铸坯质量控制方法。该方法包括转炉冶炼、LF炉精炼钢水、RH真空处理以及连铸钢水等步骤，首先，在钢水冶炼阶段按照合理的参数控制，提高了钢水的纯净度，并通过对钢液进行微钛处理，改善了其高温塑性，降低了钢种裂纹敏感性，随后在钢水浇注的过程中，采用结晶器电磁搅拌与凝固末端电磁搅拌相结合的方式，使得钢液成分和温度均匀化，坯壳均匀生长，铸坯凝固组织得到有效改善，疏松评级提高、等轴晶区域面积扩大、圆坯中心区域致密性得到有效提高，铸坯裂纹缺陷得到有效控制，表面无清理率得到提高改善，轧材质量控制良好且稳定。
[0006]中国专利CN105586531B公开了一种可有效控制37Mn圆管坯钢铸坯质量的生产方法，包括依次进行的转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理和连铸步骤；连铸步骤中，结晶器电磁搅拌参数为搅拌电流300～400A，频率2～4Hz；凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流100～250A，频率4.0～7.0Hz；过热度控制在20～35℃；拉速控制在0.75～0.90m/min；结晶器冷却控制在2400～2500L/min；二冷比水量控制在0.21～0.30L/kg钢。
[0007]中国专利CN107747041B公开了一种正火态锰系气瓶钢及其制备方法，所述气瓶钢按照质量百分比计所述气瓶钢的组成包括：C 0.36～0.40％，Si 0.17～0.37％，Mn 1.55～1.70％，Cr≤0.25％，Mo≤0.10％，V≤0.05％，S≤0.005％，P≤0.015％，N 40～100ppm，余量为Fe。所述正火态锰系气瓶钢及其制备方法使用“转炉+精炼(LF+VD)+连铸”的生产工艺，在气瓶钢中加入Cr、Mo、V和N元素，通过精炼过程中合理的造渣制度，显著提高并稳定气瓶钢在正火态下的屈服强度及冲击韧性，节约后续热处理成本。
[0008]上述专利申请所公开气瓶用钢的成分与本专利技术不同，最后能达到的性能也不相同。本专利技术的气瓶用钢给出其成分、低倍、夹杂物、性能要求等具体指标数值，还公开了生产此类钢种的生产方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于，提供了一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢及其制备方法，本专利技术钢种通过向中碳锰钢中加入Cr、Mn、N、Al元素，制定合适的连铸、轧制工艺，提高了钢材的正火后性能，保证了气瓶的屈服强度、低温冲击韧性、断后伸长率、满足用户要求。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0011]一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢，按质量百分含量计，所述铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的化学组分包括：C：0.34～0.38％、Si：0.17～0.37％、Mn：1.60～1.70％、Cr：0.10～0.30％、N：0.007～0.010％、Al：0.02～0.05％、P≤0.015％、S≤0.010％、O≤20
×
10
‑4％，H≤2
×
10
‑4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。
[0012]本专利技术中，所述铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的低倍组织级别均≤1.0级；钢中夹杂物细系≤1.0级、粗系≤1.0级；力学性能：抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥520MPa，A≥16，
‑
20℃冲击功KV2≥27J。
[0013]Cr的主要作用：提高钢的淬透性能，使钢具有良好的综合力学性能。在原气瓶钢中Cr作为残余元素控制，实际以0.10～0.30％为宜。同时，Cr和Fe形成连续固溶体，与C形成多种碳化物，Cr的复杂如碳化物(Cr，Fe)23C6可以提高钢的强度，以弥补正火处理后导致的气瓶强度偏低。
[0014]N的主要作用：N能部分溶于铁中，有固溶强化和提高淬透性的作用，在铁素体中可促使A形成，可减小晶粒粗化倾向，改善钢的韧性和淬透性。但N含量不宜过高，要控制与其他合金元素生成氮化物的可能，形成非金属夹杂。气瓶钢中将N的质量百分含量实际控制为0.007～0.010％。
[0015]Al的作用：作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，脱氧能力比硅、锰强得多。Al在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性。
[0016]本专利技术还提供了一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0017]电炉/转炉冶炼
→
LF炉精炼+VD/RH真空脱气处理
→
连铸
→
热送/缓冷
→
轧制成材
→
正火处理
→
检验。
[0018]优选地，所述电炉/转炉冶炼：
[0019]冶炼过程造好泡沫渣、均匀脱碳，终渣碱度控制在2.8～3.4，出钢终点C≥0.10％，P≤0.015％，残余元素含量符合标准要求；出钢温度：1620～1680℃。
[0020]优选地，所述LF炉精炼：
[0021]控制炉渣碱度大于3.0，加强脱硫操作，白渣取样分析。
[0022]优选地，所述VD/RH真空脱气处理：保证真空纯处理时间≥12分钟，软吹时间≥10分钟。
[0023]优选地，所述轧制成材：采用以上坯型轧制，预热段500～1000℃，加热1段1050～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢，其特征在于，按质量百分含量计，所述铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的化学组分包括：C：0.34～0.38％、Si：0.17～0.37％、Mn：1.60～1.70％、Cr：0.10～0.30％、N：0.007～0.010％、Al：0.02～0.05％、P≤0.015％、S≤0.010％、O≤20
×
10
‑4％，H≤2
×
10
‑4％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢，其特征在于，所述铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的低倍组织级别均≤1.0级；钢中夹杂物细系≤1.0级、粗系≤1.0级；力学性能：抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥520MPa，A≥16，
‑
20℃冲击功KV2≥27J。3.一种铬氮微合金化中碳锰系气瓶用钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：电炉/转炉冶炼
→
LF炉精炼+VD/RH真空脱气处理
→
连铸
→
热送/缓冷
→
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利平，郑艳，姜丽，李浩秋，戈文英，马传庆，刘兵，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：