[发明专利]一种含稀土高强高韧气瓶用无缝钢管及其生产方法

说明书

一、所属技术领域：

本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土高强高韧气瓶用无缝钢管及其生产方法。

二、背景技术：

高压气瓶是一种可重复充装的移动式钢瓶，公称压力一般为10～30MPa甚至更高，用于盛装高压气体或液化天然气。制造无缝气瓶有两种方法，一种是用钢坯通过热冲压拉伸并收口成型法；另一种是用无缝钢管做坯料通过热旋压收口成型法。用无缝钢管制造高压气瓶，具有成本低、质量好等优点。

近年来高压气瓶向着高压、轻量化方向发展，要求材质具有强度高、韧性好、工艺成型性能优良等特点，以保证使用的安全性及可靠性，这就对无缝钢管的强度和韧性提出更高的要求，但高强度和高韧性这两个技术指标间顾此失彼，相互矛盾。为此，特开发了高强高韧气瓶用无缝钢管，该材料的应用可有效解决这一矛盾。

在中国的发明专利文献中未见该类无缝钢管及其制造方法的记载，在国内外书刊杂志上也未见报道。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种杂质元素含量低、残余应力小、强度高、韧性好、工艺性能优良的含稀土高强高韧气瓶用无缝钢管及其生产方法。

本发明的目的是这样实现的：

将重量百分比90％的高炉铁水与10％的优质废钢作为原料。

以下述工艺流程进行生产：首先对上述高炉铁水进行预处理，然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼完成后进入VD工位进行真空脱气处理，再进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对连铸管坯进行加热，对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管，对轧管进行定径后送入冷床冷却，然后实施锯切，对切好的钢管进行热处理，然后进行矫直，最后经水压试验和探伤检测，合格者即为气瓶用无缝钢管成品。

其工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→管坯加热→穿孔→轧管→定径→冷却→锯切→热处理→矫直→水压试验→探伤。

连铸圆管坯的生产过程如下所述：

1、将高炉铁水经预处理，使得铁水中的含S量(重量百分比)降低到0.010％以下。

2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉，加入(重量百分比)10％优质废钢，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块。

3、在LF炉进行精练：精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作。

4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按预定加入量喂入稀土丝。

5、进行VD真空处理：真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13分钟。

6、喂入定长硅钙丝，喂丝后进行8-10分钟吹Ar；将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺；控制钢水过热度；铸坯经过矫直后，火焰切割为圆管坯。

对管坯进行化学成分化验，管坯的化学成分应符合下述要求(重量百分比％)：C0.10-0.15；Si 0.10-0.30；Mn 0.90-1.20；P≤0.020；S≤0.010；Cr 0.90-1.20；Mo 0.10-0.30；Ni0.40-0.70；V 0.06-0.20；Ti 0.01-0.03；Al 0.005-0.030；稀土元素RE0.0005-0.0100；余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。

所述稀土元素RE为Ce、La的混合稀土金属，它们的重量百分比分别为：Ce 67％、La 33％。

加入稀土元素能够起到改善非金属夹杂物形态、强化晶界和细化晶粒等作用，从而取得细晶强化和提高冲击韧性的效果。

将成分化验合格及硫印不大于2.0级的连铸圆管坯进行制管，制管过程如下：

将管坯放入加热炉进行加热，连续检查并控制好加热炉预热段、加热段、均热段等各段的温度，各段温度的控制范围见表1；

表1环形加热炉各段温度控制(℃)