一種耐磨耐低溫耐大氣腐蝕鋼的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種耐磨耐低溫耐大氣腐蝕鋼的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)鋼卷厚為2.5-16.0mm的鋼;其[C]：0.065-0.085%、[Si]：0.20-0.30%、[Mn]：0.85-0.950%、[P]：≤0.020%、[S]：≤0.004%、[Cr]：0.45-0.55%、[Ni]：0.12-0.25%、[Cu]：0.25-0.35%、[Nb]：0.010-0.030%、[Al]：0.020-0.040%、[Ti]：0.010-0.018%、[Ca]：0.0015-0.0030%、[N]：≤0.0045%；軋制：設(shè)定加熱爐爐膛溫度在1200℃±20℃，板坯保溫時(shí)間30-40min，板坯出爐溫度在1200℃±20℃，其中入精軋軋機(jī)中間坯溫度900-1000℃，入精軋軋機(jī)中間坯厚度≥50mm，終軋溫度在860℃±10℃，卷曲溫度為600℃±10℃，層流冷卻速度在15±2℃/s。
【專利說(shuō)明】一種耐磨耐低溫耐大氣腐蝕鋼的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及腐蝕鋼的生產(chǎn)，尤其該方法適用于寒冷地區(qū)焊接結(jié)構(gòu)耐侯鋼的生產(chǎn)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 20世紀(jì)30年代，美國(guó)的U.S.Steel公司首先研制成功了耐腐蝕高強(qiáng)度含銅低合金鋼，用于建筑和橋梁，其中最普遍應(yīng)用的是高磷、銅、鉻、鎳的高耐候鋼系列和以鉻、錳、銅合金化為主的焊接結(jié)構(gòu)系列鋼。1960年前后，武鋼利用其鐵礦中含銅，首先在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了含銅耐候鋼的研究和開(kāi)發(fā)工作。1965年，試制出09MnCuPTi耐候鋼，并研制出我國(guó)第一輛耐候鋼鐵路貨車。此外，研究者還結(jié)合我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)出了鞍鋼集團(tuán)的OSCuPVRE系列、武鋼集團(tuán)的09CuPTi系列、濟(jì)南鋼鐵公司的09MnNb等，到目前為止，我國(guó)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了焊接結(jié)構(gòu)耐候和高耐候兩個(gè)系列11個(gè)牌號(hào)(其中高耐候4個(gè)，焊接結(jié)構(gòu)7個(gè))，但在戈壁沙漠大風(fēng)砂環(huán)境下使用的耐低溫、耐磨損(抗礫石打擊磨損)、耐鹽堿等惡劣環(huán)境條件使用的焊接結(jié)構(gòu)耐候鋼生產(chǎn)信息未見(jiàn)披露。
[0003]本發(fā)明是針對(duì)蘭新鐵路沿線的惡劣環(huán)境，即途經(jīng)百里風(fēng)區(qū)，最大風(fēng)力達(dá)到11級(jí)，茫茫戈壁和沙漠，冬季最低氣溫達(dá)到_40°C以下，開(kāi)發(fā)的耐低溫、耐大氣腐蝕、耐砂粒磨損，即抗礫石打擊的焊接結(jié)構(gòu)耐候鋼，用于制造高速鐵路擋風(fēng)墻，保證高速列車的行駛安全，使用效果十分顯著，為企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新作出了典范。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目在于:生產(chǎn)提供的高強(qiáng)度易成型、耐低溫、耐磨損、耐大氣腐蝕鋼的耐候鋼，實(shí)現(xiàn)了在寒冷與極端環(huán)境下的利用目的。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種耐磨耐低溫耐大氣腐蝕鋼的生產(chǎn)方法，原料以重量百分比配制，生產(chǎn)鋼卷厚為2.5-16.0mm的腐蝕鋼；
[0006]成分設(shè)計(jì):[C]:0.065-0.085%、[Si]:0.20-0.30%、[Mn]:0.85-0.950%、[P]:(0.020%、[S] S 0.004%、[Cr]:0.45-0.55%、[Ni]:0.12-0.25%、[Cu]:0.25-0.35%、[Nb]:0.010-0.030%、[Al]:0.020-0.040%、[Ti]:0.010-0.018%、[Ca]:0.0015-0.0030%、[N]:(0.0045%,鐵及雜質(zhì)；
[0007]其中為保證Nb元素的強(qiáng)化效果，爐膛溫度設(shè)定在1200°C ±20°C，板坯在爐均熱保溫時(shí)間控制在35min，板坯的加熱爐出爐溫度控制在1200°C ±20°C ;控制奧氏體未結(jié)晶區(qū)軋制溫度，入精軋軋機(jī)中間坯溫度在950°C，入精軋軋機(jī)中間坯厚度> 50mm,終軋溫度在8600C ±10°C，卷曲溫度為600°C，層流冷卻前段采用急冷方式，冷卻速度控制在20±2°C /s ;其中連鑄鋼水過(guò)熱度控制在20°C，并采用連鑄板坯輕壓下技術(shù)(板坯壓下量控制在4mm),生產(chǎn)出的板還偏析C類小于0.5級(jí)。
[0008]其中非金屬夾雜的去除及氮元素的控制:
[0009]①鐵水預(yù)處理后的[S]含量小于0.003% ;轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)[N]的含量小于0.002%;
[0010]②轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)，嚴(yán)禁補(bǔ)吹，其控制參數(shù)的供氧壓力0.8-0.85MPa,流量32000-33000m3/h,強(qiáng)度為0.4-0.6Nm3/t.min,吹氧時(shí)間14min，其中底吹氬攪拌供氣強(qiáng)度為0.05-0.08Nm3/t.min，壓力為1.0-1.2MPa ;轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1620_1670°C，此時(shí)[C]含量為 0.09%, [P]含量小于 0.008% ；
[0011]③LF精煉及造渣、脫硫，喂入鈣鐵線對(duì)非金屬夾雜進(jìn)行變性處理，緊接著對(duì)鋼包鋼水底吹氬弱攪拌，時(shí)間ll_13min，其中精煉的終渣Al2O3的含量為28_33%，鋼水[N]含量小于0.0045%，鋼中A、B類非金屬夾雜小于1.0級(jí);
[0012]④連鑄保護(hù)澆鑄，大包長(zhǎng)水口采用密封圈+氬封的保護(hù)，連鑄時(shí)鋼水[N]增量小于0.001%。
[0013]所述方法，成品的鋼板耐磨性為鐵素體+珠光體+少量粒狀貝氏體，晶粒度為9-10級(jí)，提高了鋼材的耐磨性能。
[0014]所述方法，成品在環(huán)境溫度為16-20°C下，周期浸潤(rùn)腐蝕試驗(yàn)，平均腐蝕失重率為0.75-0.77g/m2/h，相對(duì)腐蝕速率達(dá)到 46.8-47.5。
[0015]所述方法，成品鋼板的抗拉強(qiáng)度510_610MPa，屈服強(qiáng)度390_480MPa，斷后延伸率為25-33%，屈強(qiáng)比0.80-0.85，低溫沖擊功，一 20°C沖擊功值在250-350J，一 40°C沖擊功值在 230-300J。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果:成品鋼的鋼卷厚度為2.5-16_，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)耐候鋼的沖擊功相比，低溫沖擊功顯著提高，-20°C沖擊功250-350J，一 40°C沖擊功230-300J (備注:沖擊功試樣形狀夏氏V型)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有相近的牌號(hào)Q355NH焊接結(jié)構(gòu)耐候鋼，GB/T4171-2008規(guī)定的一 40°C沖擊功大于27J，用戶協(xié)議的沖擊功平均值可以大于60J)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例
[0019]1、冶煉工藝:鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐吹煉一LF精煉一板坯連鑄一板坯清理一板坯再加熱一控制軋制與冷卻一成品檢驗(yàn)。
[0020]2.成分設(shè)計(jì)
[0021 ] 生產(chǎn)鋼板厚度為2.5-16.0mm ；
[0022]成分組成以重量百分比:[C]:0.065-0.085% ； [Si]:0.20-0.30% ； [Mn]:0.85-0.950% ；[P]: ( 0.020% ； [S]: ( 0.004% ； [Cr]:0.45-0.55% ； [Ni]:0.12-0.25% ；[Cu]:0.25-0.35% ； [Nb]:0.010-0.015% ； [Al]:0.020-0.040% ； [Ti]:0.010-0.018% ； [Ca]:0.0015-0.0030% ； [N] S 0.0045%，鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0023] 根據(jù)鈮鈦的碳氮化物夾雜在鋼水凝固過(guò)程中的析出特性(研究表明，當(dāng)鋼水中的[C]含量為0.17%時(shí)，[N]含量為0.0040%, [Nb]含量為0.018%，Tli (C，N)的析出溫度小于1400°C, Tffl3(C, N)的析出溫度小于IlOO0C ;當(dāng)鋼水中的[N]含量為0.0080%, [Nb]含量為0.018%,Tli (C，N)的析出溫度小于14701:，1^(C，N)的析出溫度基本不變；當(dāng)鋼水中的[N]含量為0.0120%, [Nb]含量為0.018%, Tli (C，N)的析出溫度接近1490。。，Tffl3 (C，N)的析出溫度基本不變)，為降低鋼水中的T1JC, N)和TTi (C，N)類夾雜，為保證鋼板的力學(xué)性能(主要指抗拉、屈服、延伸以及低溫沖擊性能)合格，只能降低鋼水中的碳含量、鈦含量和氮含量，因此確定上述成分組成為最佳方案。
[0024]3.合金元素的加入方式
[0025]①銅、鎳元素的加入，對(duì)于難以氧化的銅、鎳元素通過(guò)廢鋼料斗加入轉(zhuǎn)爐，銅板通過(guò)料斗和廢鋼一起加入轉(zhuǎn)爐熔煉；
[0026]②鉻、硅、錳、鋁元素的加入，通過(guò)轉(zhuǎn)爐料倉(cāng)在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程加入鋼包鋼水中。
[0027]③鈦、鈣元素在LF精煉結(jié)束加入鋼包鋼水中。
[0028]4.其中非金屬夾雜的去除及氮元素的控制方法
[0029]①鐵水預(yù)處理后的[S]含量小于0.003% ;轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)[N]的含量小于0.002%;
[0030]②轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)，嚴(yán)禁補(bǔ)吹，防止鋼水增氮，其控制參數(shù)為供氧壓力0.8-0.85MPa,流量32000-33000m3/h，強(qiáng)度為0.4-0.6Nm3/t.min,吹氧時(shí)間14min ;底吹氬攪拌供氣強(qiáng)度為0.05-0.08Nm3/t.min，壓力為1.0-1.2MPa ;轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1620_1670°C，此時(shí)[C]含量為 0.09%, [P]含量小于 0.008% ；
[0031]③LF精煉及造渣、脫硫，喂入鈣鐵線對(duì)非金屬夾雜進(jìn)行變性處理，緊接著對(duì)鋼包鋼水底吹氬弱攪拌，控制時(shí)間> IOmin ;精煉的終渣Al2O3的含量為28-33% ;鋼水[N]含量小于0.0045%，鋼中A、B 類非金屬夾雜小于1.0級(jí)。
[0032]④連鑄保護(hù)澆鑄，大包長(zhǎng)水口采用密封圈+氬封的保護(hù)；連鑄時(shí)鋼水[N]增量小于
0.001%。
[0033]5.鋼板的性能控制方法
[0034](I)鋼材的耐腐蝕性，通過(guò)Cu、Cr、Ni含量來(lái)保證。
[0035](2)提高低溫沖擊功的創(chuàng)新方法主要有如下兩點(diǎn):
[0036]采用中碳、中錳，并加入微量的Nb、T1、微合金化元素強(qiáng)化的成分設(shè)計(jì)方案，在保證鋼材的強(qiáng)度、韌性、提高成形性能的前提下，顯著提高了鋼材的低溫沖擊功。
[0037]生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn):
[0038](I) 一是根據(jù)在鋼液溫度恒定的前提下，Ti (C、N)析出溫度隨著鋼液中氮含量的增加而提高；二是在鋼液中[Ti]、[N]含量一定的情況下，鋼液中Ti (C、N)析出隨著鋼水溫度的變化而顯著變化，但Nb (C，N)的析出與鋼水溫度的變化相關(guān)性不顯著的的特性，在提高鋼材韌性和焊接性能的前提下，鋼中鈦含量控制在0.015%低水平，鋼中氮含量控制在
0.005%、錳含量0.95%、碳含量0.070%、鈮含量0.02%,連鑄鋼水過(guò)熱度控制在20°C，并采用連鑄板坯輕壓下技術(shù)(板坯壓下量控制在4_)，生產(chǎn)出的板坯偏析C類小于0.5級(jí)，為軋制出耐低溫沖擊耐磨鋼材準(zhǔn)備了高品質(zhì)板坯。
[0039](2)為保證Nb元素的強(qiáng)化效果，爐膛溫度設(shè)定在1200°C ±20°C，板坯在爐均熱保溫時(shí)間控制在35min ;板坯的加熱爐出爐溫度控制在1200°C ±20°C ;控制奧氏體未結(jié)晶區(qū)軋制溫度，入精軋軋機(jī)中間坯溫度在950°C，入精軋軋機(jī)中間坯厚度> 50mm，終軋溫度在8600C ±10°C ;卷曲溫度為600°C，層流冷卻前段采用急冷方式，冷卻速度控制在20±2°C /
So
[0040](3)鋼板耐磨性:通過(guò)在鋼液中添加碳、錳、氮，經(jīng)控制軋制和控制能卻，鋼材組織為鐵素體+珠光體+少量粒狀貝氏體，晶粒度為9.5級(jí)，在滿足鋼材強(qiáng)度要求的同時(shí)提高了鋼材的耐磨性能。
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨耐低溫耐大氣腐蝕鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:原料以重量百分比配制，生產(chǎn)鋼卷厚為2.5-16.0mm的腐蝕鋼；
成分設(shè)計(jì):[C]:0.065-0.085%、[Si]:0.20-0.30%、[Mn]:0.85-0.950%、[P]：≤ 0.020%、[S]:≤ 0.004%、[Cr]:0.45-0.55%、[Ni]:0.12-0.25%、[Cu]:0.25-0.35%、[Nb]:0.010-0.030%、[Al]:0.020-0.040%、[Ti]:0.010-0.018%、[Ca]:0.0015-0.0030%、[N]:≤ 0.0045%，鐵及雜質(zhì)； 其中為保證Nb元素的強(qiáng)化效果，爐膛溫度設(shè)定在1200°C ±20°C，板坯保溫時(shí)間為35min，板坯的加熱爐出爐溫度為1200°C ±20°C ;控制奧氏體未結(jié)晶區(qū)軋制溫度，入精軋軋機(jī)中間坯溫度在950°C，入精軋軋機(jī)中間坯厚度≥50mm，終軋溫度在860°C ±10°C，卷曲溫度為600°C，層流冷卻速度控制在20±2°C /s ;其中連鑄鋼水過(guò)熱度控制在20°C，板坯壓下量控制在4mm，生產(chǎn)出的板坯偏析C類小于0.5級(jí)； 其中非金屬夾雜的去除及氮元素的控制: ①鐵水預(yù)處理后的[S]含量小于0.003%;轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)[N]的含量小于0.002%; ②轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)，嚴(yán)禁補(bǔ)吹，其控制參數(shù)的供氧壓力0.8-0.85MPa,流量32000-33000m3/h,強(qiáng)度為0.4-0.6Nm3/t -min,吹氧時(shí)間14min，其中底吹氬攪拌供氣強(qiáng)度為0.05-0.08Nm3/t.min，壓力為1.0-1.2MPa ;轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1620_1670°C，此時(shí)[C]含量為0.09%, [P]含量小于 0.008% ； ③LF精煉及造渣、脫硫，喂入鈣鐵線對(duì)非金屬夾雜進(jìn)行變性處理，緊接著對(duì)鋼包鋼水底吹氬弱攪拌，時(shí)間10.5-13min，其中精煉的終渣Al2O3的含量為28_33%，鋼水[N]含量小于0.0045%，鋼中A、B類非金屬夾雜小于1.0級(jí); ④連鑄保護(hù)澆鑄，大包長(zhǎng)水口采用密封圈+氬封的保護(hù)，連鑄時(shí)鋼水[N]增量小于0.001%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:成品鋼板耐磨性為鐵素體+珠光體+少量粒狀貝氏體，晶粒度為9-10級(jí)，提高了鋼材的耐磨性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:成品鋼板在環(huán)境溫度為16-20°C下，周期浸潤(rùn)腐蝕試驗(yàn)，平均腐蝕失重率為0.75-0.77g/m2/h，相對(duì)腐蝕速率達(dá)到46.8-47.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:成品鋼板的抗拉強(qiáng)度510-610MPa，屈服強(qiáng)度390-480MPa，斷后延伸率為25_33%，屈強(qiáng)比0.80-0.85，低溫沖擊功，一 20°C沖擊功值在250-350 J，一 40°C沖擊功值在 230-300 J。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK103911558SQ201410077286
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】吾塔, 陳勇, 張愛(ài)梅, 趙亮, 張建新, 馮躍平, 雷洪, 宋維兆, 黃星武 申請(qǐng)人:寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司