CN103643116B - 一种焊接气瓶及其热轧钢板的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺，包括依次进行的炼钢、连铸、加热连铸坯、热轧、卷取，在炼钢步骤中，控制钢水中的S含量≤0.015％、Si含量≤0.10％并进行Ca处理，以重量百分比计，所得钢水的化学成分为C：0.13～0.18％、Si≤0.10％、Mn：0.70～1.10％、P≤0.020％、S≤0.015％、Als：0.015～0.10％、Ti:0.01～0.02％以及余量的Fe和不可避免的杂质；在加热连铸坯步骤中，控制预热段温度≤1000℃、加热段温度为1320～1340℃、均热段温度为1300～1320℃、出钢温度为1200～1250℃；在热轧的步骤中，控制精轧入口温度为950～1050℃，精轧出口温度为840～890℃；在卷取步骤中，当钢的碳含量为0.13～0.15％时，控制卷取温度为610～630℃；当钢的碳含量为0.16～0.18％时，控制卷取温度为640～660℃。

Description

一种焊接气瓶及其热轧钢板的制造工艺

技术领域

本发明涉及工程材料技术领域，更具体地讲，涉及一种容积变形率高的焊接气瓶及其热轧钢板的制造工艺。

背景技术

随着我国石油工业的发展和人民生活水平的日益提高，家用瓶装液化石油气广泛进入城乡千家万户，其中，YSP-l5型液化石油气钢瓶的80％以上是由HP295热轧钢板制作的焊接气瓶。焊接气瓶属于二类压力容器，其性能的好坏直接关系着用户的安全，因此，国家标准对焊接气瓶的各项性能进行了严格的规定，用HP295热轧钢板制作的焊接气瓶除了必须满足所要求的各项力学性能外，焊接气瓶还需进行严格的抽检水压***试验合格后才能投放市场。当焊接气瓶进行水压试验时，其破裂时的容积变形率是指***时气瓶的容积增加量与试验前气瓶的水容积之比。

这是因为，充装液化石油气的焊接气瓶一般使用在餐馆和厨房等高温环境中，焊接气瓶在使用过程中遇到高温时，瓶内压力会升高，如果气瓶的容积小于标准值，其变形余量小，易发生***事故，因此要求焊接气瓶必须进行水压***试验并且容积变形率需大于10％，以确保焊接气瓶具有足够的安全储备量。

目前，对焊接气瓶容积变形率进行研究的文献较少，现有技术中主要是从结构形状方面即如何选取适宜的长径比范围来提高钢瓶的容积变形率，或是研究热处理和材料硬度对液化气钢瓶容积变形率的影响，并没有涉及通过改进热轧钢板的制造工艺来提高焊接气瓶容积变形率的技术。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的在于提供一种通过改善热轧钢板的性能来提高焊接气瓶容积变形率的方法并提供一种具有较高容积变形率的焊接气瓶

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺，所述制造工艺包括依次进行的炼钢、连铸、加热连铸坯、热轧、卷取，其中，在炼钢的步骤中，控制钢水中的S含量≤0.015％、Si含量≤0.10％并进行Ca处理，其中，以重量百分比计，所得钢水的化学成分为C：0.13～0.18％、Si≤0.10％、Mn：0.70～1.10％、P≤0.020％、S≤0.015％、Als：0.015～0.10％、Ti:0.01～0.02％以及余量的Fe和不可避免的杂质；在加热连铸坯的步骤中，控制预热段温度≤1000℃、加热段温度为1320～1340℃、均热段温度为1300～1320℃、出钢温度为1200～1250℃；在热轧的步骤中，控制精轧入口温度为950～1050℃，精轧出口温度为840～890℃；在卷取的步骤中，当钢的碳含量为0.13～0.15％时，控制卷取温度为610～630℃；当钢的碳含量为0.16～0.18％时，控制卷取温度为640～660℃。

根据本发明的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺的一个实施例，在炼钢的步骤中，通过喂入Ca-Fe包芯线进行Ca处理。

根据本发明的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺的一个实施例，所述热轧钢板的厚度为3～3.5mm。

根据本发明的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺的一个实施例，所述热轧钢板的延伸率≥30％，断面收缩率≥60％。

本发明还提供了一种焊接气瓶，所述焊接气瓶由上述任一项所述的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺制造的热轧钢板加工而成。

根据本发明的焊接气瓶的一个实施例，所述焊接气瓶的容积变形率大于15％。

本发明通过控制转炉炼钢工艺，使热轧钢板的硫化物夹杂物和硅酸盐夹杂物呈球状或短条状分布；同时通过控制热轧时的加热温度、精轧入口温度和精轧出口温度，以及不同碳含量下的卷取温度，使3.0～3.5mm厚度的热轧钢板具有较高的延伸率和断面收缩率。并且，用本发明的方法生产的热轧钢板制作的焊接气瓶具有较高的容积变形率，提高了焊接气瓶在实际使用过程中的安全性。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺。在本发明中，若没有例外的表述，则所涉及的百分比均为质量百分比。

现有技术中，对热轧钢板制作的焊接气瓶进行抽检水压***试验时，常会出现焊接气瓶的容积变形率＜10%的情况，若焊接气瓶的容积变形率达不到大于10％的标准要求，则该批气瓶被判为不合格，不能投放市场使用，因此造成了材料、人工等的浪费。由于焊接气瓶进行水压***试验时的破裂一般是延性破裂，而延性破裂的主要特征之一是破裂之前材料和结构要产生较大的塑性变形，本发明正是基于该点发现，提供一种通过改进热轧钢板的转炉冶炼和热轧轧制生产工艺的方法，进行达到提高热轧钢板的延伸率和断面收缩率的目的，并进一步保证气瓶具有足够的塑性储备，从而保证热轧钢板制作的焊接气瓶的容积变形率达到15%以上。

根据本发明示例性实施例的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺包括依次进行的炼钢、连铸、加热连铸坯、热轧、卷取的步骤。本发明主要是在炼钢、加热连铸坯、热轧、卷取等步骤中进行改进，具体如下：

首先，在转炉炼钢的步骤中，控制钢水中的S含量，并将S含量控制在0.015％以下，以减少钢中硫化物夹杂。同时控制钢水中的Si含量在0.10％以下，以减少钢中条状硅酸盐夹杂。并在LF炉炼钢的过程中，对钢水进行Ca处理，以使钢中的长条状硫化物夹杂变为球状或短条状的夹杂物，优选地，通过喂入Ca-Fe包芯线进行Ca处理。并且，以重量百分比计，冶炼所得钢水的化学成分为C：0.13～0.18％、Si≤0.10％、Mn：0.70～1.10％、P≤0.020％、S≤0.015％、Als：0.015～0.10％、Ti:0.01～0.02％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

由于钢中硫化物夹杂和硅酸盐夹杂的形态和大小对钢板的延伸率和断面收缩率影响较大，进而影响热轧钢板和焊接气瓶的塑性变形。如果钢中的S含量和Si含量较高，则钢中存在的较多集中分布的条状硫化物夹杂和硅酸盐夹杂将会分割钢板基体并破坏钢板基体的连续性，将严重影响钢板的塑性和韧性，进而降低钢板的延伸率和断面收缩率。则当热轧钢板制作的焊接气瓶发生塑性变形时，在条状夹杂物的周围将萌发出显微空洞，随着气瓶变形量的增大，显微空洞将逐渐扩展，若钢板中的条状硫化物夹杂和条状硅酸盐夹杂较多，显微空洞将连接起来而使夹杂呈条状分布，最终造成气瓶开裂。因此，根据本发明，一方面要控制钢中的Si含量，降低钢中硅酸盐夹杂的数量，同时另一方面要控制钢中的S含量，减少钢中硫化物夹杂的数量，并且还要在炼钢时对钢水进行钙处理，使钢中的条状硫化物变为球状的夹杂物。优选地，采用Ca-Fe包芯线进行钙处理，并避免采用Ca-Si包芯线对钢水进行钙处理，以免提高钢中的Si含量，造成钢中硅酸盐增加的后果。

之后，在加热连铸坯的步骤中，控制预热段温度≤1000℃、加热段温度为1320～1340℃、均热段温度为1300～1320℃、出钢温度为1200～1250℃。在热轧的步骤中，控制精轧入口温度为950～1050℃，精轧出口温度为840～890℃。在卷取的步骤中，当钢的碳含量为0.13～0.15％时，控制卷取温度为610～630℃；当钢的碳含量为0.16～0.18％时，控制卷取温度为640～660℃。

由于热轧加热温度、精轧入口和出口温度、卷取温度对钢板的延伸率和断面收缩率具有较大的影响，因此本发明在热轧时通过控制预热段温度≤1000℃、加热段温度1320～1340℃、均热段温度1300～1320℃，以保证出钢温度为1200～1250℃。若出钢温度＞1250℃，易造成钢板显微组织粗大，降低钢板的延伸率和断面收缩率，若出钢温度＜1200℃，易造成钢板加热不均匀，最终造成钢板性能不均匀。

通过控制精轧入口温度为950～1050℃，精轧出口温度为840～890℃，在保证热轧钢板具有规定的强度指标的基础上，还使其具有良好的塑性指标，即具有较高的延伸率和断面收缩率。

并且，在卷取钢板时，应根据钢的碳含量适当控制卷取温度，若不考虑钢的碳含量而采取单一的卷取温度范围，则会导致钢板的力学性能不匹配。具体而言，如果将卷取温度控制为610～630℃，则当钢的碳含量为0.13～0.15％时，在保证钢板具有标准要求的强度的同时，钢板具有较高的延伸率和断面收缩率；但当钢的碳含量为0.16～0.18％时，如果卷取温度仍控制为610～630℃，则钢板的强度提高的幅度较大，但同时延伸率和断面收缩率将大幅降低。如果将卷取温度控制为640～660℃时，当钢的碳含量为0.16～0.18％时，则在保证钢板具有标准要求的强度的同时，钢板具有较高的延伸率和断面收缩率；但当钢的碳含量为0.13～0.15％时，如果卷取温度仍控制为640～660℃，钢板虽然会具有较高的延伸率和断面收缩率，但钢板的强度会达不到气瓶钢板的标准要求。因此，需要根据不同的钢碳含量控制不同的钢板卷取温度，以获得热轧钢板力学性能的最佳匹配。

通过以上方法生产出3.0～3.5mm厚度的焊接气瓶用热轧钢板，具有较高的延伸率和断面收缩率。根据本发明的一个实施例，所制备的焊接气瓶用热轧钢板的延伸率≥30％，断面收缩率≥60％。

本发明的焊接气瓶则是由上述焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺制造的热轧钢板加工而成，其容积变形率大于15％。

下面通过具体示例来详细说明本发明。

示例1至9均利用以上焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺制造热轧钢板，其中，转炉炼钢时控制钢水中的S含量≤0.015％，在LF炉对每炉钢喂入800m的Ca-Fe包芯线，同时控制钢水中的Si含量≤0.10％，各示例中冶炼所得的钢水成分如表1所示，各示例中的加热、热轧、卷取等工艺的温度控制参数以及各示例所得热轧钢板的延伸率、端面收缩率以及采用该热轧钢板制作的焊接气瓶的容积变形率结果如表2所示。

表1示例1至9的钢水成分/％

序号	C	Si	Mn	P	S	Als	Ti
								1	0.13	0.08	0.95	0.018	0.014	0.020	0.02
2	0.15	0.07	0.85	0.015	0.010	0.026	0.01
								3	0.18	0.06	0.75	0.013	0.010	0.025	0.02
4	0.14	0.05	0.90	0.010	0.008	0.030	0.02
								5	0.16	0.07	1.00	0.009	0.007	0.030	0.01
6	0.18	0.05	0.95	0.012	0.006	0.040	0.01
								7	0.13	0.06	1.10	0.009	0.005	0.035	0.02
8	0.14	0.08	0.97	0.010	0.008	0.028	0.02
								9	0.16	0.05	1.10	0.014	0.009	0.040	0.01

表2示例1至9中的控制参数及产品性能

如表2所示，采用本发明的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺所得的热轧钢板的延伸率为32～40％、断面收缩率为64～71％。采用该热轧钢板制造的焊接气瓶的容积变形率为18～30％，远高于国家标准。

因此，采用本发明的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺生产的热轧钢板，在保证其抗拉强度和屈服强度的同时，使其具有较高的塑性，即具有较高的延伸率和断面收缩率；而采用该热轧钢板制作的焊接气瓶具有较高的容积变形率，一方面提高了热轧钢板的成材率，另一方面提高了焊接气瓶的安全性。

尽管已经具体描述了本发明，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。

Claims (6)

1.一种焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括依次进行的炼钢、连铸、加热连铸坯、热轧、卷取，其中，

在炼钢的步骤中，控制钢水中的S含量≤0.015％、Si含量≤0.10％并进行Ca处理，其中，以重量百分比计，所得钢水的化学成分为C：0.13～0.18％、Si≤0.10％、Mn：0.70～1.10％、P≤0.020％、S≤0.015％、Als：0.015～0.10％、Ti:0.01～0.02％以及余量的Fe和不可避免的杂质；

在加热连铸坯的步骤中，控制预热段温度≤1000℃、加热段温度为1320～1340℃、均热段温度为1300～1320℃、出钢温度为1200～1250℃；

在热轧的步骤中，控制精轧入口温度为950～1050℃，精轧出口温度为840～890℃；

在卷取的步骤中，当钢的碳含量为0.13～0.15％时，控制卷取温度为610～630℃；当钢的碳含量为0.16～0.18％时，控制卷取温度为640～660℃。

2.根据权利要求1所述的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺，其特征在于，在炼钢的步骤中，通过喂入Ca-Fe包芯线进行Ca处理。

3.根据权利要求1所述的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺，其特征在于，所述热轧钢板的厚度为3～3.5mm。

4.根据权利要求1所述的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺，其特征在于，所述热轧钢板的延伸率≥30％，断面收缩率≥60％。

5.一种焊接气瓶，其特征在于，所述焊接气瓶由权利要求1至4中任一项所述的焊接气瓶用热轧钢板的制造工艺制造的热轧钢板加工而成。

6.根据权利要求5所述的焊接气瓶，其特征在于，所述焊接气瓶的容积变形率大于15％。