一种经济耐蚀钢的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种在钢水中添加Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｒｅ中指定的二种或三种合金元素来生产耐蚀钢的方法。与现有技术相比，用该方法生产耐蚀钢工艺简单，其产品热加工性能好，低温冲击韧性高，耐蚀性能可靠且生产成本低于现有同类产品。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种“合金钢”的生产方法，特别是涉及一种“耐腐蚀低合金钢”(简称“耐蚀钢”)的生产方法。目前，国内外耐蚀钢大多数是用在冶炼碳钢时添加一定量的铜(Cu)、磷(P)并辅加钼(Mo)、镍(Ni)、钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、铬(Cr)、钒(V)以及稀土元素(Re)等合金元素中的一种以上元素而生产出来的。这种以铜、磷为主要抗腐蚀有效成分的“Cu-P”耐蚀钢中的铜元素将会引起钢的“热脆”，导致钢材本身热加工性能不良，如加热、轧制工艺稍有控制不当便会在钢材表面产生“网纹”;磷在钢材中提高了钢材的“脆性转变温度”，使钢材易产生“冷脆”，这就恶化了钢材的韧性，使钢材低温冲击性能降低。为了使耐蚀钢同时获得所需的其它性能，各国的专业人员在改进其生产工艺方面做过大量的研究和开发工作。法国于近年来推出了生产钢号为APS20耐蚀钢(Cr4Al钢)的新工艺，该工艺是在冶炼时将钢水中碳含量的重量百分含量严格控制在0.15%以下，并不再使钢水中含有铜和磷，而是向钢水中添加了重量百分含量为0.70～1.00%的铝元素和重量百分含量高达3.9～4.3%的铬元素。采用这种工艺方法生产耐蚀钢固然克服了含铜、磷耐蚀钢的某些不足，但是它所要求的苛刻的工艺参数和较高的生产成本使它在推广引用方面受到了一定程度地限制。本专利技术的任务是寻求一种“热加工性能好、低温冲击韧性高、生产成本低的耐蚀钢”的生产方法。完成上述专利技术任务的技术方案是利用生产普通低合金钢所需原料、设备及其冶炼常规生产工艺，在冶炼时采用已知方法，把钢水中的磷、硫残留量的重量百分含量分别降到0.03%、0.04%以下，把钢水中锰和碳的重量百分含量分别调整为0.35～1.60%和0.06～0.24%，并按常规操作方式向钢水中添加二种或三种已知的合金元素，其特征在于，供选取添加的合金元素及其在钢水中的重量百分含量分别为1)钒 0.05～0.10%铝 0.02～0.70% 或者 钛 0.02～0.15%及稀土元素 0.10～0.20%2)钛 0.02～0.15%铝 0.02～0.70% 或者稀土元素 0.10～0.20%3)铌 0.02～0.05%铝 0.02～0.70% 或者稀土元素 0.10～0.20%本专利技术的专利技术人认为上述方案中供选取添加的合金元素及其在钢水中的重量百分含量为如下数值时可作为优选方案。钒 0.06～0.08%铝 0.04～0.10%钛 0.07～0.11%铌 0.03～0.04%稀土元素 0.15～0.17%本专利技术技术方案中所述的稀土元素最好选用镧(La)或铈(Ce)，但不得选用钷(Pm)。在上述这种耐蚀低合金钢的生产工艺方法中，由于在冶炼时没有向钢水中添加铜，而且磷、硫残留量较低，这就避免了钢材的“热脆”及“冷脆”现象，使钢材即具有较好的热加工性能，又具有较高的低温冲击韧性;由于本专利技术在冶炼时向钢水中添加的合金元素中，钒、铌、钛三元素在钢中与碳的亲和力均比铁强，都属碳化物形成元素，在某些间隙相中碳原子缺位，它们在钢中除少量溶于铁素体外均可形成极细小的间隙相碳化物及氮化物颗粒，此类碳化物是比渗碳体更为稳定的合金渗碳体或特殊碳化物，它们在钢中奥氏体加热时较难溶解，因而它们都能强烈阻碍奥氏体晶粒的粗化过程;同样，铝在高温中易生成高熔点的Al2O3，它在钢中加热时也会形成很难溶解的细小化合物的颗粒，也同样阻碍着奥氏体晶粒的粗化;因此它们对钢材组织都会起到细化晶粒的作用并还可造成一定的弥散强化作用，正因如此，它们即可以提高钢材的低温韧性和强度，又可有效地削弱钢材的时效敏感性。另外，铝虽然是一种电极电位很负的元素(-1.67V)，但它钝化性能良好，在自然状态下，表面可生成Al2O3薄膜起阻止其继续氧化与腐蚀的能力，它将添加到钢水中后，即使在含有SO2和CO2的大气环境中，钢的腐蚀率也不大，因此，它即可以使钢材具有良好的抗高温氧化性能又可减轻工业大气对钢材的腐蚀;再者，钛、铌、钒添加到钢中后，在有氧的环境里，它们的电极电位会迅速升高，使钢材表面电位较正，当钢材遇有潮湿的硫化物或二氧化硫之类的电解质溶液受到腐蚀时，由于钢材基体金属α-Fe电位较负，则α-Fe晶间便会有较多的合金化合物析出，从而可导致钢材表面电位更正，最终导致钢材表面电极极化，使钢材表面钝化，阻止了钢材电化学腐蚀过程的进行，同样也增强了钢材的抗腐蚀能力，稀土元素在钢材中除能改善钢材低温韧性、横向宽展性、耐热性能以及防腐蚀性能外还可降低钢材的白点敏感性。基于以上分析，本专利技术由于所选用的合金元素与现有技术耐蚀钢生产时所添加的铬、钼等稀有贵重元素相比可说是价格廉、资源广、用量微且本专利技术实施时操作简单。所以应用本专利技术生产的耐蚀钢具有低温冲击韧性高、热加工性能好、生产成本低的优点，可以称之为经济耐蚀钢，这种经济耐蚀钢的生产方法由于在实际操作中多数为常规操作，因而易于掌握和推广应用。下面结合实施方式对本专利技术作进一步说明。下述的各实施方式均按本专利技术提供的技术方案所描述的工艺流程进行，不同实施方式的区别仅在于钢水冶炼时所添加的合金元素种类及其在钢水中含量存在差异，如附表1所示附表1 不同实施方式在钢水中添加元素名称及其重量百分比 通过对按上述全部实施方式试产的经济耐蚀钢产品机能检验、耐蚀钢性能试验及生产成本详细统计分析表明应用本专利技术生产的耐蚀低合金钢，其低温冲击性能、热加工性能以及主要抗腐蚀性能均优于国内厂家应用现有技术生产的耐蚀钢(具体情况如附表2所示)，其生产成本同国内外耐蚀钢产品相比每吨至少可降低500元(比照相同生产技术条件、按相同时期外币折合成为人民币的折算额)。附表2 应用本专利技术与现有技术中不同方法生产的耐蚀钢有关资料对照表 注相对腐蚀率＝ (试验钢腐蚀率)/(对比钢(09CuPTiRe)腐蚀率) ×100%权利要求1.一种耐蚀钢的生产方法，它是利用生产普通低合金钢所需原料、设备及冶炼常规生产工艺，在冶炼时采用已知方法，把钢水中的磷、硫残留量的重量百分含量分别降到0.03%、0.04%以下，把钢水中锰和碳含量的重量百分含量分别调整为0.35%～1.6%和0.06～0.24%，并按常规操作方式向钢水中添加二种或三种已知的合金元素，其特征在于，供选取添加的合金元素及其在钢水中的重量百分含量分别为1)钒 0.05～0.10%铝 0.02～0.70% 或者钛 0.02～0.15%及稀土元素 0.10～0.20%2)钛 0.02～0.15%铝 0.02～0.70% 或者稀土元素 0.10～0.20%3)铌 0.02～0.05%铝 0.02～0.70% 或者稀土元素 0.10～0.20%。2.一种如权利要求1所述的耐蚀钢的生产方法，其特征在于，所选取添加到钢水中的合金元素及其在钢水中的重量百分含量为钒 0.06～0.08%钛 0.07～0.11%铝 0.04～0.10%铌 0.03～0.04%稀土元素 0.15～0.17%3.如权利要求1或2所述的耐蚀钢的生产方法，其特征在于，所述的稀土元素为镧或铈。全文摘要本专利技术公开了一种在钢水中添加Al、Ti、Nb、V、Re中指定的二种或三种合金元素来生产耐蚀钢的方法。与现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐蚀钢的生产方法，它是利用生产普通低合金钢所需原料、设备及冶炼常规生产工艺，在冶炼时采用已知方法，把钢水中的磷、硫残留量的重量百分含量分别降到０. ０３％、０. ０４％以下，把钢水中锰和碳含量的重量百分含量分别调整为０. ３５％～１. ６％和０. ０６～０. ２４％，并按常规操作方式向钢水中添加二种或三种已知的合金元素，其特征在于，供选取添加的合金元素及其在钢水中的重量百分含量分别为：１）钒０. ０５～０. １０％铝０. ０２～０. ７０％ 或者：钛０. ０２～０. １５％及稀土元素 . １０～０. ２０％２）钛０. ０２～０. １５％铝０. ０２～０. ７０％ 或者：稀土元素０. １０～０. ２０％３）铌０. ０２～０. ０５％铝０. ０２～０. ７０％ 或者：稀土元素０. １０～０. ２０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓芳，娄明珠，吴国良，李晓平，陈铁，
申请(专利权)人：本溪钢铁公司连轧厂，东北大学，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]