34CrMo4气瓶用钢及其生产方法
【专利摘要】本发明属于冶金【技术领域】，尤其涉及一种34CrMo4气瓶用钢及其生产方法。本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢，其重量百分比组分为：C：0.33～0.36％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.65～0.85％、Mo：0.15～0.30％、Cr：0.90～1.10％、Als：0.015～0.050％、P≤0.011wt％、S≤0.004％、H≤0.00020％，余量为Fe和不可避免的杂质。所得34CrMo4钢中，其杂质含量低，P≤0.011wt％，S≤0.004wt％，此外，本发明实现板坯连铸生产34CrMo4钢。
【专利说明】34CrM〇4气瓶用钢及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金【技术领域】，尤其涉及一种34CrM〇4气瓶用钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 34CrM〇4气瓶用钢属压力容器类产品，其对钢中硫、磷、氢等均有严格要求。目前， 该产品主要采用转炉-炉外精炼-方坯连铸-轧制-冲压成型的流程，随着汽车减重要求 的提出，原来车辆采用的无缝气瓶已逐渐有被热轧板材焊瓶替代的趋势，在此大环境下，采 用板坯（铸坯宽厚比大于3的即称板坯，相同性能的34CrM 〇4气瓶用钢，板坯较方坯质量更 轻）流程生产34CrM〇4等气瓶用钢也将是整个气瓶用钢行业的一个发展趋势。
[0003] 34CrM〇4瓶用钢属于中高碳合金钢，其热裂性敏感，易在连铸过程发生表面裂纹， 板坯由于断面较方坯大，裂纹更难控制；其次由于碳及合金含量高，易发生偏析；另外，由 于作为车载气瓶用钢，其对抗H 2S性能有较高要求，这就对硫含量提出了较为严格的要求， 同时，为避免在成型过程以及使用过程发生冷裂，其对钢中的P含量也有严格控制。这都加 大了板坯工艺生产34CrMo4气瓶用钢的难度，现有文献中，鲜有采用板坯流程生产34CrMo4 气瓶用钢的报道。
[0004] 《现代冶金》杂志（2009年4月，第37卷第2期，P17-20页）报道了轧制气瓶用 34CrM〇4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、Μη、 Cr、Mo的控制进行介绍，并且其公开了轧制200_^20〇111111，230\23〇111111大规格34〇]\1〇4气 瓶用连铸坯，可见其生产工艺主要为方坯连铸工艺。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢，其钢成分中：P彡0.011wt%，S彡0.004wt%。
[0006] 本发明的技术方案：
[0007] 本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢，其重量百分比组分为：C :0. 33?0. 36%、Si : 0. 15 ?0. 35%、Mn :0. 65 ?0. 85%、Mo :0. 15 ?0. 30%、Cr :0. 90 ?1. 10%、Als :0. 015 ? 0.050%、？彡0.01^^%、5彡0.004%、!1彡0.00020%，余量为？6和不可避免的杂质。
[0008] 优选的，上述34CrMo4气瓶用钢，其重量百分比组分为：
[0009] C：0. 34-0. 35 %, Si ：0. 24-0. 26 %, Μη ：0. 81-0. 82 %, Mo ：0. 24-0. 27 %,Cr： 0· 97-0. 99%、Als :0· 030-0. 035%、Ρ 彡 0· 011wt%、S 彡 0· 004wt%、H 彡 0· 00020%。
[0010] 本发明还提供了上述34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0011] 1)转炉吹炼：转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为：C :0.05-0. 10%、Μη: 0· 01-0. 03%、Ρ彡0· 007%、S彡0· 005% ;钢水温度在1670 - 1690°C ;然后出钢时进行 合金化，使得在该步骤得到的钢水中，以钢水总重量计：C :0. 28-0. 32%、Si :0. 10-0. 15%、 Μη ：0. 55-0. 65%, Cr ：0. 85-0. 95%,Als ：0. 030-0. 035wt% ；
[0012] 2)钢包精炼：精炼终渣组成按重量百分比控制为：Si02彡15. 0%、CaO :50. 0? 60. 0%、A1203 :15· 0 ?30. 0%、Mg0 :4· 0 ?9. 0%、Fe0+Mn0 彡 2. 0%、S 彡 0· 005% ;钢水温 度为 1610 ?1625°C ;
[0013] 3)真空精炼及合金微调处理：使用该步骤获得的钢水中，以钢水总重量计：C : 0. 32-0. 37 %, Si ：0. 15-0. 35 %, Μη ：0. 65-0. 85 %, Mo ：0. 15-0. 30 %, Ρ ^ 0. 010 %, Als ： 0. 03-0. 05 %, S ^ 0. 008wt %, Cr ：0. 90-1. 05 %, Η ^ 0. 0002 % ；
[0014] 4)钙处理：采用铝钙线，喂入量为0. 10?0. 12kg/t钢，其中铝钙线成分为：含 55?57wt %的钙，其余为铝及其它微量元素；
[0015] 5)连铸：连铸工序中，采用板坯连铸，控制铸坯拉速在0.7?lm/min，连铸获得 34CrMo4气瓶用钢坯。
[0016] 进一步，所述的34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，步骤3中控制钢水重量百分 比组成为：C :0· 34-0. 35 %、Si :0· 24-0. 26 %、Μη :0· 81-0. 82 %、Mo :0· 24-0. 27 %、Cr : 0· 97-0. 99%、Als :0· 030-0. 035%、P 彡 0· 011wt%、S 彡 0· 004wt%、H 彡 0· 00020%。
[0017] 优选的，步骤1)中，在出钢至1/3时进行合金化，出钢至2/3时加完合金。
[0018] 优选的，步骤2)中，所得精炼终渣组成按重量百分比控制位上述范围的方法为： 在钢包内加入活性石灰、缓释脱氧剂和萤石进行精炼，每吨钢中的加入量分别为：6?8kg 活性石灰、lkg缓释脱氧剂和1?1. 5kg萤石。
[0019] 其中，步骤2)中缓释脱氧剂的成份为：Si02彡5. 0 %、CaO :45· 0?60. 0 %、 A1203:15. 0 ?25. 0 %、MA1:6 % ?10. 0 %，其余为 CaF2 及 S、P、Ti02 微量成分。
[0020] 优选的，步骤5)中，连铸过程中，采用轻压下、二冷模式，且采用中碳低合金钢（含 碳量为〇. 25% -0. 6 %，合金含量5 %以内的钢称为中碳低合金钢）作为保护渣。
[0021] 更优选的，步骤5)中，轻压下采用2-5(优选3mm)压下量模式，二冷采用弱冷模 式；采用恒速浇注。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] 该方法从铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、炉后回磷、精炼脱硫、连铸工艺控制入手， 以达到稳定生产合格34CrMo4气瓶用钢的目的，所得34CrMo4气瓶用钢中P彡0. Ollwt%， S < 0. 004wt%。本发明实现板坯连铸生产34CrMo4钢，本发明的方法可稳定、批量地生产 34CrMo4 钢。
【具体实施方式】
[0024] 本发明提供一种34CrMo4气瓶用钢，其重量百分比组分为：C0. 33?0. 36%、 SiO. 15 ?0. 35 %、MnO. 65 ?0. 85 %、M〇0. 15 ?0. 30 %、CrO. 90 ?1. 10 %、AlsO. 015 ? 0· 050%、P彡0· Ollwt%、S彡0· 004%、H彡0· 00020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0025] 优选的，上述34CrMo4气瓶用钢，其重量百分比组分为：
[0026] C0. 34-0. 35%,SiO. 24-〇. 26%,MnO. 81-0. 82%,M〇0. 24-0. 27%,CrO. 97-0. 99%, Als (酸溶铝含量）0· 030-0· 035%、P 彡 0· Ollwt%、S 彡 0· 004wt%、H 彡 0· 00020%。
[0027] 本发明还提供了上述34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0028] 1)转炉吹炼：转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为：C0. 05-0. 10 %、 Μη0· 01-0. 03%、P 彡 0· 007%、S 彡 0· 005% ;钢水温度在 1670 - 1690°C ;然后出钢时进 行合金化，使得在该步骤得到的钢水中，以钢水总重量计：C0. 28-0. 32%、SiO. 10-0. 15%、 MnO. 55-0. 65%,CrO. 85-0. 95%,AlsO. 030-0. 035wt% ；
[0029] 2)钢包精炼：所得精炼终渣组成按重量百分比控制为：Si02彡15. 0%、CaO : 50. 0 ?60. 0%、Al2〇3 :15· 0 ?30. 0%、Mg0 :4· 0 ?9. 0%、Fe0+Mn0 彡 2. 0%、S 彡 0· 005%; 钢水温度为1610?1625°C ;
[0030] 3)真空精炼及合金微调处理：使用该步骤获得的钢水中，以钢水总重量 计：C0.32-0.37 %、Si0.15-0.35 %、Μη0·65-0·85 %、Μο0·15-0·30 %、P 彡 0.010 %、 AlsO. 03-0. 05%, S ^ 0. 008wt%,Cr0. 90-1. 05%,H ^ 0. 0002% ；
[0031] 4)钙处理：采用铝钙线，喂入量为0. 10?0. 12kg/t钢，其中铝钙线成分为：含 55?57wt%的钙，其余为铝及其它微量元素；本发明中，钙处理不以脱硫为目标，只为改变 钢中硫化物形态一由一般形态改变为球状硫化物；
[0032] 5)连铸：连铸获得34CrMo4气瓶用钢坯，连铸工序中，采用板坯连铸，控制铸坯拉 速在 0· 7 ?lm/min。
[0033] 本发明中，步骤1采用半钢深脱硫（脱后硫彡0. 005% )，脱硫后拔净脱硫渣，扒渣 结束后裸露液面> 90 %，同时将罐口附近的残余脱硫渣进行拨出，扒渣结束后不加蛭石或 增碳剂覆盖，避免造成增硫。
[0034] 优选的，步骤1中，在出钢至1/3时进行合金化，出钢至2/3时加完合金。
[0035] 优选的，步骤2中，所得精炼终渣组成按重量百分比控制位上述范围的方法为：在 钢包内加入活性石灰、缓释脱氧剂和萤石进行精炼，每吨钢中的加入量分别为：6?8kg活 性石灰、lkg缓释脱氧剂和1?1. 5kg萤石。该步骤中，采用其他方式只要控制精炼终渣在 上述范围即可。
[0036] 其中，步骤2中缓释脱氧剂的成份为：Si02< 5. 0%、Ca0:45. 0?60. 0%、A1203 : 15.0?25.0%、麻1(金属铝）：6%?10.0%，其余为0&?2及3、？、110 2等微量成分。
[0037] 优选的，步骤5)中，连铸过程中，采用轻压下、二冷模式，且采用中碳低合金钢作 为保护渣。采用中碳低合金钢保护渣，保证结晶器液面无暴露，并均匀覆盖。
[0038] 更优选的，步骤5)中，轻压下采用3mm压下量模式，二冷采用若冷模式；采用恒速 浇注。
[0039] 本发明中，所述钢包精炼是在具备加热功能的LF炉中进行。所述真空精炼为真空 循环脱气法（RH)。
[0040] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0041] 实施例1
[0042] 以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水，其中，该半钢按重量百分 比计包含3. 4%的C、0. 04%的Μη、0. 068%的P、0. 002%的S、0. 04%的V以及痕迹量的Cr、 Si和Ti，余量为铁和不可避免的杂质。
[0043] 具体生产步骤为：
[0044] (1)将235吨上述半钢加入220吨（公称容量）的顶底复吹转炉中，利用顶底复吹 转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水；当钢水初炼到C含量为0. 051wt %、Mn含量为 0· 033wt%、P含量为(λ 0060wt%、S含量为(λ 0052wt%、温度为1672°C时，开始稠渣向钢包 中出钢；
[0045] (2)出钢至1/3加入合金，每吨钢水中，依次加入4. 5kg铝铁合金（Fe-Al，铝含 量为 40 重量％ )、3· 5kg Fe-Si(FeSi75A10. 5, Si 含量为 75%，A1 含量为 10. 5% )、10kg/ Fe-Mn(FeMn74C7.5, Μη 含量为 74%，C 含量 7.5% )、18kg Fe-Cr(FeCr55C10.0, Cr 含量 为55%，C含量为10%)、4· 6kg Fe-Mo (Mo含量为60重量％)进行合金化，出钢至2/3时 加完合金，此时钢水成分组成为：以钢水总重量计：C :0. 28-0. 32%、Si :0. 10-0. 15%、Μη : 0. 55-0. 65%, Cr ：0. 85-0. 95%,Als ：0. 030-0. 035wt% ；
[0046] (3)在LF炉中对上述钢水进行脱硫精炼，向钢包内加入6. 1kg活性石灰（每吨钢 水计）和1. lkg CaF2 (每吨钢水计）以及lkg缓释脱氧剂（每吨钢水计），精炼终渣组成按 重量百分比控制为^02彡15.0%工&0 :50.0?60.0%41203:15.0 ?30.0%、]\%0:4.0? 9. 0%、Fe0+Mn0 彡 2. 0% ;出站 S :0· 004%，温度 1620°C ;
[0047] (4)对LF精炼后的钢水进行真空脱Η及合金微调处理，出站钢水成分为C: 0. 35wt %>Si:0. 25wt %>Mn:0. 80wt %>M〇:0. 25wt %>P:0. 009wt %>Als:0. 03wt %> S:0. 004wt%、Cr:0. 95wt%、H :0. 00015%，余量为铁和不可避免的杂质；
[0048] (5)真空处理结束后对钢液进行钙处理，采用铝钙线（含55?57wt %的钙，其余 为错及其它微量元素），喂入量为〇· 12kg/t钢水；
[0049] (6)连铸工序采用中碳低合金钢保护渣；工作拉速控制在0· 80?0· 82m/min ;二 冷采用弱冷模式；轻压下采用3mm压下量模式；最终获得断面为230 X 1400mm的34CrMo4板 坯。
[0050] 所制得的 34CrMo4 钢成分为 C :0· 35wt %、Si :0· 24wt %、Μη :0· 81wt %、Mo : 0· 26wt%、P:0. 010wt%、Als :0· 035wt%、S :0· 004wt%、Cr :0· 98wt%、H :0· 00015% 以及余 量的Fe和不可避免的杂质。
[0051] 实施例2
[0052] 以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水，其中，该半钢按重量百分 比计包含3.2%的(：、0.03%的]?11、0.058%的？、0.0015%的3、0.038%的￥以及痕迹量的 Cr、Si和Ti，余量为铁和不可避免的杂质。
[0053] 具体生产步骤为：
[0054] (1)将240吨上述半钢加入220吨（公称容量）的顶底复吹转炉中，利用顶底复吹 转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水。当钢水初炼到C含量为0. 061wt%、Μη含量 为0· 031wt%、P含量为0· 0065wt%、S含量为0· 0050wt%、温度为1682°C时，开始稠渣向钢 包中出钢；
[0055] (2)出钢至 1/3 加入合金，依次加入 4. 3kg/t 钢水 Fe-Al (FeA140)、3. 6kg/ t 钢水 Fe-Si(FeSi75A10.5_B)、9.8kg/t 钢水 Fe_Mn(FeMn74C7.5)、18.1kg/t 钢水 Fe-Cr(FeCr55C10. 0)、4. ekg/^gFe-Mc^FeMoeO)进行合金化，出钢至 2/3 时加完合金，此 时钢水成分组成为：以钢水总重量计：C :0. 28-0. 32%、Si :0. 10-0. 15%、Μη :0. 55-0. 65%、 Cr ：0. 85-0. 95%,Als ：0. 030-0. 035wt% ；
[0056] (3)在LF炉中对上述钢水进行脱硫精炼，向钢包内加入6. 7kg活性石灰（每吨钢 水计）和1. 5kg CaF2 (每吨钢水计）以及lkg缓释脱氧剂（每吨钢水计），精炼终渣组成按 重量百分比控制为^02彡15.0%工&0 :50.0?60.0%41203:15.0 ?30.0%、]\%0:4.0? 9. 0%、Fe0+Mn0 彡 2. 0% ;出站 S :0· 0035%，温度 1610°C ;
[0057] (4)对LF精炼后的钢水进行真空脱Η及合金微调处理，出站钢水成分为C:
【权利要求】
1.34CrMo4气瓶用钢，其特征在于，其重量百分比组分为：C:0. 33?0. 36%、Si : 0. 15 ?0. 35%、Mn :0. 65 ?0. 85%、Mo :0. 15 ?0. 30%、Cr :0. 90 ?1. 10%、Als :0. 015 ? 0· 050%、P彡0· 011wt%、S彡0· 004%、H彡0· 00020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述的34CrM〇4气瓶用钢，其特征在于，其重量百分比组分为：C : 0. 34-0. 35%,Si ：0. 24-0. 26%,Μη ：0. 81-0. 82%,Mo ：0. 24-0. 27%,Cr ：0. 97-0. 99%,Als ： 0. 030-0. 035%、P 彡 0. 011wt%、S 彡 0. 004wt%、H 彡 0. 00020%。 3. 34CrMo4气瓶用钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 转炉吹炼：转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为：C :0. 05-0. 10 %、Μη : 0. 01-0. 03%、Ρ彡0. 007%、S彡0. 005% ;钢水温度在1670 - 1690°C ;出钢时进行合金 化，所得钢水重量百分比组分为：C :0· 28-0. 32%、Si :0· 10-0. 15%、Μη :0· 55-0. 65%、Cr : 0. 85-0. 95%,Als ：0. 030-0. 035wt% ； 2) 钢包精炼：精炼终渣组成按重量百分比控制为：Si02< 15.0 %、CaO :50.0? 60. 0%、A1203 :15. 0 ?30. 0%、Mg0 :4. 0 ?9. 0%、Fe0+Mn0 彡 2. 0%、S 彡 0· 005% ;钢水温 度为 1610 ?1625°C ; 3) 真空精炼及合金微调处理：使用该步骤获得的钢水中，所得钢水重量百分比组分 为：C :0· 32-0. 37%、Si :0· 15-0. 35%、Μη :0· 65-0. 85%、Mo :0· 15-0. 30%、P 彡 0· 010%、 Als ：0. 03-0. 05%, S ^ 0. 008wt%,Cr ：0. 90-1. 05%, H ^ 0. 0002% ； 4) 钙处理：采用铝钙线，喂入量为0. 10?0. 12kg/t钢，其中铝钙线成分为：含55? 57wt %的钙，其余为铝及其它微量元素； 5) 连铸：连铸工序中，采用板坯连铸，控制铸坯拉速在0. 7?lm/min，连铸获得 34CrMo4气瓶用钢。
4. 根据权利要求3所述的34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 转炉吹炼：转炉吹炼时控制吹炼终点的组分重量为：C :0. 05-0. 10 %、Μη : 0. 01-0. 03%、Ρ彡0. 007%、S彡0. 005% ;钢水温度在1670 - 1690°C ;出钢时进行合金 化，所得钢水重量百分比组分为：C :0· 28-0. 32%、Si :0· 10-0. 15%、Μη :0· 55-0. 65%、Cr : 0. 85-0. 95%, Als ：0. 030-0. 035wt% ； 2) 钢包精炼：精炼终渣组成按重量百分比控制为：Si02彡15.0%、CaO :50.0? 60. 0%、A1203 :15· 0 ?30. 0%、Mg0 :4· 0 ?9. 0%、Fe0+Mn0 彡 2. 0%、S 彡 0· 005% ;钢水温 度为 1610 ?1625°C ; 3) 真空精炼及合金微调处理：使用该步骤获得的钢水中，所得钢水重量百分比组分 为： C ：0. 34-0. 35 %, Si ：0. 24-0. 26 % , Μη ：0. 81-0. 82 %, Mo ：0. 24-0. 27 %, Cr ： 0. 97-0. 99%,Als ：0. 030-0. 035%,P ^ 0. 011wt%,S ^ 0. 004wt%,H ^ 0. 00020% ； 4) 钙处理：采用铝钙线，喂入量为0. 10?0. 12kg/t钢，其中铝钙线成分为：含55? 57wt %的钙，其余为铝及其它微量元素； 5) 连铸：连铸工序中，采用板坯连铸，控制铸坯拉速在0. 7?lm/min，连铸获得 34CrMo4气瓶用钢。
5. 根据权利要求3或4所述的34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，其特征在于，步骤2)中， 所得精炼终渣组成按重量百分比控制为上述范围的方法为：在钢包内加入活性石灰、缓释 脱氧剂和萤石进行精炼，每吨钢中的加入量分别为：6?8kg活性石灰、lkg缓释脱氧剂和 1?1. 5kg萤石。
6. 根据权利要求5所述的34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，其特征在于，所述缓释脱氧剂 的成份为：Si0 2 彡 5. 0%、CaO :45· 0 ?60. 0%、A1203 :15· 0 ?25. 0%、MAI :6%?10. 0%， 其余为 CaF2、S、P 和 Ti02。
7. 根据权利要求3?6任一项所述的34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，其特征在于，步骤 5)中，连铸过程中，采用轻压下、二冷模式，且采用中碳低合金钢作为保护渣。
8. 根据权利要求7所述的34CrM〇4气瓶用钢的生产方法，其特征在于，轻压下采用 2_5mm压下量模式，二冷米用弱冷模式。
【文档编号】B22D11/16GK104120352SQ201410369474
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】周伟, 徐涛, 曾建华, 龚洪君, 杜利华, 杨晓东, 干雄, 朱鹏 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司