高品质车载气瓶用钢开发与产业化应用

成果基本信息
关键词：	高品质;车载气瓶;钢
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9512018Y1382	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司	技术水平：
评价证书号：	川金评字[2018]第11号	评价单位：	四川省金属学会
评价日期：	2018.04.24	评价证书号：	川金评字[2018]第11号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
*成果单位详细联系方式请登录会员；还不是会员，马上注册!

成果简介
1、任务来源及项目背景　　随着世界石油资源的日渐匮乏及燃油汽车尾气对环境的污染日益加剧，以电力、天然气、氢气、太阳能等为清洁能源的汽车得到了快速的发展。天然气因其储量丰富，尾气排放总量是汽油的1/5，污染低，在全世界得到了广泛的应用。　　国内外大直径高压天然气无缝钢质气瓶主要采用钢坯冲拔和成品钢管旋压工艺制造。钢坯冲拔工艺虽也具有底部整体成型的特点，但钢坯需多次加热深冲、多次表面清洁处理，存在增加大量能源消耗和污染物处理等问题；底部易发生漏气，在冲拔过程中瓶壁上容易出现损伤（如开裂、裂纹、折叠等缺陷），大大降低产品安全可靠性。而钢管旋压工艺底部属非整体成型，产生的主要问题也在瓶体底部和口部，底部缺陷主要为底部夹杂、壁厚不足及易出现裂纹、未熔合等缺陷。并且底部与瓶体过渡没有增厚，容易出现疲劳失效，攀钢以前也是高压无缝管制气瓶钢的主要生产企业，代表性钢种是34Mn2V，用于冲制工作压力15~20Mpa左右的普通无缝气瓶。　　基于国内外天然气汽车的快速发展，为满足用户对一次加气希望行驶里程更长及高安全性的要求，由攀钢研究院有限公司联合攀钢西昌钢钒有限公司和中材科技成都有限公司及西南石油大学等高校的课题组团队合作开展超低温耐腐蚀性新型能源材料用钢开发及采用钢板深拉加旋压工艺制造车载大直径高压天然气钢瓶的成套生产关键技术研究与产业化应用。通过新材料的研发、工艺装备的创新性设计以及热处理新工艺的研究开发攻克了钢板深拉加旋压工艺的车载大直径高压天然气钢瓶的制造技术难题，采用钢板直接深拉加工工艺制造车载用CNG钢瓶，钢瓶底部和瓶体是整体一起冷深拉成形，厚度均匀性好，钢瓶内外表面质量更好，瓶体尺寸通过最优化设计，底部与瓶体过渡的边缘应力集中较大区域通过优化设计合适的模具尺寸保证了合理增厚，大幅度降低了应力水平，使用寿命长，具有较高的本质安全可靠性；比常规管制瓶、冲压钢坯瓶重量减轻10~25%，提高气瓶的容重比，同时产品直径可以任意选择和定制，提高产品的适应性。　　2、应用领域和技术原理　　项目采用普通转炉冶炼+大板坯连铸连轧流程+2050热连轧生产高品质宽幅热轧中高碳（CrMo系列）合金结构钢的成套技术，成功开发出30CrMo、34CrMo4等高压车载气瓶用钢；联合中材科技（成都）有限公司采用钢板拉深气瓶加工技术以及创新提出地内外同步间歇喷雾淬火及回火最终热处理工艺等技术，实现高品质高压车载CNG钢质拉深无缝气瓶规模化生产。技术成果应用于低温耐腐蚀性新型能源材料用气瓶钢研发和生产、高压车载无缝钢瓶的制造技术领域。　　3、项目开展主要完工作：　　1）项目在国内首次提出采用普通转炉冶炼+大板坯连铸连轧流程+2050热连轧生产高品质宽幅热轧中高碳（CrMo系列）合金结构钢的成套技术，成功开发出30CrMo、34CrMo4等高压车载气瓶用钢卷。冶炼过程靠转炉造渣脱磷，要控制终点磷小于0.008%，控制转炉终点钢中硫不大于0.004%，从钢的冶炼、脱氧开始，到精炼及连铸的全过程要采用系统的配套的技术，去除钢中夹杂及控制夹杂分布及在钢材中的形态，以降低夹杂物对钢材质量的影响。中、高碳的合金结构钢连铸应需精炼后洁净钢水防止二次氧化、下渣卷渣等再污染及控制好铸坯柱状晶与等轴晶比例以获得中心结构致密偏析小的连铸坯。　　2）采用较高的开轧温度，但较高的开轧温度造成轧制过程温度偏高，不利于轧制钢板内部晶粒度的控制，并影响热处理后钢板的性能，为了避免轧制过程温度过高，采用2阶段轧制（奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制），制定精确轧制工艺控制参数。批量稳定研制热连轧30CrMo、34CrMo4等高强度（抗拉强度≥1000MPa）抗H2S应力腐蚀的高性能大规格钢板产品，其强度、延伸率、低温冲击韧性等明显优于同类产品，具有良好的强韧度匹配，钢质洁净，表面质量优良，用于制造的CNG气瓶性能稳定。　　3）运用PROE与DEFORM、ANASYS等有限元集成智能优化平台，围绕钢瓶轻量化、大直径、高品质安全性三大要求对各个规格气瓶进行瓶体、瓶底结构优化设计，实现了拉深模具、等强度瓶底结构优化，减轻重量19.7%；开展了钢板拉深气瓶的气瓶结构、模具热处理工艺等一系列技术创新与攻关，通过凹模圆角半径和压边间隙及模具轮廓形状的优化，设置一定的Hc值对拉深成形厚度均匀性的提高是有利的，优化后产品壁厚也更加均匀，提高钢瓶内外圆表面质量及壁厚精度，形成壁厚均匀性控制技术成果--最大壁厚偏差降到1%，提高钢瓶内外圆表面质量及壁厚精度。　　提出了内外同步间歇喷雾淬火及回火最终热处理工艺，该工艺能够有效改善淬火过程中的冷却不均等问题，获得了均匀组织分布及较小的残余应力气瓶，气瓶整体残余应力降低50%以上，性能合格率100%，气瓶最终综合力学性能及疲劳寿命优势明显。

成果名称：	高品质车载气瓶用钢开发与产业化应用	关键词：	高品质;车载气瓶;钢
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	运输装备制造	三级分类名称：	公路运输装备
研究起止时间：	2013.06 至2018.03	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司	学科分类2：	430.40
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	TG141	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：
经费实际投入额（万元）：	300.00	评价单位：	四川省金属学会
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2018.04.24	转让范围：
评价证书号：	川金评字[2018]第11号	推荐单位：	四川省金属学会
推广形式：	无	成果登记号：	9512018Y1382
成果简介：	1、任务来源及项目背景　　随着世界石油资源的日渐匮乏及燃油汽车尾气对环境的污染日益加剧，以电力、天然气、氢气、太阳能等为清洁能源的汽车得到了快速的发展。天然气因其储量丰富，尾气排放总量是汽油的1/5，污染低，在全世界得到了广泛的应用。　　国内外大直径高压天然气无缝钢质气瓶主要采用钢坯冲拔和成品钢管旋压工艺制造。钢坯冲拔工艺虽也具有底部整体成型的特点，但钢坯需多次加热深冲、多次表面清洁处理，存在增加大量能源消耗和污染物处理等问题；底部易发生漏气，在冲拔过程中瓶壁上容易出现损伤（如开裂、裂纹、折叠等缺陷），大大降低产品安全可靠性。而钢管旋压工艺底部属非整体成型，产生的主要问题也在瓶体底部和口部，底部缺陷主要为底部夹杂、壁厚不足及易出现裂纹、未熔合等缺陷。并且底部与瓶体过渡没有增厚，容易出现疲劳失效，攀钢以前也是高压无缝管制气瓶钢的主要生产企业，代表性钢种是34Mn2V，用于冲制工作压力15~20Mpa左右的普通无缝气瓶。　　基于国内外天然气汽车的快速发展，为满足用户对一次加气希望行驶里程更长及高安全性的要求，由攀钢研究院有限公司联合攀钢西昌钢钒有限公司和中材科技成都有限公司及西南石油大学等高校的课题组团队合作开展超低温耐腐蚀性新型能源材料用钢开发及采用钢板深拉加旋压工艺制造车载大直径高压天然气钢瓶的成套生产关键技术研究与产业化应用。通过新材料的研发、工艺装备的创新性设计以及热处理新工艺的研究开发攻克了钢板深拉加旋压工艺的车载大直径高压天然气钢瓶的制造技术难题，采用钢板直接深拉加工工艺制造车载用CNG钢瓶，钢瓶底部和瓶体是整体一起冷深拉成形，厚度均匀性好，钢瓶内外表面质量更好，瓶体尺寸通过最优化设计，底部与瓶体过渡的边缘应力集中较大区域通过优化设计合适的模具尺寸保证了合理增厚，大幅度降低了应力水平，使用寿命长，具有较高的本质安全可靠性；比常规管制瓶、冲压钢坯瓶重量减轻10~25%，提高气瓶的容重比，同时产品直径可以任意选择和定制，提高产品的适应性。　　2、应用领域和技术原理　　项目采用普通转炉冶炼+大板坯连铸连轧流程+2050热连轧生产高品质宽幅热轧中高碳（CrMo系列）合金结构钢的成套技术，成功开发出30CrMo、34CrMo4等高压车载气瓶用钢；联合中材科技（成都）有限公司采用钢板拉深气瓶加工技术以及创新提出地内外同步间歇喷雾淬火及回火最终热处理工艺等技术，实现高品质高压车载CNG钢质拉深无缝气瓶规模化生产。技术成果应用于低温耐腐蚀性新型能源材料用气瓶钢研发和生产、高压车载无缝钢瓶的制造技术领域。　　3、项目开展主要完工作：　　1）项目在国内首次提出采用普通转炉冶炼+大板坯连铸连轧流程+2050热连轧生产高品质宽幅热轧中高碳（CrMo系列）合金结构钢的成套技术，成功开发出30CrMo、34CrMo4等高压车载气瓶用钢卷。冶炼过程靠转炉造渣脱磷，要控制终点磷小于0.008%，控制转炉终点钢中硫不大于0.004%，从钢的冶炼、脱氧开始，到精炼及连铸的全过程要采用系统的配套的技术，去除钢中夹杂及控制夹杂分布及在钢材中的形态，以降低夹杂物对钢材质量的影响。中、高碳的合金结构钢连铸应需精炼后洁净钢水防止二次氧化、下渣卷渣等再污染及控制好铸坯柱状晶与等轴晶比例以获得中心结构致密偏析小的连铸坯。　　2）采用较高的开轧温度，但较高的开轧温度造成轧制过程温度偏高，不利于轧制钢板内部晶粒度的控制，并影响热处理后钢板的性能，为了避免轧制过程温度过高，采用2阶段轧制（奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制），制定精确轧制工艺控制参数。批量稳定研制热连轧30CrMo、34CrMo4等高强度（抗拉强度≥1000MPa）抗H2S应力腐蚀的高性能大规格钢板产品，其强度、延伸率、低温冲击韧性等明显优于同类产品，具有良好的强韧度匹配，钢质洁净，表面质量优良，用于制造的CNG气瓶性能稳定。　　3）运用PROE与DEFORM、ANASYS等有限元集成智能优化平台，围绕钢瓶轻量化、大直径、高品质安全性三大要求对各个规格气瓶进行瓶体、瓶底结构优化设计，实现了拉深模具、等强度瓶底结构优化，减轻重量19.7%；开展了钢板拉深气瓶的气瓶结构、模具热处理工艺等一系列技术创新与攻关，通过凹模圆角半径和压边间隙及模具轮廓形状的优化，设置一定的Hc值对拉深成形厚度均匀性的提高是有利的，优化后产品壁厚也更加均匀，提高钢瓶内外圆表面质量及壁厚精度，形成壁厚均匀性控制技术成果--最大壁厚偏差降到1%，提高钢瓶内外圆表面质量及壁厚精度。　　提出了内外同步间歇喷雾淬火及回火最终热处理工艺，该工艺能够有效改善淬火过程中的冷却不均等问题，获得了均匀组织分布及较小的残余应力气瓶，气瓶整体残余应力降低50%以上，性能合格率100%，气瓶最终综合力学性能及疲劳寿命优势明显。
联系人：	李纪仁	成果登记日期：	2018-05-09
联系人email：	PZHLJR@126.com	单位代码：	95104441
邮政编码222：	617000	联系人电话：	13551755289
单位传真：		单位通讯地址：	四川省攀枝花市东区桃源街90号
单位所在省市：		单位电话：	0812-3380510;3380662
转让收入（万元）：	800	单位属性：
合作完成单位：	攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团西昌钢钒有限公司	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	罗许;翁建军;吴国荣;李俊洪;陈俊;冯松;谢飞;刘序江;田维兵;陈筠;朱华;周伟;肖强;邹小波;王军	资源采集日期：	2019-04-15

高品质车载气瓶用钢开发与产业化应用

最新科技新闻资讯

热门资讯排行

最新科技图文资讯

友情链接