一种420MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种420MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法、应用，属于钢铁材料及冶金技术领域，本发明专利技术的420MPa级低合金耐蚀钢，按重量百分比计，所述低合金耐蚀钢的化学成分如下：C：0.03‑0.10％，Si：0.01‑1.0％，Mn：1.0‑2.1％，S≤0.005％，P≤0.01％，Als≤0.02％，Cu：0.1～0.6％，Ni：0.2～4.0％，Mg：0.001～0.01％，Ca：0.001～0.01％，O：0.001～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，Ca、Mg和O的重量百分比含量满足如下条件：(Ca+Mg)/O≥1.0；本发明专利技术实施例提供的420MPa级低合金耐蚀钢，与同类低合金耐蚀钢相比，耐腐蚀性能提高达50％。

A 420MPa low alloy corrosion resistant steel and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种420MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法、应用
本专利技术属于钢铁材料及冶金
，特别涉及一种420MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法、应用。
技术介绍
低合金耐蚀钢在碳素钢的基础上为改善钢的耐蚀性能，添加适量的一种或几种合金元素的低合金钢。长期以来，我国低合金结构钢在设计和制造方面一直向着多品种、高强韧、复杂载荷、易焊接等主要方向发展，对耐蚀钢的研究相对起步较晚。目前耐蚀低合金钢主要适用于大陆性气候环境居多，该成分钢在南海等热带、亚热带高温、高温、高盐环境下，腐蚀也非常严重，完全无法满足服役性能要求。传统耐候钢多以Cor-Ten钢的成分体系为基础，但该成分体系一般适用于田园和工业大气环境，对于高Cl-沉积率的环境，如沿海大气环境或南海岛礁环境而言，则存在耐蚀性不足的问题。专利CN106011658A介绍了一种耐海洋气候腐蚀钢，其合金成分设计为C≤0.06％，Si≤0.5％，Mn≤1.5％，P≤0.010％，S≤0.005％，Ni：3.0％～4.5％，Cu：0.8％～2.0％，Al：0.5％～1.0％，在此成分设计基础上通过添加0.2％～0.5％Mo或0.010％～0.030％RE或0.02％～0.3％Ca或以上两种复合的形式，进一步保证钢材耐蚀性。这一钢种可应用于高温、高湿、高盐度的海洋气候环境，但所涉及的合金元素种类多，合金含量高(尤其是Ni、Cu含量)，该材料合金成本高。专利CN103741056A介绍了一种耐南海海洋环境用耐蚀钢板及其生产工艺。其合金成分为C：0.03-0.10％，Si：0.1-1.0％，Mn：0.5-1.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cu：0.1-1.0％，Cr：0.1～1.0％，Ni：0.1-1.0％，Mo：0.1-0.5％，Sn：0.01-0.3％，Ti：0.01-0.05％，Als：0.01-0.05％；这一钢种相比CN106011658A，其合金含量显著降低，降低Ni的含量，增加Cr的含量，并且可以服役于多种南海海洋环境(大气、潮差和全浸)。但这一专利技术，虽然合金元素含量降低，合金成本降低，但是该成份中包含了较高的Sn元素，会使钢材的焊接性和韧性降低。此外，该钢板的生产需进行TMCP，生产工艺较为复杂。专利CN10629751A介绍了一种适用于高温滨海环境的高耐蚀低合金钢。其合金成分为C≤0.07％，Si：0.20-0.35％，Mn：1.0-1.2％，P≤0.030％，S≤0.004-0.012％，Ni：3.0％～3.5％，Cu：0.4％～1.0％，Mo：0.1-0.2％，Ti≤0.020％；这一钢种合金总含量较CN106011658A有所降低，其以Ni元素为主要合金元素，辅助以Cu、Mo，且不含Sn元素，这一成分设计既可保证钢材的耐蚀性，其力学性能也可顾及。但这一钢种同样需要进行Ti微合金化处理，在生产过程中需进行水冷，所以在生产工艺上同样较为复杂。专利CN106282831A介绍了一种高强度集装箱用耐大气腐蚀钢。其成分设计为C：0.03-0.10％，Si：0.3-0.6％，Mn：0.4-0.8％，P≤0.015％，S≤0.006％，Al≤0.05％，Cu：0.2-0.4％，Cr：0.4～0.9％，Ti：0.06-0.12％，Ca：0.001-0.006％，N≤0.006％；这一专利技术在较低的C-Mn钢成分基础上，通过添加少量的Cr、Cu保证耐蚀性，并通过Ti微合金化结合TMCP形成铁素体和少量贝氏体的复相组织，保证钢材的强度达到450-550MPa以上。其优点在于涉及合金元素种类少，合金总含量低，成本低。但这一钢种并不适合长期服役于热带海洋环境，并且Ti微合金化需与N元素结合，增加了工艺控制难度，使用TMCP工艺使该钢种的生产工艺更加复杂。专利CN106929763A介绍了一种严酷海洋环境涂装用经济型耐蚀钢，合金成分设计为C≤0.1％，Si：0.20-0.35％，Mn：1.4-1.8％，P≤0.030％，S≤0.012％，Ni：1.5％～3.0％，Cu：0.2％～0.4％，Mo：0.02-0.08％，Al或Ca0.2-0.5％，Ti≤0.010-0.020％，其中耐蚀性元素Cu、Ni、Mo及Al、Ca的总质量百分比可控制在2.0％-3.5％。这一钢种具有良好的抗膜下腐蚀性能，与涂层联合应用可显著提高涂层寿命，且不会明显提高成本。但需通过Ti微合金化保证钢材的强度。上述专利技术均涉及海洋大气环境所应用的低合金耐蚀钢，主要合金元素为Ni、Cr、Cu、Mo、Al、Sn等元素，且合金含量较高，部分钢种涉及Sn元素，虽然可以降低材料的合金成本，但对于钢的焊接性、强度和韧性均有不利的影响。此外，上述专利技术，均需通过Ti微合金化保证材料的强度，在生产工艺方面，则需通过TMCP或通过轧后水冷保证低合金钢强度，生产工艺复杂。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的420MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法、应用。本专利技术实施例提供一种420MPa级低合金耐蚀钢，按重量百分比计，所述低合金耐蚀钢的化学成分如下：C：0.03-0.10％，Si：0.01-1.0％，Mn：1.0-2.1％，S≤0.005％，P≤0.01％，Als≤0.02％，Cu：0.1～0.6％，Ni：0.2～4.0％，Mg：0.001～0.01％，Ca：0.001～0.01％，0：0.001～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，Ca、Mg和0的重量百分比含量满足如下条件：(Ca+Mg)/0≥1.0。进一步优选的，所述低合金耐蚀钢的金相组织包括铁素体、珠光体、(贝氏体)。进一步优选的，按体积百分比计，所述金相组织中，铁素体含量为87-92％，珠光体含量为10-6％，贝氏体含量为2-3％。。基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供一种420MPa级低合金耐蚀钢的制备方法，包括：冶炼、铸坯加热、热轧、空冷工序；所述铸坯加热工序中，温度为1150～1200℃；所述热轧工序中，终轧温度为840～880℃，终轧道次变形量≥20％。进一步优选的，所述冶炼工序中，钢水中自由氧百万分比浓度为10-100ppm。进一步优选的，所述冶炼工序中，向钢水中添加Mg和Ca时，采用向所述钢水中喂入Mg-Ca合金丝进行添加。进一步优选的，所述Mg-Ca合金丝直径为9-11mm。基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供一种420MPa级低合金耐蚀钢的应用，应用于Cl-沉积率为0-0.4mdd的环境中。进一步优选的，所述Cl-沉积率为0-0.4mdd的环境包括如下至少一种：沿海大气环境、南海岛礁大气环境。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、本专利技术实施例提供的420MPa级低合金耐蚀钢，不需添加Cr、Mo、Sn等合金元素，通过主要耐蚀性合金元素Ni，辅助少量Cu，并结合Mg-Ca处理控制夹杂物形态和尺寸，进一步保证低合金钢耐蚀性。通过该元素设计，不需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种420MPa级低合金耐蚀钢，其特征在于，按重量百分比计，所述低合金耐蚀钢的化学成分如下：C：0.03-0.10％，Si：0.01-1.0％，Mn：1.0-2.1％，S≤0.005％，P≤0.01％，Als≤0.02％，Cu：0.1～0.6％，Ni：0.2～4.0％，Mg：0.001～0.01％，Ca：0.001～0.01％，O：0.001～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，Ca、Mg和O的重量百分比含量满足如下条件：(Ca+Mg)/O≥1.0。/n

【技术特征摘要】
1.一种420MPa级低合金耐蚀钢，其特征在于，按重量百分比计，所述低合金耐蚀钢的化学成分如下：C：0.03-0.10％，Si：0.01-1.0％，Mn：1.0-2.1％，S≤0.005％，P≤0.01％，Als≤0.02％，Cu：0.1～0.6％，Ni：0.2～4.0％，Mg：0.001～0.01％，Ca：0.001～0.01％，O：0.001～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，Ca、Mg和O的重量百分比含量满足如下条件：(Ca+Mg)/O≥1.0。


2.根据权利要求1所述的一种420MPa级低合金耐蚀钢，其特征在于，所述低合金耐蚀钢的金相组织包括铁素体、珠光体和贝氏体。


3.根据权利要求1所述的一种420MPa级低合金耐蚀钢，其特征在于，按体积百分比计，所述金相组织中，铁素体含量为87-92％，珠光体含量为10-6％，贝氏体含量为2-3％。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的420MPa级低合金耐蚀钢的制备方法，其特征在于，包括：冶炼、铸坯加热、热轧、空冷工序；
所述铸坯加热工序中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜杉，侯园虹，杨建炜，曹建平，蔡宁，侯强，王胜荣，狄国标，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11