DE19652335C1 - Seamless corrosion resistant steel bottle production used for storing high purity or corrosive gas or liquid - Google Patents
Seamless corrosion resistant steel bottle production used for storing high purity or corrosive gas or liquidInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nahtlosen korrosionsbeständigen Gasflaschen oder Behältern aus Stahl, die bei ihrer weiteren Verwendung mit korrosiven Gasen und/oder Flüssigkeiten in Kontakt treten.The invention relates to a method for producing seamless corrosion-resistant gas cylinders or containers made of steel, which in their further Use with corrosive gases and / or liquids in contact.
Für viele industrielle oder gewerbliche Anwendungszwecke werden Gase benötigt, die in verdichteter oder auch verflüssigter Form in Flaschen oder Behältern gespeichert sind. Zu diesen Gasen rechnen auch wasserstoffhaltige Gase bis hin zu reinem Wasserstoff. Beispielsweise in der Elektronik-Industrie wird Wasserstoff mit höchstem Reinheitsgrad benötigt. Daraus resultieren hohe Anforderungen an den für die Flaschen oder Behälter eingesetzten Werkstoff. Mögliche Partikelabsonderungen von den Flascheninnenoberflächen müssen vielfach auf extrem niedrige Werte reduziert werden. In Anwesenheit einer wäßrigen Phase liegen darüber hinaus gelegentlich stark korrosive Bedingungen vor, die nicht zu Korrosionserscheinungen am Werkstoff führen dürfen.For many industrial or commercial applications gases are needed which stored in compressed or liquefied form in bottles or containers are. These gases also include hydrogen-containing gases down to pure Hydrogen. For example, in the electronics industry hydrogen is used with the highest Purity required. This results in high demands on the for the Used in bottles or containers. Possible particle secretions of The inner surfaces of the bottles often have to be reduced to extremely low values become. In addition, in the presence of an aqueous phase are occasionally strongly corrosive conditions that do not lead to corrosion on the material allowed to lead.
Der zunehmende Umfang mit stärker korrosiven Gasen sowie mit hoch reinen Gasen hat in der Gase-Industrie in den letzten Jahren stark zugenommen. Gleichzeitig sind die Anforderungen an das Produkt Druckgasflasche bzw. Druckbehälter hinsichtlich Lebensdauer, Sicherheit und inertes Verhalten gegenüber dem zu speichernden Gas deutlich angestiegen. Es ist damit zu rechnen, daß der Anteil derartiger Produkte mit erhöhtem Anforderungsprofil in der Gase-Industrie weiter anwachsen wird.Increasing volume with more corrosive gases and high purity gases has increased dramatically in the gas industry in recent years. At the same time the requirements for the product compressed gas cylinder or pressure vessel with regard to Lifetime, safety and inert behavior towards the gas to be stored increased significantly. It is to be expected that the proportion of such products with increased requirement profile in the gas industry will continue to grow.
Bisher wurden derartig problematische Gase in austenitischen geschweißten Edelstahlflaschen gespeichert. Für die Herstellung elektronischer Chips wurde die Speicherung von Wasserstoff z. B. in Edelstahlflaschen aus dem Werkstoff 1.4301 oder 1.4571 vorgenommen. Solche Stahlflaschen aus austenitischen Werkstoffen haben jedoch vergleichsweise wenig Akzeptanz gefunden. Die Gründe hierfür sind insbesondere in den außerordentlich hohen Herstellkosten zu sehen, die etwa um den Faktor 10 über den entsprechenden Herstellkosten bei Einsatz von Kohlenstoffvergütungsstählen liegen, sowie in dem erheblich höheren Flaschengewicht, das eine zwangsläufige Folge der zum Ausgleich der geringeren Werkstoffestigkeit erforderlichen Verstärkung der Wanddicke ist. Es besteht daher bereits seit einigen Jahren der Wunsch nach einer besseren, d. h. technisch befriedigenden und wirtschaftlich günstigeren Lösung für die Speicherung aggressiver und/oder hoch reiner Gase. Die an den Werkstoff für derartige Flaschen oder Behälter zu stellenden Anforderungen lassen sich etwa wie folgt schlagwortartig nennen:So far, such problematic gases have been welded in austenitic Stored stainless steel bottles. For the production of electronic chips, the Storage of hydrogen z. B. in stainless steel bottles made of the material 1.4301 or 1.4571. Such steel bottles made of austenitic materials However, they have found relatively little acceptance. The reasons are to be seen in particular in the extremely high production costs, about the Factor 10 over the corresponding manufacturing costs when using Carbon tempering steels lie, as well as in the considerably higher Bottle weight, which is an inevitable consequence of balancing the lesser Material strength required reinforcement of the wall thickness is. It therefore exists already for several years the desire for a better, d. H. technically satisfactory and more economical solution for storing aggressive and / or high purity gases. The on the material for such bottles or containers The following requirements can be cited as follows:
- - gute Vergütbarkeit- good forgeability
- - Streckgrenze von mindestens 690 MPa- Yield strength of at least 690 MPa
- - hinreichende Kalt- und Warmumformbarkeitseigenschaften- adequate cold and hot workability properties
- - gute Korrosionsbeständigkeit- good corrosion resistance
- - Elektropolierbarkeit zur Gewährleistung der Partikelfreiheit- Electropolability to ensure particle freedom
Der bekannte martensitische Stahl X 20 Cr 13 (Werkstoff Nr. 1.4021) liegt mit einem Chromgehalt von 13% nahe an der Beständigkeitsgrenze, d. h. nahe am theoretischen Mindestgehalt an Chrom zur Ausbildung der Passivität. Dieser als rostfrei geltende Stahl ist korrosionsträge und wäre für die Herstellung von Druckgasflaschen ausreichend fest. Aber über die bekannten Herstellungswege der Druckgasflaschenherstellung, wie etwa die Herstellung aus dem Rohr, durch Tiefziehen aus einer Ronde oder durch Warmfließpressen aus einem Block läßt sich dieser Werkstoff nicht verarbeiten. Daher wurden bisher nur die bereits erwähnten geschweißten austenitischen Edelstahlflaschen eingesetzt. Weiterhin ist festzustellen, daß der Werkstoff X 20 Cr 13 für die vorgesehenen Anwendungsfälle keineswegs eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweist.The well-known martensitic steel X 20 Cr 13 (material no. 1.4021) lies with a Chromium content of 13% close to the resistance limit, d. H. close to the theoretical Minimum content of chromium to form the passivity. This is considered stainless Steel is resistant to corrosion and would be suitable for the production of compressed gas cylinders sufficiently strong. But about the known production ways of Compressed gas cylinder production, such as the production of the pipe by Deep drawing from a blank or by hot extrusion from a block can be do not process this material. Therefore, so far only the already mentioned welded austenitic stainless steel bottles used. Furthermore, it should be noted that the material X 20 Cr 13 for the intended applications by no means a has sufficient corrosion resistance.
Aus der WO 93/11270 ist ein schweißbarer hochfester Baustahl zur Herstellung von nahtlosen Stahlrohren oder Flachprodukten für Rohre oder Behälter bekannt, die bei ihrer weiteren Verwendung mit gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen in Kontakt treten, die CO₂ und Wasser sowie ggf. geringe Anteile an H₂S enthalten. Dabei weisen die aus diesem Stahl hergestellten Gegenstände eine 0,2-Dehngrenze von mindestens 450 N/mm² auf. Dieser Stahl hat folgende Zusammensetzung:From WO 93/11270 is a weldable high-strength structural steel for the production of seamless steel tubes or flat products for pipes or containers known at their further use with gaseous or liquid hydrocarbons in Contact, the CO₂ and water and possibly contain small amounts of H₂S. In this case, the articles produced from this steel have a 0.2-proof strength of at least 450 N / mm². This steel has the following composition:
Gegenüber dem Standardstahl X 20 Cr 13 weist der aus der WO 93/11270 bekannte Baustahl deutlich bessere Zähigkeitseigenschaften sowie eine signifikant verbesserte Beständigkeit gegen abtragende Korrosion auf. Die Festigkeitseigenschaften dieses Stahls sind jedoch für den Einsatz als Flaschenwerkstoff nicht ausreichend.Compared to the standard steel X 20 Cr 13 has the well-known from WO 93/11270 Mild steel significantly better toughness properties as well as a significantly improved Resistance to erosive corrosion. The strength properties of this However, steel is not sufficient for use as a bottle material.
Der Standard-Flaschenwerkstoff 34 CrMo 4 weist eine Mindeststreckgrenze von 755 MPa und eine Mindestzugfestigkeit von 850 MPa auf. Die Kerbschlagzähigkeit bei einer Prüftemperatur von - 50°C muß dabei mindestens 50 Joule/cm² betragen (Mittelwert Prüfrichtung quer).The standard bottle material 34 CrMo 4 has a minimum yield strength of 755 MPa and a minimum tensile strength of 850 MPa. The notched impact strength at a test temperature of - 50 ° C must be at least 50 joules / cm² (Mean test direction transverse).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Stahlflaschen oder Behältern vorzuschlagen, die bei ihrer weiteren Verwendung mit korrosiven Gasen und/oder Flüssigkeiten in Kontakt treten und dabei korrosionsbeständig sind und/oder zur Speicherung hochreiner Gase geeignet sind. Das Gewicht dieser Flaschen oder Behälter soll gegenüber den bekannten Edelstahlausführungen deutlich geringer sein. Ebenso soll die Herstellung weniger kosten intensiv sein. Dabei soll ein ausreichendes Niveau an Festigkeits- und Zähigkeitsanforderungen gewährleistet sein.The object of the present invention is to provide a process for the preparation of To propose steel bottles or containers which, when used with them, should continue to be used corrosive gases and / or liquids in contact and thereby are corrosion resistant and / or are suitable for storing high purity gases. The weight of these bottles or containers should be compared to the known Stainless steel versions be significantly lower. Likewise, the production should be less be expensive. It should be a sufficient level of strength and Toughness requirements to be ensured.
Die Erfindung löst diese Aufgabe in drei unterschiedlichen Varianten, die in den Ansprüchen 1 bis 3 im einzelnen gekennzeichnet sind und durch die Merkmale der Unteransprüche 4 bis 12 in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar sind. Dies wird nachfolgend näher erläutert.The invention solves this problem in three different variants, which in the Claims 1 to 3 are characterized in detail and by the features of Dependent claims 4 to 12 are further ausgestaltetbar in an advantageous manner. this will explained in more detail below.
In einer ersten Variante sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von nahtlosen korrosionsbeständigen Stahlflaschen, die bei ihrer weiteren Verwendung mit hochreinen und/oder korrosiven Gasen und/oder Flüssigkeiten in Kontakt treten, das Warmfließpressen eines erwärmten Stahlblocks zu einem Flaschenrohling vor. Als Vormaterial wird dabei eine Stahllegierung mit folgender Zusammensetzung verwendet (in Gew.-%):In a first variant, the inventive method provides for the production of seamless corrosion-resistant steel bottles, which in their further use come into contact with high-purity and / or corrosive gases and / or liquids, hot extrusion of a heated steel block to a bottle blank. The starting material is a steel alloy with the following composition used (in% by weight):
wobei die Summe aus C und N auf max. 0,07% und die Summe aus V und Ti auf max. 0,07% beschränkt ist. Der so erzeugte Flaschenrohling wird danach bei mindestens 650°C und höchstens 700°C weichgeglüht. Durch anschließend es Kaltfließdrücken bei Raumtemperatur wird die gewünschte Enddicke der Flaschenwand erzeugt. Nach einer Erwärmung wird dann bei einer Temperatur von 1150 bis 1250°C durch Rollen ein Flaschenhals angeformt. Nach diesen einzelnen Umformschritten wird dann zur Einstellung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften eine Vergütungsbehandlung durchgeführt. Anschließend wird die so erzeugte Stahlflasche innen und außen entzundert. where the sum of C and N is max. 0.07% and the sum of V and Ti Max. 0.07% is limited. The bottle blank thus produced is then at annealed at least 650 ° C and not more than 700 ° C. By subsequently it Cold extrusion at room temperature will produce the desired final thickness Bottle wall generated. After heating is then at a temperature of 1150 to 1250 ° C by rolling a bottle neck formed. After these individual Forming steps is then used to adjust the strength and Toughness properties performed a tempering treatment. Subsequently The steel bottle thus produced is descaled inside and out.
In einer zweiten Variante sieht die Erfindung die Herstellung nahtloser korrosionsbeständiger Stahlflaschen durch Tiefziehen vor, wobei wiederum der bereits genannte Werkstoff als Vormaterial eingesetzt wird. Das Vormaterial besteht aus weichgeglühten Ronden aus einem warmgewalzten Blech. Diese Ronden werden durch Tiefziehen zu einer Flaschenhülse umgeformt. Nach einer Erwärmung wird anschließend ein Flaschenhals bei 1150 bis 1250°C durch Rollen angeformt. Danach erfolgt eine Vergütungsbehandlung und ein abschließendes Entzundern der Innen- und Außenoberfläche.In a second variant, the invention provides the production of seamless stainless steel cylinders by deep drawing before, in turn, the already mentioned material is used as a starting material. The starting material consists of annealed blanks from a hot-rolled sheet. These rounds will be formed by deep drawing to a bottle sleeve. After a warming will then a bottleneck formed at 1150 to 1250 ° C by rolling. After that a tempering treatment and a final descaling of the interior and Outer surface.
In einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung von Stahlflaschen und Behältern für die Speicherung hoch reiner und/oder korrosiver Gase und/oder Flüssigkeiten durch einen Warmumformprozeß vorgesehen, bei dem als Vormaterial nahtlose Stahlrohre mit der vorgenannten Legierungszusammensetzung eingesetzt werden. Nach einer Erwärmung eines entsprechenden Stahlrohrs auf 1150 bis 1250°C werden die beiden Rohrenden nach dem sog. Spinning-Verfahren oder einem Schmiedeverfahren zu Böden bzw. einem Flaschenhals umgeformt. Anschließend erfolgt eine Vergütungsbehandlung zur Einstellung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften sowie eine Entzunderung der Innen- und Außenoberfläche.In a third variant of the process according to the invention, the production of Steel cylinders and containers for storing high purity and / or corrosive gases and / or liquids provided by a hot forming process, in which as Starting material seamless steel tubes with the aforementioned alloy composition be used. After heating a corresponding steel tube to 1150 up to 1250 ° C, the two tube ends by the so-called. Spinning method or a forging process to soils or a bottleneck formed. Subsequently, a tempering treatment for adjusting the strength and Toughness properties and a descaling of the inner and outer surface.
Überraschenderweise deckt der erfindungsgemäß für das Vormaterial einzusetzende Werkstoff nicht nur das geforderte Festigkeitsspektrum (Mindeststreckgrenze von 690 MPa) mit größter Fertigungssicherheit ab, sondern liefert gleichzeitig gegenüber den bekannten Werkstoffen mit 13% Cr verbesserte Zähigkeitseigenschaften sowie eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit. Dies wird erreicht, ohne daß sich die Herstellkosten der Legierung nennenswert erhöhen. Die hierzu getroffenen Maßnahmen sind insbesondere in folgenden Punkten zu sehen:Surprisingly, the inventively used for the starting material covers Material not only the required strength spectrum (minimum yield strength of 690 MPa) with the greatest possible production reliability, but at the same time delivers towards the known materials with 13% Cr improved toughness properties and a improved corrosion resistance. This is achieved without the Significantly increase the manufacturing costs of the alloy. The purpose Measures are to be seen in particular in the following points:
Der Mangangehalt wurde auf den engen Bereich von 1,6 bis 1,8% eingestellt, während der Nickelgehalt etwas angehoben wurde auf einen Wert im Bereich 0,3% bis 0,8%, vorzugsweise 0,4 bis 0,6%. Hierdurch wird eine Einstellung des Ferrit-Martensit-Verhältnisses auf einen sehr günstigen Wert erreicht. Außerdem ergibt sich hierdurch eine Steigerung der Grundfestigkeit. Durch die Anhebung des Mindestgehalts an Niob auf 0,025% wird die Feinkörnigkeit des Gefüges verbessert im Hinblick auf die Erzielung höherer Festigkeiten und verbesserter Zähigkeitswerte. Gleichzeitig wirkt Niob auch stabilisierend im Hinblick auf die Erzielung einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit. In dieser Hinsicht ist insbesondere auch auf die Zulegierung von Wolfram hinzuweisen, das bereits in sehr kleinen Mengen ab 0,03% als starker Karbidbildner stabilisierend wirkt und die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Der Wolframgehalt sollte 1,0%, vorzugsweise 0,6% nicht überschreiten. Zweckmäßigerweise liegt der Wolframgehalt bei mindestens 0,1%, vorzugsweise bei mindestens 0,15%. Auf den Zusatz von Molybdän konnte vollständig verzichtet werden, geringe Anteile an Molybdän sind aber nicht störend. Weiterhin ist zu erwähnen, daß der Gehalt an Vanadium auf maximal 0,07% und an Titan auf maximal 0,01% zu beschränken ist, wobei die Summe beider Elemente höchstens 0,07% betragen darf. Es empfiehlt sich, den Vanadiumgehalt wegen seiner versprödenden Wirkung noch stärker einzuschränken, vorzugsweise auf maximal 0,03%. Im Hinblick auf die Wärmebehandlung der erfindungsgemäß hergestellten Flaschen und Behälter empfiehlt es sich, für das Härten eine Erwärmung auf 850 bis 980°C vorzunehmen und die Flaschen oder Behälter anschließend an Luft abzukühlen oder in Öl oder Wasser abzuschrecken. Die Anlaßbehandlung nach dem Härten sollte bei 550 bis 700°C erfolgen. Die zweckmäßige Höhe der Temperatur richtet sich nach den gewünschten Eigenschaften. Je höher die Anlaßtemperatur ist, um so besser sind die Zähigkeitseigenschaften. Durch niedrigere Anlaßtemperaturen lassen sich höhere Festigkeitswerte einstellen. Ganz besonders gute Zähigkeitseigenschaften ergeben sich, wenn zwischen dem Härten und dem Anlassen im Temperaturbereich zwischen Ac1 und Ac3 eine Zwischenglühung mit anschließender Abkühlung auf unter 100°C erfolgt. Die erfindungsgemäß hergestellten Flaschen oder Behälter lassen sich sehr gut elektropolieren, so daß die Anforderungen bezüglich Partikelfreiheit zur Speicherung hoch reiner Gase problemlos erfüllt werden können.The manganese content has been adjusted to the narrow range of 1.6 to 1.8%, while the nickel content was raised slightly to a value in the range 0.3% to 0.8%, preferably 0.4 to 0.6%. This will set the ferrite-martensite ratio reached to a very favorable value. In addition, results This increases the basic strength. By raising the Minimum content of niobium to 0.025%, the fine grain of the structure is improved in view of achieving higher strengths and improved toughness values. At the same time niobium also has a stabilizing effect with regard to achieving a improved corrosion resistance. In this regard, in particular on the Alloying tungsten, already in very small quantities from 0.03% acts as a strong carbide stabilizer and corrosion resistance improved. The tungsten content should not exceed 1.0%, preferably 0.6%. Conveniently, the tungsten content is at least 0.1%, preferably at at least 0.15%. The addition of molybdenum was completely eliminated but low levels of molybdenum are not annoying. Furthermore, it is too mention that the content of vanadium to a maximum of 0.07% and titanium to a maximum 0.01%, the sum of both elements being at most 0.07% may be. It is recommended that the vanadium content because of its embrittling To limit the effect even more, preferably to a maximum of 0.03%. In terms of on the heat treatment of the bottles and containers according to the invention it is recommended to heat to 850-980 ° C for hardening and then cool the bottles or containers in air or in oil or Deter water. The tempering treatment after curing should be at 550 to 700 ° C take place. The appropriate height of the temperature depends on the desired properties. The higher the tempering temperature, the better Toughness properties. Lower tempering temperatures can be higher Set strength values. Very good toughness properties result itself when between tempering and tempering in the temperature range between Ac1 and Ac3 an intermediate annealing with subsequent cooling to below 100 ° C. he follows. The bottles or containers according to the invention can be very good electropolishing, so that the requirements for particle freedom to Storage of high purity gases can be easily met.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert:
Es wurden Druckgasflaschen über die drei Varianten des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellt, nämlich durch Warmfließpressen aus einem Stahlblock, durch
Tiefziehen aus einer Blechronde und durch Warmeinformen der Enden von
Stahlrohren nach dem Spinning-Verfahren. In allen Fällen wurde jeweils ein Stahl mit
folgender Legierungszusammensetzung (Gew.-%) eingesetzt:Reference to the following embodiments, the invention is explained in more detail:
Compressed gas cylinders were produced via the three variants of the method according to the invention, namely by hot extrusion from a steel block, by deep drawing from a sheet metal blank and by hot shaping of the ends of steel tubes by the spinning process. In each case, a steel having the following alloy composition (% by weight) was used in each case:
Es wurden Druckgasflaschen mit 204 mm Durchmesser und 4,7 mm Wanddicke mit Integralboden hergestellt. Die Verarbeitung erfolgte über den Einsatz von vorgeschmiedetem Röhrenrund mit einem Durchmesser von 175 mm. Die Blockabschnitte wurden induktiv auf etwa 1200°C erwärmt und anschließend durch dreistufiges Fließpressen (Vorpressen, steigendes Fließpressen, Kalibrierpressen) umgeformt. Daran schloß sich eine Weichglühung bei 700°C an, worauf nach Abkühlung auf Raumtemperatur die endgültige Wanddicke durch Umformung nach dem Kaltfließdrückverfahren erzeugt wurde. Anschließend wurde der Flaschenhals nach einer Erwärmung bei einer Temperatur von ca. 1200°C durch Rollen angeformt. Die so hergestellten Flaschen wurden dann in der Weise vergütet, daß nach einer Glühung über 10 Minuten bei 880°C eine Abschreckung in Wasser vorgenommen wurde und abschließend während 50 Minuten bei 590°C angelassen und schließlich an Luft abgekühlt wurde. Danach wiesen die Flaschen folgende mechanische Eigenschaften auf (Mittelwerte):There were compressed gas cylinders with 204 mm diameter and 4.7 mm wall thickness manufactured with integral floor. Processing took place via the use of forged tube round with a diameter of 175 mm. The Block sections were inductively heated to about 1200 ° C and then by three-stage extrusion (pre-pressing, increasing extrusion, Calibrating presses) formed. This was followed by soft annealing at 700 ° C after which, after cooling to room temperature, the final wall thickness was produced by forming after the cold flow molding process. Subsequently, the bottleneck after heating at a Temperature of about 1200 ° C formed by rollers. The so produced Bottles were then tempered in such a way that after annealing about 10 Minutes at 880 ° C a quench in water was made and finally annealed for 50 minutes at 590 ° C and finally in air was cooled. Thereafter, the bottles had the following mechanical Properties on (mean values):
Die Außenoberflächen der Flaschen waren fehlerfrei, die Böden gut ausgepreßt und die Innenoberflächen glatt. The outer surfaces of the bottles were perfect, the bottoms well pressed and the inner surfaces smooth.
Es wurden Druckgasflaschen von 204 mm Durchmesser und 4,7 mm Wanddicke mit Konkavboden hergestellt. Eingesetzt wurden weichgeglühte Blechronden mit einer Wanddicke von 7 mm. Die Stahlflaschen wurden kalt (bei Raumtemperatur) durch Tiefziehen nach dem Fielding-Verfahren hergestellt. Nach Durchführung der Umformschritte wurde folgende Vergütungsbehandlung durchgeführt:There were compressed gas cylinders of 204 mm diameter and 4.7 mm wall thickness made with concave bottom. Soft annealed sheet metal blanks were used a wall thickness of 7 mm. The steel bottles were cold (at Room temperature) by deep drawing by the Fielding method. After performing the forming steps, the following tempering treatment was performed carried out:
10 Minuten 840°C/Wasser + 50 Minuten 590°C/Luft10 minutes 840 ° C / water + 50 minutes 590 ° C / air
Danach wiesen die Stahlflaschen folgende mechanische Eigenschaften auf (Mittelwerte):Thereafter, the steel bottles had the following mechanical properties (Mean values):
Die Außenoberflächen der Stahlflaschen waren ohne Fehler, die Böden rißfrei ausgepreßt und die Innenoberflächen glatt.The outer surfaces of the steel bottles were without defects, the floors crack-free pressed out and the inner surfaces smooth.
Es wurden Druckgasflaschen mit 229 mm Durchmesser und 5,7 mm Wanddicke mit Konkavboden hergestellt. Als Vormaterial wurden dazu nahtlose Stahlrohre eingesetzt, die auf einer Stopfenstraße hergestellt worden waren. Das Einformen der Rohrenden durch das Spinningverfahren fand bei einer Temperatur von etwa 1190°C statt. Folgende Vergütungsbehandlung wurde angewendet:It was compressed gas cylinders with 229 mm diameter and 5.7 mm wall thickness made with concave bottom. The raw material was seamless steel tubes used, which had been produced on a plug street. The molding the pipe ends by the spinning process took place at a temperature of about 1190 ° C instead. The following compensation treatment was applied:
10 Minuten 840°C/Wasser + 50 Minuten 590°C/Luft10 minutes 840 ° C / water + 50 minutes 590 ° C / air
Die Druckgasflaschen wiesen danach die folgenden mechanischen Eigenschaften (Mittelwerte) auf:The compressed gas cylinders then had the following mechanical Properties (averages) on:
Die Außen- und Innenoberflächen der Stahlflaschen waren fehlerfrei, die Böden gut ausgepreßt.The outer and inner surfaces of the steel bottles were faultless, the floors well expressed.
Die durchgeführten Versuche zeigen deutlich, daß der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Stahl sowohl warmfließpreß- und kaltfließdrückbar als auch tiefziehfähig und warmeinformbar ist. Die durch die Wärmebehandlung gezielt einstellbaren Festigkeitswerte waren völlig ausreichend, um Druckgasflaschen mit Wanddicken auslegen zu können, die mit denjenigen vergleichbar sind, die aus dem Vergütungsstahl 34 CrMo 4 hergestellt werden können. Daher sind die erfindungsgemäß hergestellten Stahlflaschen und Behälter sowohl im Gewicht als auch in der Handhabung mit den bekannten Stahlflaschen vergleichbar. Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals die Herstellung von Stahlflaschen für die Speicherung korrosiver und/oder hochreiner Gase möglich, die nicht nur entschieden kostengünstiger herzustellen sind, sondern darüber hinaus auch ganz erhebliche Gewichts- und Handhabungsvorteile gegenüber den bisher eingesetzten Edelstahlflaschen haben.The experiments carried out clearly show that according to the invention Method used steel both hot-flow and Kaltfließdrückbar and thermoformable and warminformbar is. The targeted by the heat treatment Adjustable strength values were completely sufficient to with compressed gas cylinders To be able to interpret wall thicknesses that are comparable to those from the Heat-treated steel 34 CrMo 4 can be produced. Therefore, the Steel bottles and containers according to the invention both in weight as also comparable in handling with the known steel bottles. With the The present invention is the first time the production of steel bottles for the Storage of corrosive and / or high purity gases possible, not only decided are less expensive to produce, but also very significant Weight and handling advantages over the previously used Have stainless steel bottles.
Claims (12)
- - daß durch Warmfließpressen eines erwärmten Stahlblocks ein
Flaschenrohling erzeugt wird, wobei als Vormaterial eine Stahllegierung
mit folgender Zusammensetzung (Gew.-%) verwendet wird:
wobei die Summe aus C und N auf max. 0,07% und die Summe aus V und Ti auf max. 0,07% begrenzt ist;C 0,02% bis 0,06% Si 0,15% bis 0,30% Mn 1,60% bis 1,80% P max. 0,035% S max. 0,008% Al max. 0,020% Cr 12,5% bis 13,5% Ni 0,3% bis 0,8% V max. 0,07% Nb 0,025% bis 0,060% W min. 0,03% Ti max. 0,01% N 0,010% bis 0,035% Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, - - daß der Flaschenrohling danach bei mindestens 650°C und höchstens 750°C weichgeglüht wird,
- - daß anschließend bei Raumtemperatur ein Kaltfließdrücken auf die gewünschte Endwanddicke erfolgt,
- - daß dann nach einer Erwärmung bei einer Temperatur von 1150 bis 1250°C durch Rollen ein Flaschenhals angeformt wird,
- - daß danach eine Vergütungsbehandlung durchgeführt wird und
- - daß die Stahlflasche abschließend innen und außen entzundert wird.
- in that a bottle blank is produced by hot extrusion of a heated steel block, using as starting material a steel alloy having the following composition (% by weight):
where the sum of C and N is max. 0.07% and the sum of V and Ti to max. 0.07% is limited;C 0.02% to 0.06% Si 0.15% to 0.30% Mn 1.60% to 1.80% P Max. 0.035% S Max. 0.008% al Max. 0.020% Cr 12.5% to 13.5% Ni 0.3% to 0.8% V Max. 0.07% Nb 0.025% to 0.060% W minute 0.03% Ti Max. 0.01% N 0.010% to 0.035% rest Iron and usual impurities, - - that the bottle blank is then annealed at not less than 650 ° C and not more than 750 ° C,
- - That then takes place at room temperature cold extrusion to the desired end wall thickness,
- - That then after heating at a temperature of 1150 to 1250 ° C by rolling a bottle neck is formed,
- - that then a compensation treatment is carried out and
- - Finally, the steel bottle is descaled inside and out.
- - daß als Vormaterial jeweils eine weichgeglühte Ronde aus einem
warmgewalzten Blech eingesetzt wird, wobei das Blech folgende.
Legierungszusammensetzung (Gew.-%) aufweist:
wobei die Summe aus C und N auf max. 0,07% und die Summe aus V und T auf max. 0,07% begrenzt ist;C 0,02% bis 0,06% Si 0,15% bis 0,30% Mn 1,60% bis 1,80% P max. 0,035% S max. 0,008% Al max. 0,020% Cr 12,5% bis 13,5% Ni 0,3% bis 0,8% V max. 0,07% Nb 0,025% bis 0,060% W min. 0,03% Ti max. 0,01% N 0,010% bis 0,035% Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, - - daß die Ronde durch Tiefziehen zu einer Flaschenhülse umgeformt wird,
- - daß dann nach einer Erwärmung bei einer Temperatur von 1150 bis 1250°C durch Rollen ein Flaschenhals angeformt wird,
- - daß danach eine Vergütungsbehandlung durchgeführt wird und
- - daß die Stahlflasche abschließend innen und außen entzundert wird.
- - That is used as the starting material in each case a soft annealed blank from a hot rolled sheet, the sheet following. Alloy composition (wt .-%) comprises:
where the sum of C and N is max. 0.07% and the sum of V and T to max. 0.07% is limited;C 0.02% to 0.06% Si 0.15% to 0.30% Mn 1.60% to 1.80% P Max. 0.035% S Max. 0.008% al Max. 0.020% Cr 12.5% to 13.5% Ni 0.3% to 0.8% V Max. 0.07% Nb 0.025% to 0.060% W minute 0.03% Ti Max. 0.01% N 0.010% to 0.035% rest Iron and usual impurities, - - That the blank is formed by deep drawing to a bottle sleeve,
- - That then after heating at a temperature of 1150 to 1250 ° C by rolling a bottle neck is formed,
- - that then a compensation treatment is carried out and
- - Finally, the steel bottle is descaled inside and out.
- - daß als Vormaterial jeweils ein nahtloses Stahlrohr mit folgender
Legierungszusammensetzung (Gew.-%) eingesetzt wird:
wobei die Summe aus C und N auf max. 0,07% und die Summe aus V und Ti auf max. 0,07% begrenzt ist;C 0,02% bis 0,06% Si 0,15% bis 0,30% Mn 1,60% bis 1,80% P max. 0,035% S max. 0,008% Al max. 0,020% Cr 12,5% bis 13,5% Ni 0,3% bis 0,8% V max. 0,07% Nb 0,025% bis 0,060% W min. 0,03% Ti max. 0,01% N 0,010% bis 0,035% Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, - - daß nach Erwärmung des eingesetzten Stahlrohrs auf 1150 bis 1250°C die beiden Rohrenden nach dem Spinning-Verfahren oder einem Schmiedeverfahren zu Böden oder zu einem Flaschenhals umgeformt werden,
- - daß danach eine Vergütungsbehandlung durchgeführt wird und
- - daß die Stahlflasche oder der Behälter abschließend innen und außen entzundert wird.
- - that a seamless steel tube with the following alloy composition (% by weight) is used as the starting material:
where the sum of C and N is max. 0.07% and the sum of V and Ti to max. 0.07% is limited;C 0.02% to 0.06% Si 0.15% to 0.30% Mn 1.60% to 1.80% P Max. 0.035% S Max. 0.008% al Max. 0.020% Cr 12.5% to 13.5% Ni 0.3% to 0.8% V Max. 0.07% Nb 0.025% to 0.060% W minute 0.03% Ti Max. 0.01% N 0.010% to 0.035% rest Iron and usual impurities, - - That after heating the steel tube used to 1150 to 1250 ° C, the two pipe ends are formed by the spinning process or a forging process to soils or a bottleneck,
- - that then a compensation treatment is carried out and
- - that the steel bottle or container is finally descaled inside and out.
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