專利名稱：：含Ti抗拉強(qiáng)度≥450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種耐腐蝕鋼，具體講屬于耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，確切地屬于含Ti抗拉強(qiáng)度>450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼。
背景技術(shù)：
：為了響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能環(huán)保政策，對(duì)以燃煤為主的高污染企業(yè)必須進(jìn)行治理，實(shí)行先達(dá)標(biāo)后生產(chǎn)，對(duì)新批的發(fā)電、化工、石油、鋼鐵等項(xiàng)目必須配置脫硫裝置，使其燃燒的煙氣中含硫量降低到國(guó)家允許的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于煙氣濕度通常較大，溫度較低，煙氣中單位體積的稀釋硫酸含量會(huì)相應(yīng)增加，因此，脫硫后的煙氣仍然屬于強(qiáng)腐蝕性煙氣等級(jí)，對(duì)煙閨的腐蝕并沒有減弱。目前國(guó)外正在使用或公開的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼中，主要以Cu-Cr-Sb(Sn)系成分配方，如美國(guó)和日本在鍋爐預(yù)熱器中使用的主要牌號(hào)有COR-TEN、NAC-1、NAC-2B、NAC-2C、CRIA等。在本發(fā)明申請(qǐng)之前，授權(quán)公告號(hào)CN1024691C的《抗硫酸露點(diǎn)腐蝕低合金鋼》專利，其成分設(shè)計(jì)在常規(guī)元素的基礎(chǔ)上，加入了合金元素Cu、Cr，該鋼的強(qiáng)度級(jí)別與本發(fā)明鋼接近，但是該鋼的工業(yè)性應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，它只能使空氣預(yù)熱器的使用壽命比Q235鋼提高34倍。新日本制鐵株式會(huì)社申請(qǐng)的《具有優(yōu)異的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性的鋼和空氣預(yù)熱器》，專利授權(quán)公告號(hào)CN1195883，其成分設(shè)計(jì)采用Cu-Sb系，同時(shí)含有Cr、Mo、Ni、Nb、V、Ti、Sn、B中的一種或者一種以上。該專利公開文件中并沒有公開任何一種鋼的力學(xué)性能。另一項(xiàng)發(fā)明專利《耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的稀土合金鋼》，專利授權(quán)公告號(hào)CN1386886A，其成分設(shè)計(jì)采用W代替Cr的Cu-W-Sn-RE(Mo、Sb)系合金思路。Sn的加入在鋼板的表面容易產(chǎn)生點(diǎn)狀缺陷，如熱軋工藝控制不當(dāng)，更容易產(chǎn)生表面裂紋；同時(shí)，重量百分比為0.100.50%的Mo顯著增加該鋼的生產(chǎn)成本，且文件中沒有公開加入Mo后該鋼的耐硫酸腐蝕性能試驗(yàn)結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種屈服強(qiáng)度(ReL)>330MPa、抗拉強(qiáng)度(Rm)>450MPa，延伸率(A)>22%，在10%硫酸40。C不更換溶液48小時(shí)條件下耐腐蝕性能(g/m2.h)是Q345B鋼的20倍以上，并具有優(yōu)良的焊接性能和冷彎成型性能的經(jīng)濟(jì)型Cu-W-Ti系的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼。為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下含Ti抗拉強(qiáng)度^450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，其化學(xué)成及重量百分比為:C:0.0250.15%，Si:0.100.50%，Mn:《1.50%，P:《0.020%，S:《0.010%，Cu:0.100.60%，W:0.050.80%，Ti:0.060.13%，Al:《0.080%，其余為Fe及不可避免的夾雜；同時(shí)還要滿足0.65%<Cu+W+Ti<1.60%。其在于所述的下列化學(xué)成及重量百分比優(yōu)選為C:0.040.12%，Mn:0.651.40%，Cu:0.200.60%，Ti:0.070.13%，W:0.100.60%。其在于所述的下列化學(xué)成及重量百分比優(yōu)選為C:O.050.09%，Mn:1.01.20%，Cu:0.300.50%，Ti:0.080.10%，W:0.200.50%。本發(fā)明各合金元素的作用及機(jī)理本發(fā)明通過各合金元素的合理含量及沉淀強(qiáng)化作用，同時(shí)并通過Cu-W-Ti的適當(dāng)配比，可以顯著提高鋼的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性能，此外還有利于獲得良好的低溫韌性，增加鋼的抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力。Cu元素Cu含量小于O.10%時(shí)，其沉淀強(qiáng)化作用不明顯，Cu含量大于0.60X時(shí)，鋼板焊接熱影響區(qū)韌性會(huì)降低，且在鋼坯加熱過程中易產(chǎn)生網(wǎng)裂。W元素W可以提高鋼的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性能，特別是Cu-W-Ti結(jié)合，對(duì)耐濃硫酸的腐蝕能起到明顯的作用，同時(shí)，W的加入還能提高鋼的熱強(qiáng)性。本發(fā)明的W含量最佳為0.050.80%。C元素碳是鋼中不可缺少的提高鋼材強(qiáng)度的元素之一，由于碳會(huì)使鋼的耐腐蝕性能劣化，因此，優(yōu)選盡可能地使其含量控制在低水平，特別是其含量超過O.15%時(shí)，無法兼具低溫、高溫這兩種條件下的耐腐蝕性能，因此，設(shè)定上限為0.15%。Si元素Si主要是以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)也是鋼中的脫氧元素，但含量不可過高，以免降低鋼的韌性和焊接性能，因此本發(fā)明的Si含量設(shè)定為0.10%0.50%。Mn元素在鋼中添加適量的Mn，不僅可以通過Mn的固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，而且可降低鋼的相變溫度，細(xì)化晶粒，提高鋼的綜合性能，本發(fā)明Mn含量設(shè)定為《1.50%。P及S元素磷在鋼中容易造成偏析、惡化焊接性能、顯著降低鋼的沖擊韌性、提高脆性轉(zhuǎn)變溫度；硫易與錳結(jié)合生成MnS夾雜，影響鋼的成型性能。因此，本發(fā)明應(yīng)盡量減少磷、硫元素對(duì)鋼性能的不利影響，通過對(duì)鐵水進(jìn)行深脫硫預(yù)處理、真空處理等手段，控制P《0.020%、S《0.010%，從而減輕其不利影響。Al元素Al是鋼中的主要脫氧元素。但當(dāng)A1含量大于0.080X時(shí)，將導(dǎo)致A1的氧化物夾雜增加，降低鋼的純凈度，不利于鋼的韌性及耐候性能。Al可與鋼中的N結(jié)合生成高熔點(diǎn)A1N，在高溫下阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化相變鐵素體組織，提高鋼的強(qiáng)韌性。Ti元素Ti是一種強(qiáng)碳(氮)化物形成元素，形成了TiN熔點(diǎn)高，在再加熱過程中阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，在軋制過程中可有效地釘扎奧氏體晶界，抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，另外鋼板在焊接過程中，鋼中的TiN和TiC粒子能顯著阻止熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大，從而改善鋼板焊接性能。同時(shí)，當(dāng)Ti含量>0.06%時(shí)，隨著Ti含量的增加，析出強(qiáng)化效果越好，即TiC粒子在相間或相變后在鐵素體內(nèi)析出，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化效果。因此在鋼中添加適量的Ti，既有利于提高鋼的強(qiáng)韌匹配，又有利于細(xì)化鋼的組織，減少基體組織間的電位差異，提高鋼在高溫高濃度環(huán)境下耐硫酸腐蝕的能力，及提高鋼的耐晶間腐蝕性能。但當(dāng)Ti含量>0.13%時(shí)，高溫下未充分固溶于奧氏體粗大的TiN量較多，反而惡化鋼的韌性，粗大的TiN與基體間的電位差異較大，又會(huì)成為腐蝕的源頭，惡化鋼的耐硫酸腐蝕性能，因此，控制其含量為0.060.13%。本發(fā)明所述鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明鋼屈服強(qiáng)度(ReL)>330MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)>450MPa，延伸率(A)>22%，屬于經(jīng)濟(jì)型高性能高強(qiáng)度耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，以熱軋狀態(tài)交貨，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，提高了成材率，降低了成本，適應(yīng)大生產(chǎn)要求。2、本發(fā)明鋼成份設(shè)計(jì)為低碳一錳為基的Cu-W-Ti系耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，與其它系列耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼相比，W、Ti的復(fù)合添加，確保本發(fā)明鋼具有更加優(yōu)良的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性能。3.本發(fā)明生產(chǎn)的鋼具有極佳的強(qiáng)韌性匹配，優(yōu)良的焊接性能，可簡(jiǎn)化焊接工藝，提高焊接效率，本發(fā)明的鋼可廣泛用于制造鍋爐低溫部件、煙道、煙囪、烤煙箱以及脫硫?qū)Ｓ迷O(shè)備，利于推廣應(yīng)用。具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)闡述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。表1列出了本發(fā)明可用于鍋爐低溫部件、煙道、煙囪、烤煙箱以及脫硫?qū)Ｓ迷O(shè)備制造的450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼的幾種具體實(shí)施例的化學(xué)成分，其生產(chǎn)方法采用在轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行頂?shù)讖?fù)合吹煉；鐵水深脫硫、脫磷技術(shù)，控制鐵水中的S《0.01%;然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)爐頂?shù)状禑?；喂A1絲脫氧；爐后真空處理，使鋼中的化學(xué)成分滿足表1的要求；再將鋼水澆注成200300mmX1500mm斷面的板坯；在2250mm軋機(jī)上采用控軋控冷技術(shù)進(jìn)行熱連軋軋制，軋制成熱軋板(巻)。在采用控軋控冷技術(shù)進(jìn)行熱連軋生產(chǎn)時(shí)的工藝制度先將板坯加熱至1180124(TC，使得微合金元素充分固溶；進(jìn)行粗軋，其開軋溫度>115(TC，粗軋?jiān)趭W氏體再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，粗軋每道次壓下率為2030%，累計(jì)壓下率為8090%，粗軋結(jié)束溫度為1000IIO(TC;進(jìn)行精軋，其開軋溫度為9501020。C，中間道次壓下率為2025%，最后兩道次壓下率為1015%，終軋溫度為790870°C;鋼板軋后采用層流冷卻，冷卻速度為1540°C/s，巻取溫度為56064(TC，制得板厚為418mm的熱軋板(巻)。本發(fā)明抗拉強(qiáng)度450MPa級(jí)的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼實(shí)施例成分如表1，生產(chǎn)工藝參數(shù)和力學(xué)性能結(jié)果列于表2和表3。從表3反映出的性能看，實(shí)施例鋼都能滿足屈服強(qiáng)度(R?！?gt;330MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)>450MPa，延伸率(A)>22%，同時(shí)，該鋼常溫夏比沖擊功(Akv)>150J，d=a，180°冷彎全部合格。表1本發(fā)明鋼的化學(xué)成分(Wt%)5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注表3中的夏比沖擊功為折算成標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣規(guī)格10X10X55mm的常溫沖擊功值的平均值。對(duì)用本發(fā)明實(shí)施例2、4、5鋼制成的熱軋板和工業(yè)性生產(chǎn)的Q345B鋼進(jìn)行10%硫酸4(TC不更換溶液48小時(shí)浸泡試驗(yàn)，進(jìn)行其腐蝕速率的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表4。表4本發(fā)明鋼硫酸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明實(shí)施例2、4、5鋼在10%硫酸4(TC不更換溶液48小時(shí)條件下耐腐蝕性能(g/m2.h)是Q345B鋼的20倍以上，完全可以滿足鍋爐低溫部件、煙道、煙囪、烤煙箱以及脫硫?qū)Ｓ迷O(shè)備制造的需要。權(quán)利要求含Ti抗拉強(qiáng)度≥450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，其化學(xué)成及重量百分比為C0.025～0.15％，Si0.10～0.50％，Mn≤1.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cu0.10～0.60％，W0.05～0.80％，Ti0.06～0.13％，Al≤0.080％，其余為Fe及不可避免的夾雜；同時(shí)還要滿足0.65％＜Cu+W+Ti＜1.60％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Ti抗拉強(qiáng)度^450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，其在于所述的下列化學(xué)成及重量百分比優(yōu)選為C:0.040.12%，Mn:0.651.40%，Cu:0.200.60%，Ti:0.070.13%，W:0.100.60%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含Ti抗拉強(qiáng)度^450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，其在于所述的下列化學(xué)成及重量百分比優(yōu)選為C:0.050.09%，Mn:1.01.20%，Cu:0.300.50%，Ti:0.080.10%，W:0.200.50%。全文摘要本發(fā)明涉及含Ti抗拉強(qiáng)度≥450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼。其解決耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性能較低等不足的措施含Ti抗拉強(qiáng)度≥450MPa級(jí)耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，其化學(xué)成及重量百分比為C0.025～0.15％，Si0.10～0.50％，Mn≤1.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cu0.10～0.60％，W0.05～0.80％，Ti0.06～0.13％，Al≤0.080％，其余為Fe及不可避免的夾雜；同時(shí)還要滿足0.65％＜Cu+W+Ti＜1.60％。本發(fā)明屈服強(qiáng)度≥330MPa，抗拉強(qiáng)度≥450MPa，延伸率≥22％，以熱軋狀態(tài)交貨；工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有極佳的強(qiáng)韌性匹配，優(yōu)良的焊接性能，可廣泛用于制造鍋爐低溫部件、煙道、煙囪、烤煙箱以及脫硫?qū)Ｓ迷O(shè)備，利于推廣應(yīng)用。文檔編號(hào)C22C38/16GK101705425SQ20091027267公開日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年11月6日優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日發(fā)明者劉志勇,周一中,宋育來,杜明,楊志婷,胡敏,鄭華,陳吉清,陳邦文,黃成紅申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司