含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法，所述钢板桩的化学成分及质量百分比为：Nb 0.05％～0.15％、Cu 0.005％～0.015％、Cr 0.008％～0.02％、P≤0.02％、C 0.1％～0.27％、Si 0.15％～0.35％、Mn 1.25％～1.55％、S≤0.02％、Cr 0.008％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质；本发明专利技术在保证所制备的钢板桩能够符合当前对海洋工程要求的同时，通过增加相应复合元素，使钢板桩的强度、韧度、耐腐蚀性能得到提升，降低磨损程度，减少污染，延长其服役寿命。

Production method of steel sheet pile with Nb microalloyed high strength and seawater corrosion resistance Engineering

【技术实现步骤摘要】
含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法
本专利技术涉及钢板桩生产
，尤其涉及一种含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法。
技术介绍
钢板桩是一种带有锁扣的型钢，钢板桩根据其加工制作工艺的不同可以分为:热轧/拉伸钢板桩、冷弯钢板桩，根据其横截面形状分为直板型、槽型、Z型等。钢板桩是一种广泛用于水利工程、海洋设施工程、路基桥基工程的钢铁材料，在施工过程中可以大量减少泥土砂石的使用量和混凝土的使用量，十分有效保护了环境资源，环保功效显著；另外，钢板桩的施工程序简单，易操作，施工周期短，在时效性较强的项目中能发挥重要作用，如防洪、塌方、塌陷等，因此钢板桩具有非常广阔的市场潜力和发展前景。公开号为CN110144526A的中国专利申请公开了“一种热轧钢板桩的生产方法”，钢板桩用钢的化学成分和质量百分比为:C0.21～0.50wt％，Si≤0.17wt％，Mn0.7～0.99wt％，P≤0.030wt％，S≤0.030wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。该方法对钢水中的有效成分进行调整，增加了碳的用量，降低了锰硅硫磷元素的用量，并且在不添加铌钒钛合金的条件下，大幅度降低生产成本的同时，也保证了热轧钢板桩的力学性能达到标准要求。申请号为201710633851.3的中国专利公开了“一种热轧U型钢板桩及其成形方法”，钢板桩用钢的化学成分C0.1～0.25wt％、Mn1.0～1.8wt％、Si0.4～0.6wt％、Ni≤0.02～0.15wt％、Cr0.05～0.2wt％、Cu0.001～0.01wt％、V0.1～0.3wt％、Nb0.01～0.1wt％、P0.01～0.05wt％，余量为Fe。该技术方案中，Ni、Cr和Cu保证获得的钢板桩具有良好的耐淡水腐蚀性能的同时，具有优异的机械性能，尤其是抗拉强度≥590Mpa，延伸率为30～35％，屈服强度≥440Mpa。申请号为201010147704的中国专利申请公开了“一种耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩”，钢板桩用钢的化学组成为：C0.1～0.3wt％、Mn0.8～1.8wt％、Si0.1～0.215wt％、P0.10～0.15wt％、S≤0.02wt％、0.08～0.15wt％的镧系元素，余量为Fe。该热轧U型钢板桩耐淡水腐蚀性能好，同时也具有良好的机械性能，能够满足在一般环境中的应用。海洋工程用钢板桩的服役环境复杂多变，钢板桩既需要承受海水的腐蚀又需要承受洪流、围堰、海浪的交互载荷作用以及钢板桩周围泥土的作用力，因此海洋工程用钢板桩需要有耐海水腐蚀及高强度的力学性能，以确保钢板桩在深水大流速海洋中的稳定性，避免在海洋中恶劣环境气候下钢板桩发生变形、断裂的情况，提高安全性。为了能够使钢板桩在复杂恶劣的环境气候下工作，开发出一种高强度耐海水腐蚀海洋工程用钢板桩是当今需要解决的关键技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术提供了一种含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法，在保证所制备的钢板桩能够符合当前对海洋工程要求的同时，通过增加相应复合元素，使钢板桩的强度、韧度、耐腐蚀性能得到提升，降低磨损程度，减少污染，延长其服役寿命，即制备出了一种能够适应海洋工程环境的高强高韧耐腐蚀钢板桩。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法，所述钢板桩的化学成分及质量百分比为：Nb0.05％～0.15％、Cu0.005％～0.015％、Cr0.008％～0.02％、P≤0.02％、C0.1％～0.27％、Si0.15％～0.35％、Mn1.25％～1.55％、S≤0.02％、Cr0.008％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述钢板桩的生产过程包括如下步骤：1)转炉或电炉冶炼；控制冶炼的出钢温度为：1600～1650℃；2)精炼炉精炼；精炼炉精炼时，控制板锭晶粒尺寸不超过200微米，钢中固体夹杂物尺寸最大不超过2mm，钢中含气量不高于0.1mL/100gFe，板锭腐蚀点数不高于3个/mm2；3)连铸；控制浇注温度1570～1585℃，连铸过程中始终采用电磁搅拌；4)加热；采用步进式加热炉加热钢坯，加热一段温度900～1200℃，加热二段温度1310～1330℃，均热段温度1170～1190℃；出炉温度为1200～1250℃；5)出炉后的钢坯采用高压水除鳞；6)轧制；钢坯开轧温度为1100～1200℃；精轧进钢温度≥930℃，精轧出钢温度≤850℃。所述精炼炉精炼时，采用扫面电镜测定钢中固体夹杂物尺寸，采用水浸式C-SCAN超声探伤测定含气量，采用电化学法测得板锭腐蚀点数。所述连铸钢坯表面不得有目视可见的重接、翻皮、结疤、夹杂缺陷，不得有深度大于3mm的裂纹，不得有深度或高度大于2mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、飞溅、凸块、凹坑；连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡、裂纹。加热过程中，钢坯头部、中部、尾部的温度差不大于20℃，同批钢坯的温度差不大于30℃；出加热炉时，钢坯头、中、尾温度差不大于20℃，同批钢坯的温度差不大于100℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)钢板桩材质选用含Nb高强钢，Nb元素是强碳化合物形成元素，在高温下能够优先形成强碳化合物；并且Nb对铁素体形态、精细结构和沉淀相的形态产生显著影响，铌元素的碳化物在奥氏体中形成，阻止了高温形变奥氏体再结晶，在随后的相变过程中将析出铌的碳(氮)化物，产生沉淀强化，加入Nb元素能够使钢板桩在韧度保持不变的同时提高钢板桩的强度；2)钢板桩的化学成分中加入Cu和P元素，铜可以经过适当的热处理产生沉淀强化作用，同时能提高钢的淬透性和基体的电极电位，从而增加钢的耐磨性和耐蚀性；磷元素是有害元素，但是微量使用会提高钢的耐腐蚀稳定性，使钢板桩的耐磨性增强，从而获得高强度耐海水腐蚀海洋工程钢板桩；3)加入Cr元素使钢板桩的耐蚀性增强，Cr在氧化性介质中，能够在钢表面形成一层牢固而致密的铬氧化物，从而使钢板桩受到保护；除此之外，铬熔入钢中能显著提高钢的电极电位，降低了因电极电位不同而形成的化学腐蚀，使钢板桩的点蚀电位E0＞-0.3V，抗腐蚀性能良好；加入Cr的主要作用是提高钢的耐蚀性，在5％NaCl溶液中浸泡50天仍保持良好的耐蚀性，钢板桩腐蚀点数不高于3个/mm2；4)虽然钢板桩的化学成分中加入铌、钒、钛会增加生产成本，但是铌、钒、钛元素可以熔入钢中抑制晶粒长大，使钢材晶粒细化，强度韧度提高；另外铌、钒、钛元素可以产生氮化物，产生沉淀强化的作用，保证了热轧钢板桩在海洋工程复杂环境中能够满足服役条件的力学性能。具体实施方式本专利技术所述一种含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法，所述钢板桩的化学成分及质量百分比为：Nb0.05％～0.15％、Cu0.005％～0.015％、Cr0.008％～0.02％、P≤0.02％、C0.1％～0.27％、Si0.15％～0.35％、Mn1.25％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法，其特征在于，所述钢板桩的化学成分及质量百分比为：Nb 0.05％～0.15％、Cu 0.005％～0.015％、Cr 0.008％～0.02％、P≤0.02％、C 0.1％～0.27％、Si 0.15％～0.35％、Mn 1.25％～1.55％、S≤0.02％、Cr 0.008％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述钢板桩的生产过程包括如下步骤：/n1)转炉或电炉冶炼；控制冶炼的出钢温度为：1600～1650℃；/n2)精炼炉精炼；精炼炉精炼时，控制板锭晶粒尺寸不超过200微米，钢中固体夹杂物尺寸最大不超过2mm，钢中含气量不高于0.1mL/100gFe，板锭腐蚀点数不高于3个/mm

【技术特征摘要】
1.含Nb微合金化高强度耐海水腐蚀工程用钢板桩的生产方法，其特征在于，所述钢板桩的化学成分及质量百分比为：Nb0.05％～0.15％、Cu0.005％～0.015％、Cr0.008％～0.02％、P≤0.02％、C0.1％～0.27％、Si0.15％～0.35％、Mn1.25％～1.55％、S≤0.02％、Cr0.008％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述钢板桩的生产过程包括如下步骤：
1)转炉或电炉冶炼；控制冶炼的出钢温度为：1600～1650℃；
2)精炼炉精炼；精炼炉精炼时，控制板锭晶粒尺寸不超过200微米，钢中固体夹杂物尺寸最大不超过2mm，钢中含气量不高于0.1mL/100gFe，板锭腐蚀点数不高于3个/mm2；
3)连铸；控制浇注温度1570～1585℃，连铸过程中始终采用电磁搅拌；
4)加热；采用步进式加热炉加热钢坯，加热一段温度900～1200℃，加热二段温度1310～1330℃，均热段温度1170～1190℃；出炉温度为1200～1250℃；
5)出炉后的钢坯采用高压水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠军，高宇，王厚昕，李维娟，丁太兴，张涵，郭爱民，庞启航，孟凡昀，刁泽，张俊凯，郭菁，李激光，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，鞍山紫竹科技型钢有限公司，中信金属股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21