CN101705425B

CN101705425B - 含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢

Info

Publication number: CN101705425B
Application number: CN2009102726712A
Authority: CN
Inventors: 宋育来; 陈邦文; 陈吉清; 刘志勇; 胡敏; 郑华; 杨志婷; 周一中; 杜明; 黄成红
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: CN101705425A

Abstract

本发明涉及含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢。其解决耐硫酸露点腐蚀性能较低等不足的措施：含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢，其化学成及重量百分比为：C：0.032～0.086％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.78～1.35％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Cu：0.30～0.58％，W：0.24～0.76％，Ti：0.063～0.13％，Al：≤0.080％，其余为Fe及不可避免的夹杂；同时还要满足：0.65％＜Cu+W+Ti＜1.60％。本发明屈服强度≥330MPa，抗拉强度≥450MPa，延伸率≥22％，以热轧状态交货；工艺简单，成本低，具有极佳的强韧性匹配，优良的焊接性能，可广泛用于制造锅炉低温部件、烟道、烟囱、烤烟箱以及脱硫专用设备，且利于推广应用。

Description

含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀钢，具体讲属于耐硫酸露点腐蚀钢，确切地属于含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢。

背景技术

为了响应国家的节能环保政策，对以燃煤为主的高污染企业必须进行治理，实行先达标后生产，对新批的发电、化工、石油、钢铁等项目必须配置脱硫装置，使其燃烧的烟气中含硫量降低到国家允许的排放标准。由于烟气湿度通常较大，温度较低，烟气中单位体积的稀释硫酸含量会相应增加，因此，脱硫后的烟气仍然属于强腐蚀性烟气等级，对烟囱的腐蚀并没有减弱。

目前国外正在使用或公开的耐硫酸露点腐蚀钢中，主要以Cu-Cr-Sb(Sn)系成分配方，如美国和日本在锅炉预热器中使用的主要牌号有COR-TEN、NAC-1、NAC-2B、NAC-2C、CRIA等。

在本发明申请之前，授权公告号CN 1024691C的《抗硫酸露点腐蚀低合金钢》专利，其成分设计在常规元素的基础上，加入了合金元素Cu、Cr，该钢的强度级别与本发明钢接近，但是该钢的工业性应用试验结果表明，它只能使空气预热器的使用寿命比Q235钢提高3～4倍。

新日本制铁株式会社申请的《具有优异的耐硫酸露点腐蚀性的钢和空气预热器》，专利授权公告号CN 1195883，其成分设计采用Cu-Sb系，同时含有Cr、Mo、Ni、Nb、V、Ti、Sn、B中的一种或者一种以上。该专利公开文件中并没有公开任何一种钢的力学性能。

另一项发明专利《耐硫酸露点腐蚀的稀土合金钢》，专利授权公告号CN 1386886A，其成分设计采用W代替Cr的Cu-W-Sn-RE(Mo、Sb)系合金思路。Sn的加入在钢板的表面容易产生点状缺陷，如热轧工艺控制不当，更容易产生表面裂纹；同时，重量百分比为0.10～0.50％的Mo显著增加该钢的生产成本，且文件中没有公开加入Mo后该钢的耐硫酸腐蚀性能试验结果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种屈服强度(ReL)≥330MPa、抗拉强度(Rm)≥450MPa，延伸率(A)≥22％，在10％硫酸40℃不更换溶液48小时条件下耐腐蚀性能(g/m².h)是Q345B钢的20倍以上，并具有优良的焊接性能和冷弯成型性能的经济型Cu-W-Ti系的耐硫酸露点腐蚀钢。

为实现上述目的所采用的技术方案如下：含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢，其化学成及重量百分比为：C：0.032～0.086％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.78～1.35％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Cu：0.30～0.58％，W：0.24～0.76％，Ti：0.063～0.13％，Al：≤0.080％，其余为Fe及不可避免的夹杂；同时还要满足：0.65％＜Cu+W+Ti＜1.60％。

其在于所述的下列化学成及重量百分比优选为：Mn：1.0～1.20％，Ti：0.08～0.10％。

本发明各合金元素的作用及机理：

本发明通过各合金元素的合理含量及沉淀强化作用，同时并通过Cu-W-Ti的适当配比，可以显著提高钢的耐硫酸露点腐蚀性能，此外还有利于获得良好的低温韧性，增加钢的抗疲劳裂纹扩展能力。

Cu元素

Cu含量小于0.10％时，其沉淀强化作用不明显，Cu含量大于0.60％时，钢板焊接热影响区韧性会降低，且在钢坯加热过程中易产生网裂。

W元素

W可以提高钢的耐硫酸露点腐蚀性能，特别是Cu-W-Ti结合，对耐浓硫酸的腐蚀能起到明显的作用，同时，W的加入还能提高钢的热强性。本发明的W含量最佳为0.05～0.80％。

C元素

碳是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，由于碳会使钢的耐腐蚀性能劣化，因此，优选尽可能地使其含量控制在低水平，特别是其含量超过0.15％时，无法兼具低温、高温这两种条件下的耐腐蚀性能，因此，设定上限为0.15％。

Si元素

Si主要是以固溶强化形式提高钢的强度，同时也是钢中的脱氧元素，但含量不可过高，以免降低钢的韧性和焊接性能，因此本发明的Si含量设定为0.10％～0.50％。

Mn元素

在钢中添加适量的Mn，不仅可以通过Mn的固溶强化提高钢的强度，而且可降低钢的相变温度，细化晶粒，提高钢的综合性能，本发明Mn含量设定为≤1.50％。

P及S元素

磷在钢中容易造成偏析、恶化焊接性能、显著降低钢的冲击韧性、提高脆性转变温度；硫易与锰结合生成MnS夹杂，影响钢的成型性能。因此，本发明应尽量减少磷、硫元素对钢性能的不利影响，通过对铁水进行深脱硫预处理、真空处理等手段，控制P≤0.020％、S≤0.010％，从而减轻其不利影响。

Al元素

Al是钢中的主要脱氧元素。但当Al含量大于0.080％时，将导致Al的氧化物夹杂增加，降低钢的纯净度，不利于钢的韧性及耐候性能。Al可与钢中的N结合生成高熔点AlN，在高温下阻碍奥氏体晶粒长大，从而细化相变铁素体组织，提高钢的强韧性。

Ti元素

Ti是一种强碳(氮)化物形成元素，形成了TiN熔点高，在再加热过程中阻止奥氏体晶粒长大，在轧制过程中可有效地钉扎奥氏体晶界，抑制奥氏体晶粒长大，另外钢板在焊接过程中，钢中的TiN和TiC粒子能显著阻止热影响区晶粒长大，从而改善钢板焊接性能。同时，当Ti含量≥0.06％时，随着Ti含量的增加，析出强化效果越好，即TiC粒子在相间或相变后在铁素体内析出，产生强烈的沉淀强化效果。因此在钢中添加适量的Ti，既有利于提高钢的强韧匹配，又有利于细化钢的组织，减少基体组织间的电位差异，提高钢在高温高浓度环境下耐硫酸腐蚀的能力，及提高钢的耐晶间腐蚀性能。但当Ti含量≥0.13％时，高温下未充分固溶于奥氏体粗大的TiN量较多，反而恶化钢的韧性，粗大的TiN与基体间的电位差异较大，又会成为腐蚀的源头，恶化钢的耐硫酸腐蚀性能，因此，控制其含量为0.06～0.13％。

本发明所述钢具有以下优点：

1、本发明钢屈服强度(ReL)≥330MPa，抗拉强度(Rm)≥450MPa，延伸率(A)≥22％，属于经济型高性能高强度耐硫酸露点腐蚀钢，以热轧状态交货，简化了生产工艺，提高了成材率，降低了成本，适应大生产要求。

2、本发明钢成份设计为低碳一锰为基的Cu-W-Ti系耐硫酸露点腐蚀钢，与其它系列耐硫酸露点腐蚀钢相比，W、Ti的复合添加，确保本发明钢具有更加优良的耐硫酸露点腐蚀性能。

3.本发明生产的钢具有极佳的强韧性匹配，优良的焊接性能，可简化焊接工艺，提高焊接效率，本发明的钢可广泛用于制造锅炉低温部件、烟道、烟囱、烤烟箱以及脱硫专用设备，利于推广应用。

具体实施方式

下面详细阐述本发明优选的实施方式。

表1列出了本发明可用于锅炉低温部件、烟道、烟囱、烤烟箱以及脱硫专用设备制造的450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢的几种具体实施例的化学成分，其生产方法采用：

在转炉上进行顶底复合吹炼；铁水深脱硫、脱磷技术，控制铁水中的S≤0.01％；然后再进行转炉顶底吹炼；喂Al丝脱氧；炉后真空处理，使钢中的化学成分满足表1的要求；再将钢水浇注成200～300mm×1500mm断面的板坯；在2250mm轧机上采用控轧控冷技术进行热连轧轧制，轧制成热轧板(卷)。

在采用控轧控冷技术进行热连轧生产时的工艺制度：

先将板坯加热至1180～1240℃，使得微合金元素充分固溶；进行粗轧，其开轧温度≥1150℃，粗轧在奥氏体再结晶区进行，粗轧每道次压下率为20～30％，累计压下率为80～90％，粗轧结束温度为1000～1100℃；进行精轧，其开轧温度为950～1020℃，中间道次压下率为20～25％，最后两道次压下率为10～15％，终轧温度为790～870℃；钢板轧后采用层流冷却，冷却速度为15～40℃/s，卷取温度为560～640℃，制得板厚为4～18mm的热轧板(卷)。

本发明抗拉强度450MPa级的耐硫酸露点腐蚀钢实施例成分如表1，生产工艺参数和力学性能结果列于表2和表3。从表3反映出的性能看，实施例钢都能满足屈服强度(R_eL)≥330MPa，抗拉强度(R_m)≥450MPa，延伸率(A)≥22％，同时，该钢常温夏比冲击功(A_kV)≥150J，d＝a，180°冷弯全部合格。

表1本发明钢的化学成分(Wt％)

成分

C

Si

Mn

P

S

Cu

W

Ti

Als

1	0.032	0.32	0.96	0.018	0.008	0.12	0.08	0.063	0.034
										2	0.051	0.21	0.78	0.015	0.005	0.28	0.24	0.076	0.063
3	0.063	0.40	0.95	0.015	0.006	0.58	0.43	0.10	0.043
										4	0.086	0.35	1.18	0.014	0.005	0.35	0.76	0.084	0.052
5	0.132	0.22	1.35	0.014	0.006	0.30	0.33	0.13	0.075

表2本发明钢热连轧生产工艺参数

表3本发明钢力学性能试验结果

注：表3中的夏比冲击功为折算成标准冲击试样规格：10×10×55mm的常温冲击功值的平均值。

对用本发明实施例2、4、5钢制成的热轧板和工业性生产的Q345B钢进行10％硫酸40℃不更换溶液48小时浸泡试验，进行其腐蚀速率的检测，检测结果见表4。

表4本发明钢硫酸腐蚀试验结果

试验结果表明，本发明实施例2、4、5钢在10％硫酸40℃不更换溶液48小时条件下耐腐蚀性能(g/m².h)是Q345B钢的20倍以上，完全可以满足锅炉低温部件、烟道、烟囱、烤烟箱以及脱硫专用设备制造的需要。

Claims

1.含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.032～0.086％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.78～1.35％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Cu：0.30～0.58％，W：0.24～0.76％，Ti：0.063～0.13％，Al：≤0.080％，其余为Fe及不可避免的夹杂；同时还要满足：0.65％＜Cu+W+Ti＜1.60％。

2.根据权利要求1所述的含Ti抗拉强度≥450MPa级耐硫酸露点腐蚀钢，其在于所述的下列化学成分及重量百分比优选为：

Mn：1.0～1.20％，Ti：0.08～0.10％。