在海滨环境中具有优异耐候性的钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有优异耐候性的钢及其制造方法。按照本发明专利技术，所述钢由以下组分组成：最高至０．１５重量％的Ｃ、最高至１．０重量％的Ｓｉ、最高至２．０重量％的Ｍｎ、０．２到１．０重量％的Ｃｕ、０．２到５．０％重量％的Ｎｉ、０．００１到０．１重量％的Ａｌ、最高至０．０３重量％的Ｐ、０．００２到０．０３重量％的Ｓ、０．００１到０．０１重量％的Ｃａ，余量的为Ｆｅ和不可避免的杂质，其中Ｃａ、Ｓ、Ａｌ和Ｓｉ的含量由以方程式１Ｃａ（％）／Ｓ（％）＞１．５Ａｌ（％）＋２Ｓｉ（％）来决定。所述钢含有占所述Ｃａ基非金属掺杂物的３０重量％的水溶性ＣａＳ掺杂物。本发明专利技术提供了在高的盐浓度的环境中具有优异耐候性的钢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到大气暴露具有优异的耐腐蚀性的钢，及其制造方法。更具体 地，本专利技术涉及在含盐量高的海滨环境中和在氯化钙用作防冻剂的氯浓度高的 气氛中具有优异耐腐蚀性的钢。
技术介绍
常规的耐候性(weather-resistant)钢含有极少量的Cu、 Cr和P，并且它的耐大 气腐蚀性比--般的钢的耐大气腐蚀性高4-8倍。所述耐候性钢的耐腐蚀性比一般 的钢更优异是由于以下原因。所述耐候性钢聚集铁锈，该铁锈掉落或在室外暴 露的早期以和一般钢类似的方式除去。但是随着时间的推移， 一些铁锈慢慢地 粘附在基底金属上，形成一层致密的稳定铁锈，这层铁锈接着作为对抗腐蚀性 环境的保护层。用作防止受到腐蚀性环境影响的保护物的稳定铁锈是FeOOH或 具有无定形结构的a-FeOOH。在至少三年的长时间之后，常规的耐候性钢在通常的大气腐蚀性环境中显示出极好的耐腐蚀性，所述大气腐蚀性环境例如含有S02的农村地区或厂区。然而，在氯浓度高的海滨环境中或在使用防冻剂的区域，即使随着时间的推移， 所述常规的耐候性钢与一般钢相比几乎没有改善。这是因为粘附到钢表面的氯 离子促进在其上形成的水薄膜的氧化，增大了钢的整体腐蚀率，阻碍了稳定铁 锈的形成并在钢表面产生了有缺陷的腐蚀产品，例如(3-FeOOH。因此，为了提 高在氯浓度高的海滨或使用熔雪盐(snow-melting salt)的环境中的耐候性，应当 抑制P-FeOOH的形成但是形成具有致密结构的a-FeOOH，以产生完全钝化的薄 膜。当钢暴露于大气中时，所形成的铁锈层结构受腐蚀性环境的影响。腐蚀性 环境的pH较高或在钢表面上形成的水薄膜，会抑制(3-FeOOH的形成并加速 a-FeOOH的形成。然而，几乎不可能通过控制大气来控制pH，因此已经进行了 很多努力，通过向钢中加入氯元素来提高钢表面上形成的水薄膜的pH。日本公开的专利申请2-125839和5-51668揭示了通过加入诸如Ca和Mg的氯 元素和提高钢表面的pH来提高耐候性的常规技术。专利申请2-125839揭示了通 过向钢中加入Ca来产生复合氧化物(Al， Ca)O从而改善耐候性的方法。专利申 请5-51668揭示了通过加入预处理的粉末来提高钢表面的pH的方法，所述粉末 是平均直径最高至l口的CaO颗粒和平均直径最高至200口的铁的混合物。在按照专利申请2-125839的常规技术中，通过加入Ca产生的掺杂物 (inclusion)不是CaO单氧化物，而是Ca基复合氧化物(Ca-based composite oxide)。 此外，如专利申请5-51668所述，即使直接注入CaO,所注入的CaO容易与熔融 钢中存在的其它氧化物，例如Al20;s和Si02反应，并以液体掺杂物存在，例如(Al,Si, Ca)O， CaO- 2A1203， CaO- 6八1203化合物。其专利技术人研究了常规技术后发现， Ca基复合氧化物不溶解在水中，不会明显提高材料表面的pH，因此对于耐候性 的改善几乎没有作用。此外，与其相关，该专利技术人暗示了韩国专利申请2002-25571，该韩国申请 揭示了通过向熔融钢中加入Ca-Si，在钢上形成Ca基复合硫化物(Ca-based composite sulfide)和Ca基复合氧化物并提高钢表面的pH来提高耐候性的技术。 然而，掺杂物的95X的重量分数是Ca基复合氧化物，对于提高钢表面的pH没有 贡献，因此基本不会提高耐候性。
技术实现思路
本专利技术已经解决了现有技术的上述问题，因此，本专利技术的一个目的是提供 在海滨和在使用防冻剂的含盐浓度高的区域中具有优异耐候性的钢，及其制造方法。这通过以下步骤实现在腐蚀的早期提高钢表面的pH并通过优化钢的元素和适当地控制水溶性CaS掺杂物在Ca基非金属掺杂物中的重量分数在短期内 产生稳定的铁锈，无需进行涂漆或进行表面处理。本专利技术的另一个目的是提供在含盐量高且使用防冻剂的环境中屈服强度 (yield strength)至少为300MPa，拉伸强度(tensile strength)至少为480Mpa的具有 优良耐候性的钢，及其制造方法。技术方案按照本专利技术实现专利技术目的的一个方面，提供具有优异耐候性的钢，所述钢 由以下成分组成最高至0.15重量X的C、最高至1.0重量。/。的Si、最高至2.0重 量％、 0.2到I.0重量o/o的Cu、 0.2到5.0。/。重量。/。的Ni、 0.001至'j0.1重量。/o的Al、最高至0.03重量y。的P、 0.002到0.03重量。/o的S、 0.001到0.01重量。/o的Ca，余量的为 Fe和不可避免的杂质，其中Ca、 S、 Al和Si的含量通过以下方程式进行测定 Ca(%)/S(%) > 1.5Al(%)+2Si(%)方程式1,所述钢含有占所述Ca基非金属掺杂物的30重量X的水溶性CaS揍杂物。此外，按照本专利技术，具有优异耐候性的钢还含有选自下组的至少一种0.005 到O. l重量G/o的Ti、 0.01到1.0重量o/o的Mo和0.01至IJ1.0重量o/o的W。如果所述具有优异耐候性的钢还含有选自下组的至少一种0.02到0.07重 量X的Nb、最高至0.1重量X的V、 0.003重量X的B，则所述钢的强度提高很多。按照本专利技术，所述钢具有占所述Ca基非金属掺杂物30到80重量X的水溶性 CaS掺杂物。所述钢优选具有Ca基非金属掺杂物，所述Ca基非金属掺杂物含有分布在其 中的面积分数(areafraction)至少为0.04X的CaS。其中面积分数是通过用掺杂物 面积除以观察面积进行测定。此外，所述钢含有Ca基非金属掺杂物，所述Ca基非金属掺杂物含有分布在 其中的尺寸最高至3口、面积分数至少为0.02X的CaS。制造具有优异耐候性的钢的方法包括以下步骤-制备熔融的钢，所述钢由以下成分组成最高至0.15重量X的C、最高至1.0重量X的Si、最高至2.0重量X的Mn、 0.2 到1.0重量X的Cu、 0.2至ij5.0重量X的Ni、 0.001到0.1重量％的A1、最高至0.03重 量X的P、 0.002到0.03重量X的S,余量的为Fe和不可避免的杂质；将Ca注入到熔融的钢中，进行鼓泡以从熔融的钢中除去漂浮的掺杂物，然 后再次向熔融的钢中注入Ca至少一次，至Ca含量为0.001到0.01。/。，其中Ca含量 是通过下面的方程式l确定的Ca(%)/S(%) 〉 1.5Al(%)+2Si(%)方程式1;连续地浇铸所述熔融钢以制造钢锭并在常规条件下热轧所述钢锭，制造含 有占所述Ca基非金属掺杂物至少30。/。面积分数的水溶性CaS掺杂物的钢。这时，所述熔融钢还含有选自下组中的至少一种0.005到0.1重量X的Ti、 0.01到1.0重量X的Mo、 0.01到1.0重量X的W。所述熔融钢还含有选自下组中的至少一种0.02到0.07重量X的Nb、最高 至0.1重量X的V、最高至0.003重量X的B。所述钢优选含有占所述Ca基非金属掺杂物30到80重量X的CaS掺杂物。 这时，所述钢具有Ca基非金属掺杂物，所述Ca基非金属掺杂物含有分布在 其中的面积分数至少为0.04X的CaS，其中面积分数是通过用掺杂物面积除以观 察面积进行测定。所述钢优选含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有优异耐候性的钢，所述钢由以下组成：最高至０．１５重量％的Ｃ、最高至１．０重量％的Ｓｉ、最高至２．０重量％的Ｍｎ、０．２到１．０重量％的Ｃｕ、０．２到５．０％重量％的Ｎｉ、０．００１到０．１重量％的Ａｌ、最高至０．０３重量％的Ｐ、０．００２到０．０３重量％的Ｓ、０．００１到０．０１重量％的Ｃａ，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，其中Ｃａ、Ｓ、Ａｌ和Ｓｉ的含量由以下方程式决定：Ｃａ（％）／Ｓ（％）＞１．５Ａｌ（％）＋２Ｓｉ（％）方程式１，所述钢含有占所述Ｃａ基非金属掺杂物的３０重量％的水溶性ＣａＳ掺杂物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑欢教，俞张镕，严庆根，郑义庆，崔钟教，李在祥，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]