CN101775544B - 耐硫酸露点腐蚀钢kns轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐硫酸露点腐蚀钢KNS及其轧制方法，具有下列质量比的化学成分：C：≤0.10wt％，Si：0.30～0.40wt％，Mn：0.70～0.80wt％，V：≤0.010wt％，Cu：0.20～0.30wt％，Cr：0.60～0.90wt％，Ti：0.015～0.025wt％，Sb：≤0.010wt％，S≤0.020wt％，P≤0.020wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。所得耐硫酸露点腐蚀钢耐腐蚀性能是普通钢Q195的5.3倍，是SPA-H的2.89倍，比普碳钢和耐侯钢有更优良的耐硫酸腐蚀性能。经800℃的温度下灼烧3小时的试验表明：本发明提供的KNS钢的高温氧化损失率仅为0.57％，而国内同类产品为3.01％，是现有产品的5.28倍，具有良好的耐高温氧化性。

Description

耐硫酸露点腐蚀钢KNS轧制方法

技术领域

本发明涉及一种钢，尤其是一种具有优良耐硫酸露点腐蚀、耐高温氧化和良好力学性能的钢及其生产方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

我国耐硫酸露点腐蚀钢的研发已经历18年，但国内目前已成功开发该品种钢的企业仅济南钢铁集团和宝钢上钢三厂。1990年，济南钢铁集团总公司根据国内的需求，率先与国内有关大学、科研机构合作，并调集集团公司技术中心优秀科研人员，克服当时的种种困难，联合攻关，于1990年初成功研制出了12MnCuCr“耐硫酸露点”钢板，同年6月通过了山东省冶金工业厅组织的产品鉴定，成为国内首家生产耐硫酸露点钢板的钢铁企业。1993年，宝钢上海三钢也研制开发出了NS1-1、NS1-2(10CrMnCu)耐硫酸露点钢，并为国内火电厂所用。用常规生产方法生产耐硫酸露点腐蚀钢存在下列问题：

1)由于国内耐硫酸露点腐蚀钢的生产厂家极少，且钢中所含化学成分种类及含量不尽合理，从而导致钢材产品的耐硫酸露点腐蚀性能差异较大，影响了耐硫酸露点腐蚀钢的产量和质量，难于满足市场需要。因此，研究并开发具有合理化学成分组成，且成本低，综合力学性能优越、耐硫酸露点腐蚀性能及抗高温氧化性能好的耐硫酸露点腐蚀钢产品，以满足工业生产需要，具有十分重要的意义。

2)由于采用LF精炼炉对钢水进行精炼处理，易造成钢水增C和吸气，从而增加了耐硫酸露点腐蚀钢的腐蚀速率，不利于进一步提高产品的耐腐蚀性能和焊接性能，同时，采用LF精炼工艺，虽可发挥LF精炼升温、成份调整、电极化渣、能长时间进行脱氧去夹杂、便于生产组织协调的特点，但LF精炼工艺存在以下不利于KNS质量提高和成本降低的缺点：

(1)精炼过程增C：正常情况，由于LF精炼过程电极高温融落和高温升华的影响，正常增碳量达0.02～0.03％，特殊情况可达0.03～0.05％，对KNS 的低碳控制极为不利。

(2)氧化吸气：由于精炼过程电流的冲击作用，钢水很容易裼露，一方面造成精炼过程二次氧化，另一方面导致电离的[H]、[N]被钢水吸收，增加了钢中的夹杂和气体腐蚀源。

(3)合金及精炼成本高

采用LF精炼工艺，必须采用低碳铬铁，控制炼钢出钢全过程增C量≤0.04％以下，若采用氩站精炼工艺，在提高钢水质量的情况下，可降低精炼成本和合金化成本64.84元，扣除转炉炉衬耐材消耗，能显著降低KNS的生产成本。

发明内容

本发明正是为解决现有技术存在的上述不足，而提供一种由合理化学成分组成的耐硫酸露点腐蚀钢，同时提供一种制备该耐硫酸露点腐蚀钢的方法。

本发明通过下列技术方案实现：一种耐硫酸露点腐蚀钢，其特征在于具有下列质量比的化学成分：

C：≤0.10wt％，             Si：0.30～0.40wt％，

Mn：0.70～0.80wt％，        V：≤0.010wt％、

Cu：0.20～0.30wt％，        Cr：0.60～0.90wt％

Ti：0.015～0.025wt％，      Sb：≤0.010wt％

S：≤0.020wt％，            P：≤0.020wt％

其余为Fe及不可避免的不纯物。

所述各化学元素在钢中的作用分别如下：

C：主要作为强化元素，在氧化性酸中，当C含量增加，钢的耐腐蚀性能提高，但与Cu共存时，C又使钢的耐蚀性能降低，同时考虑钢的焊接性能，应控制较低的C含量，低C含Cu钢的耐蚀性能最为优异。

Si：作为主要的脱氧剂，Si与Cu共存时，能提高钢的耐蚀性，但添加量过高时，会使钢的加工性能变坏，因此应控制在合理范围，以便在确保其应有的加工性能的同时，提高耐腐蚀性能和耐晶间腐蚀性能。

Mn：作为主要的脱氧剂，能显著改善钢的加工性能和提高强度，但Mn 对钢的耐蚀性能亦有不良影响，因此应控制在合理范围，以便在确保其应有的加工性能及高强度的同时，提高耐腐蚀性能和耐晶间腐蚀性能。

S：是钢中的有害元素，对普通钢来说，其含量越低越好，但对耐酸钢而言，一定量的S存在，可以促使钢的表面形成Cu₂S，从而抑制阳极反应和阴极的电化学反应，如果S含量不足，Cu₂S表面钝化膜就不能形成，Cu只是堆积在表面，增大了阳极面积，加速腐蚀，钢中的硫含量应控制在0.010％～0.020％之间。

P：是钢中的有害元素，含量越低越好，以便在提高钢的耐硫酸露点腐蚀的同时，提高钢材的内部质量和焊接性能。

Cr：铬在钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，并能提高钢的强度和耐磨性，在高温(＞200℃)下还可提高耐硫酸特性，但当Cr＞1.0％时，会使钢的耐硫酸腐蚀性能有所降低。

Cu：铜是耐大气腐蚀钢和耐硫酸露点腐蚀钢中最基本元素，在钢的大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用。在一定条件下，可以促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度，在城市工业大气和硫酸的腐蚀过程中，铜主要富集在接近未腐蚀钢表面的锈层中，当钢中含有足够量的铜时，在工业气体和硫酸的腐蚀过程中可生成Cu₂S保护膜，阻滞阴、阳极反应，从而提高钢耐大气腐蚀性能和耐硫酸露点腐蚀性能，同时铜在锈层中的富集能够改善锈层的保护性能，但应严格控制Cu含量，以确保在耐腐蚀钢的表面生成Cu₂S保护膜。

Ti：钛能使钢的内部组织致密，降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能，但其在钢中的含量应合理控制，以在高温高浓度环境下有利于抵制硫酸腐蚀，具有良好的耐晶间腐蚀性。

V：V在钢中有轻微的细化组织作用和一定的沉淀强化作用，但其在钢中的含量应合理控制，以提高钢的强度和强化钢的耐晶间腐蚀性。

Sb：Sb在常温下很难被氧化，质地脆而硬，有一定的抗酸性，Sb的加入能阻止H₂SO₄的腐蚀作用，但锑含量应控制在较低范围，以在提高耐硫酸露点腐蚀的同时，提高钢材的内部质量和焊接性能。

本发明提供的耐硫酸露点腐蚀钢通过下列工艺步骤制得：

A、采用常规炼钢工艺获得下列质量化学成分的耐硫酸露点腐蚀钢坯：

C：≤0.10wt％，                    Si：0.30～0.40wt％，

Mn：0.70～0.80wt％，               V：≤0.010wt％、

Cu：0.20～0.30wt％，               Cr：0.60～0.90wt％

Ti：0.015～0.025wt％，             Sb：≤0.010wt％

S：≤0.020wt％，                   P：≤0.020wt％

其余为Fe及不可避免的不纯物；

B、将A步骤的钢坯送入常规加热炉内，在炉内压力为7～20Pa，还原性或中性气氛，温度为900～1000℃条件下，预加热25～35分钟；之后在同一炉内且温度为1200～1300℃条件下，加热1.5～2小时，在压力为15～30Pa条件下，使炉料出炉；

C、将B步骤加热的钢坯送常规轧机上，在最大轧制力≤1250吨、轧制温度为1150～1200℃，轧制速度为3～5m/s，粗轧终控温度为1080～1100℃条件下粗轧五道次；

D、在轧制温度为1050～950℃，轧制速度为6～8m/s，精轧终控温度为840～860℃条件下精轧四道次，控制各道次辊缝值及压下率如下：

一道次    二道次      三道次    四道次

辊缝值(mm)      15.85     9.05        6.03      4.05

压下率(％)      41.3      42.9        33.37     32.8

E、将上述D步骤精轧的钢材，送入温度为670～680℃的卷取机内卷成钢卷，得耐硫酸露点腐蚀钢KNS。

本发明具有下列优点和积极效果：采用上述方案获得的耐硫酸露点腐蚀钢具有下列良好的综合力学性能：R_eL(MPa)：≥315；R_m(MPa)：≥440；A％：≥22.0；180°弯曲(d＝2a)：完好。其中，耐硫酸露点腐蚀性能是普通钢Q195的5.3倍，是SPA-H的2.89倍，促以说明本发明比普碳钢和耐侯钢有更优良的耐硫酸腐蚀性能。经800℃的温度下灼烧3小时的试验表明：本发明提供的KNS钢的高温氧化损失率仅为0.57％，而国内同类产品为3.01％，是现有产品的5.28倍，具有良好的耐高温氧化性。

具体实施方式

实施例1

本发明提供的耐硫酸露点腐蚀钢，具有下列质量比的化学成分：

C：0.10wt％，                 Si：0.30wt％，

Mn：0.70wt％，                V：0.010wt％、

Cu：0.20wt％，                Cr：0.60wt％

Ti：0.015wt％，               Sb：0.01wt％

S：0.02wt％，                 P：0.02wt％

其余为Fe及不可避免的不纯物；

经过下列方法：

A、将采用常规炼钢工艺获得的上述钢坯送入常规加热炉内，在炉内压力为7Pa，还原性或中性气氛，温度为900℃条件下，预加热35分钟；之后在同一炉内且温度为1200℃条件下，加热2小时，在压力为15Pa条件下，使炉料出炉；

B、将A步骤加热的钢坯送常规轧机上，在最大轧制力1250吨、轧制温度为1150℃，轧制速度为5m/s，粗轧终控温度为1080℃条件下粗轧五道次；

C、在轧制温度为950℃，轧制速度为8m/s，精轧终控温度为840℃条件下精轧四道次，控制各道次辊缝值及压下率如下：

一道次    二道次      三道次     四道次

辊缝值(mm)      15.85     9.05        6.03       4.05

压下率(％)      41.3      42.9        33.37      32.8

D、将上述C步骤精轧的钢材，送入温度为670℃的卷取机内卷成钢卷，得耐硫酸露点腐蚀钢KNS。

实施例2

本发明提供的耐硫酸露点腐蚀钢，具有下列质量比的化学成分：

C：0.09wt％，                 Si：0.40wt％，

Mn：0.80wt％，                V：0.009wt％、

Cu：0.30wt％，                Cr：0.90wt％

Ti：0.025wt％，               Sb：0.008wt％

S：0.018wt％，            P：0.017wt％

其余为Fe及不可避免的不纯物；

经过下列方法：

A、将采用常规炼钢工艺获得的上述钢坯送入常规加热炉内，在炉内压力为20Pa，还原性或中性气氛，温度为1000℃条件下，预加热25分钟；之后在同一炉内且温度为1300℃条件下，加热1.5小时，在压力为30Pa条件下，使炉料出炉；

B、将A步骤加热的钢坯送常规轧机上，在最大轧制力1250吨、轧制温度为1200℃，轧制速度为3m/s，粗轧终控温度为1100℃条件下粗轧五道次；

C、在轧制温度为1050℃，轧制速度为6m/s，精轧终控温度为860℃条件下精轧四道次，控制各道次辊缝值及压下率如下：

一道次    二道次      三道次     四道次

辊缝值(mm)      15.85     9.05        6.03       4.05

压下率(％)      41.3      42.9        33.37      32.8

D、将上述C步骤精轧的钢材，送入温度为680℃的卷取机内卷成钢卷，得耐硫酸露点腐蚀钢KNS。

实施例3

本发明提供的耐硫酸露点腐蚀钢，具有下列质量比的化学成分：

C：0.08wt％，                   Si：0.35wt％，

Mn：0.75wt％，                  V：0.010wt％、

Cu：0.25wt％，                  Cr：0.75wt％

Ti：0.019wt％，                 Sb：0.009wt％

S：0.019wt％，                  P：0.019wt％

其余为Fe及不可避免的不纯物；

经过下列方法：

A、将采用常规炼钢工艺获得的上述钢坯送入常规加热炉内，在炉内压力为10Pa，还原性或中性气氛，温度为950℃条件下，预加热30分钟；之后在同一炉内且温度为1250℃条件下，加热1.5小时，在压力为20Pa条件下， 使炉料出炉；

B、将A步骤加热的钢坯送常规轧机上，在最大轧制力1250吨、轧制温度为1150℃，轧制速度为4m/s，粗轧终控温度为1080℃条件下粗轧五道次；

C、在轧制温度为1000℃，轧制速度为7m/s，精轧终控温度为850℃条件下精轧四道次，控制各道次辊缝值及压下率如下：

一道次    二道次      三道次      四道次

辊缝值(mm)      15.85     9.05        6.03        4.05

压下率(％)      41.3      42.9        33.37       32.8

D、将上述C步骤精轧的钢材，送入温度为675℃的卷取机内卷成钢卷，得耐硫酸露点腐蚀钢KNS。

Claims (1)

1.一种耐硫酸露点腐蚀钢KNS的轧制方法，其特征在于经过下列步骤：

A、采用常规炼钢工艺获得下列质量化学成分的耐硫酸露点腐蚀钢坯：

C：≤0.10wt％，       Si：0.30～0.40wt％，

Mn：0.70～0.80wt％，  V：≤0.010wt％、

Cu：0.20～0.30wt％，  Cr：0.60～0.90wt％

Ti：0.015～0.025wt％，Sb：≤0.010wt％

S：≤0.020wt％，      P：≤0.020wt％

其余为Fe及不可避免的不纯物；

B、将A步骤的钢坯送入常规加热炉内，在炉内压力为7～20Pa，还原性或中性气氛，温度为900～1000℃条件下，预加热25～35分钟；之后在同一炉内且温度为1200～1300℃条件下，加热1.5～2小时，在压力为15～30Pa条件下，使炉料出炉；

C、将B步骤加热的钢坯送常规轧机上，在最大轧制力≤1250吨、轧制温度为1150～1200℃，轧制速度为3～5m/s，粗轧终控温度为1080～1100℃条件下粗轧五道次；

D、在轧制温度为1050～950℃，轧制速度为6～8m/s，精轧终控温度为840～860℃条件下精轧四道次，控制各道次辊缝值及压下率如下：

        一道次   二道次  三道次    四道次

辊缝值  15.85mm  9.05mm   6.03mm   4.05mm

压下率  41.3％   42.9％   33.37％  32.8％

E、将上述D步骤精轧的钢材，送入温度为670～680℃的卷取机内卷成钢卷，得耐硫酸露点腐蚀钢KNS。