专利名称：直径559～711mm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法
技术领域：
本发明涉及无缝钢管制造方法，特别是直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法。
背景技术：
随着工业的发展，用于制造运输各种气体的大直径气瓶的无缝钢管的需求量也在逐步增加。车载大直径气瓶多数用于充装易燃、易爆介质，比如压缩天然气等，而且要反复充装，其使用温度为_40°C +60°C，因此对制造气瓶材料的要求十分严格，例如要求热处理后的组织要求为回火索氏体且晶粒度不大于8. 5级、屈强比不大于0.9等。其次，为了增加气瓶容重比和保证安全性，对制作气瓶的无缝钢管的表面质量、几何尺寸及公差等也提出了比常规气瓶管更苛刻的要求。然而，采用国标30CrMo或ASTM A519中4130钢，其淬透性较差，低温韧性不足。 其次，在制造方法方面，国内制管工艺难以完全满足直径559 711mm、壁厚16 30mm、长度Ilm的气瓶用无缝钢管的高尺寸精度需要。例如；大顶管工艺简单，生产的钢管尺寸大， 但产品几何尺寸精度差，生产效率低；皮尔格周期轧管工艺可以热轧生产直径559mm以上大直径气瓶管但生产效率低，几何尺寸精度和表面质量较差；拉拔扩管工艺制造的气瓶管虽然表面质量较高，可达到高纯气体气瓶用钢管的要求，但由于每道次扩径量不能太大，所以生产效率低，且由于塑性变形量小，热处理后组织粗大，产品低温韧性较差；国内江苏诚德钢管公司采用二次斜轧穿孔+均整工艺来生产大直径气瓶管。该工艺的优点是生产流程短，缺点是产品几何尺寸偏差大，且由于塑性变形量小，热处理后组织粗大，产品低温韧性较差。总之，现有的大直径无缝钢管的难以完全满足车载高压气瓶对高强高韧性、大规格、高尺寸精度、高生产效率的气瓶用无缝钢管的需要，尤其是直径559 711mm、壁厚16 30mm、长度Ilm的气瓶用无缝钢管的需要。
发明内容
为解决现有车载大直径高压气瓶用无缝钢管的不足，本发明的目的是提供一种直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法，满足车载气瓶运输天然气的需要，提高车载高压气瓶用无缝钢管在低温下的韧性和强度。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管，其中该钢管化学成分以重量百分比为0. 27% 0. 37% C、 0. 15 % 0. 35 % Si、0. 70 % 0. 95 % Mn、P 彡 0. 010 %、S 彡 0. 005 %，0. 80 % 1. 3 % Cr、0. 15 % 0. 50 % Mo、0. 2 % 0. 5 % Ni、0. 10 % 0. 3 % Cu、0. 020 0. 050 % Al、 V+Nb+Ti+B+Zr ^ 0. 15%，其余为铁及微量杂质元素。同时提供一种直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管的生产方法。本发明的有益效果是使用该工艺方法具体表现在1)合金设计以常规30CrMo钢为基础，保持C含量不变，提高Mn、Cr、Mo的含量，同时控制Al、V、Nb、Ti、B、Zr等元素的含量，以获得淬透性、强度及低温韧性等性能的良好匹配，完全可以满足车载大直径高压气瓶对高强度、高韧性和低屈强比等性能的要求；幻在生产车载大直径气瓶用无缝钢管方面， 采用两步轧管法首先由460PQF限动芯棒连轧管机组将连铸坯热轧成高精度荒管，然后再由720斜轧旋扩机组将荒管热轧成成品管。采用该种方法可以生产最大直径为711mm、壁厚16 30mm、长度Ilm的车载大直径高压气瓶用无缝钢管，钢管组织致密，晶粒细小，屈强低，低温冲击韧性优异，同时生产效率高，金属消耗小；幻该方法生产高压气瓶用无缝钢管不但产品规格大，而且几何尺寸精度高、生产效率高，适合大工业生产。
具体实施例方式结合实施例对本发明的直径559 71 Imm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法加以说明。本发明的直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管，该钢管化学成分以重量百分比为0. 27% 0. 37% C、0. 15% 0. 35% Si、0. 70 % 0. 95 % Mn、P^O. 010%, S 彡 0. 005%,0. 80% 1. 3% Cr、0. 15% 0. 50% Mo、0. 2% 0. 5% Ni、0. 10% 0. 3% Cu、0. 020 0. 050% Al、V+Nb+Ti+B+Zr ^ 0. 15%，其余为铁及微量杂质元素。所述直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管的生产方法具体包括以下步骤(a)炼钢和连铸圆坯炼钢采用大于40 %的高炉铁水+废钢按权利要求1配制原料，为降低钢中Al2O3夹杂，钢水采用Si-Ca-Ba进行脱氧处理，并经过LF精炼以及VD/RH真空处理；连铸圆坯时中间包钢水温度不得高于该钢液相线以上65°C，拉坯速度最大不超过3. Om/min ；(b)加热连铸圆坯加热温度1200°C 1250°C，加热时间4 6小时，严格控制燃烧碳氧比，即达到炉内保持为微还原气氛，保证连铸圆坯温度均勻，避免过热或过烧；(c)轧制荒管加热后的连铸圆坯先由穿孔机斜轧穿孔出毛管，毛管喷吹硼砂后送入460PQF限动芯棒连轧管机轧制成高精度荒管，荒管几何尺寸及公差控制范围为直径D377 506mm， 壁厚S32 56mm，长度8 11米，壁厚S公差控制在O +20% S，直径D公差控制在士
D，椭圆度不大于直径公差的80%，壁厚不均度不大于壁厚公差的80%，直线度1%0 ；(d)轧制成品管经无损探伤合格后，荒管转运到720斜轧旋扩机组进行二次热轧，加工顺序为加热、减壁扩径轧制、均整和定径，荒管加热温度控制在1100°c 1150°c范围内，加热炉炉气氛控制为微还原性气氛，荒管进入轧机前通过轧制芯棒的顶头对其内表面喷射氯化钠以去除氧化铁皮，减壁扩径轧制的壁厚压下率大于40%，扩径量控制在30 70%，均整量控制在2. 4 2. 6% ；热轧过程中对所用轧制工具进行进行水冷却，以提高和改善内外表面质量和几何尺寸精度；热轧钢管经过调质，淬火温度为880°C 910°C，油或水基淬火液冷却， 回火温度为610°C 690°C，空冷，制成品管。本发明的直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管成品管直径D为559 711mm，壁厚S为16. 8 30mm，长度9 12米，直径D的公差士0. 8 %，壁厚S公差O +20% S，椭圆度不大于直径公差的80 %，壁厚不均度不大于壁厚公差的80 %，直线度不大于0. 5%o ；热处理后得到回火索氏体组织且晶粒度不小于8. 5级，力学性能特征为屈服强度650 850MPa、拉伸强度750 950MPa、屈强比0. 84 0. 90、延伸率16 对％、-50°C 夏比冲击功V型全尺寸彡120J。实施例11、化学成分、规格和力学性能钢管化学成分设计控制范围为0.沘％ 0. 32%C,0. 15% 0. 35%Si,0. 70% 0. 90% Mn,P 彡 0. 010%,S 彡 0. 005%,0. 90% 1. 1% Cr、0. 20% 0. 25% Mo、0. 020% 0. 040% Al、V+Nb+Ti+B+Zr ^ 0. 15%，其余为铁。钢管规格及偏差要求和力学性能要求分别见表1、表2。表1钢管尺寸规格及偏差要求
权利要求
1.一种直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管，其特征是该钢管化学成分以重量百分比为0. 27% 0. 37% C、0. 15% 0. 35% Si、0. 70% 0. 95% Mn、P 彡 0. 010%, S 彡 0. 005%,0. 80% 1. 3% Cr、0. 15% 0. 50% Mo、0. 2% 0. 5% Ni、0. 10% 0. 3% Cu、0. 020 0. 050% Al,V+Nb+Ti+B+Zr ^ 0. 15%，其余为铁及微量杂质元素。
2.根据权利要求1所述的直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管的生产方法，该方法具体包括以下步骤(a)炼钢和连铸圆坯炼钢采用大于40%的高炉铁水+废钢按权利要求1配制原料，为降低钢中Al2O3夹杂， 钢水采用Si-Ca-Ba进行脱氧处理，并经过LF精炼以及VD/RH真空处理；连铸圆坯时中间包钢水温度不得高于该钢液相线以上65°C，拉坯速度最大不超过3. Om/min ；(b)加热连铸圆坯加热温度1200°C 1250°C，加热时间4 6小时，严格控制燃烧碳氧比，即达到炉内保持为微还原气氛，保证连铸圆坯温度均勻，避免过热或过烧；(c)轧制荒管加热后的连铸圆坯先由穿孔机斜轧穿孔出毛管，毛管喷吹硼砂后送入460PQF限动芯棒连轧管机轧制成高精度荒管，荒管几何尺寸及公差控制范围为直径D377 506mm，壁厚 S32 56mm，长度8 11米，壁厚S公差控制在O +20 % S，直径D公差控制在士 1 % D， 椭圆度不大于直径公差的80%，壁厚不均度不大于壁厚公差的80%，直线度1%0 ；(d)轧制成品管经无损探伤合格后，荒管转运到720斜轧旋扩机组进行二次热轧，加工顺序为加热、 减壁扩径轧制、均整和定径，荒管加热温度控制在1100°C 1150°C范围内，加热炉炉气氛控制为微还原性气氛，荒管进入轧机前通过轧制芯棒的顶头对其内表面喷射氯化钠以去除氧化铁皮，减壁扩径轧制的壁厚压下率大于40%，扩径量控制在30 70%，均整量控制在 2. 4 2. 6% ；热轧过程中对所用轧制工具进行水冷却，以提高和改善内外表面质量和几何尺寸精度；热轧钢管经过调质，淬火温度为880°C 910°C，油或水基淬火液冷却，回火温度为610°C 690°C，空冷，制成品管。
3.根据权利要求2所述的直径559 711mm车载高压气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征是所述成品管直径D为559 711mm，壁厚S为16. 8 30mm，长度9 12米，直径D 的公差士0. 8%，壁厚S公差O +20% S，椭圆度不大于直径公差的80%，壁厚不均度不大于壁厚公差的80%，直线度不大于0. 5%o ；热处理后得到回火索氏体组织且晶粒度不小于 8. 5级，力学性能特征为屈服强度650 850MPa、拉伸强度750 950MPa、屈强比0. 84 0. 90、延伸率16 M%、-50°C夏比冲击功V型全尺寸彡120J。
全文摘要
本发明提供一种直径559～711mm车载高压气瓶用无缝钢管，该钢管化学成分以重量百分比为0.27％～0.37％C、0.15％～0.35％Si、0.70％～0.95％Mn、P≤0.010％、S≤0.005％，0.80％～1.3％Cr、0.15％～0.50％Mo、0.2％～0.5％Ni、0.10％～0.3％Cu、0.020～0.050％Al、V+Nb+Ti+B+Zr≤0.15％，其余为铁及微量杂质元素。同时提供一种直径559～711mm车载高压气瓶用无缝钢管的生产方法。本发明有益效果是使用该方法的车载高压气瓶用无缝钢管具有合金淬透性、强度及低温韧性等性能的良好匹配，满足车载大直径高压气瓶对高强度、高韧性和低屈强比等性能的要求，生产最大直径为711mm、壁厚16～30mm、长度11m的车载大直径高压气瓶用无缝钢管，钢管组织致密，晶粒细小，屈强低，低温冲击韧性优异，同时生产效率高，金属消耗小。
文档编号C21D8/10GK102330030SQ20111031136
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者付乃民, 何彪, 姚家华, 岳世斌, 张俊萍, 张宝惠, 张建, 曹金荣, 王国亮, 白兴国, 肖功业, 袁清华, 赵庆权, 靳舜尧 申请人:天津钢管集团股份有限公司