CN109321823A - 一种耐候钢螺栓连接副材料 - Google Patents

一种耐候钢螺栓连接副材料 Download PDF

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何海洋
付超
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徐德录
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Abstract

本发明提供了一种耐候钢螺栓连接副材料，该材料含C 0.13～0.25、Si 0.15‑0.40、Mn0.50‑1.30、P≤0.035、S≤0.010、Cr0.80‑1.25、Ni0.15‑0.80%、Cu≤0.60、Fe余量，本发明在常规钢的基础上添加了适量元素Cu，其与其他元素反应生成细化晶粒，提升了材料的耐腐蚀性，耐大气腐蚀性指数I≥6.2；同时，Cu与Ni、Cr元素协同，提高材料的低温韧性和断裂韧性，可以提高淬透性，且有利于提高材料的耐蚀性和高温强度；本发明的的高强度螺栓材料降低了P、S和Mn等元素的含量，显著地降低钢中所含有的非金属夹杂物数量，降低了材料的延迟断裂敏感性，改善了材料的强度和韧性。

Description

一种耐候钢螺栓连接副材料
技术领域
本发明涉及一种螺栓连接副材料，特别涉及一种耐候钢螺栓连接副材料。
背景技术
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。输电线路铁塔是其重要的设备。输电线路铁塔由多个型材通过螺栓连接副连接而成。螺栓连接副由螺栓、螺母及垫片组成，其中，螺纹从断裂力学角度，属于带缺口的零件，存在应力集中问题，进而对材料的缺口断裂韧性有较高要求。此外，在螺栓生产过程中，大规模采用冷镦和搓丝工艺，其中前者对材料的冷成形性、表面质量提出较高要求。且在长期使用过程中，螺栓表面暴露在各种使用环境中，还要具有抵抗各种环境腐蚀损伤的能力。
为了提高其耐腐蚀性，现在普遍采用的做法是对螺栓采用镀锌防腐处理。由于该钢螺栓常时间在户外使用，风吹日晒，镀锌层容易被损耗腐蚀，使钢螺栓的使用寿命受到大大的限制，另一方面，国家对镀锌造成的环境污染问题日益重视，不断加大对结构件镀锌行业的整治力度，也给该钢螺栓的加工带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐候钢螺栓连接副材料，该材料耐候性好且具有较强的强度和韧性。
为了解决上述技术本发明一种耐候钢螺栓连接副材料，其中，该材料包括下列成分，按质量百分比计：
C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe
范围 0.13～0.25 0.15-0.40 0.50-1.30 ≤0.035 ≤0.010 0.80-1.25 0.15-0.80 ≤0.60 余量
上述一种耐候钢螺栓连接副材料，其中，所述C的质量百分比为：0.18。
上述一种耐候钢螺栓连接副材料，其中，所述Si的质量百分比为：0.25。
上述一种耐候钢螺栓连接副材料，其中，所述Mn的质量百分比为：0.8。
上述一种耐候钢螺栓连接副材料，其中，所述Cr的质量百分比为：1.00。
上述一种耐候钢螺栓连接副材料，其中，所述Cu的质量百分比为：0.25。
与现有技术相比，本发明的耐候钢螺栓连接副材料，在常规钢的基础上添加了适量元素Cu，其与其他元素反应生成细化晶粒，提升了材料的耐腐蚀性，耐大气腐蚀性指数I≥6.2；同时，Cu与Ni、Cr元素协同，提高材料的低温韧性和断裂韧性，可以提高淬透性，且有利于提高材料的耐蚀性和高温强度；本发明的的高强度螺栓材料降低了P、S和Mn等元素的含量，显著地降低钢中所含有的非金属夹杂物数量，降低了材料的延迟断裂敏感性，改善了材料的强度和韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种耐候钢螺栓连接副材料，包括下列成分，按质量百分比计：
C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe
范围 0.13 0.15 0.50 0.020 0.008 0.80 0.15 0.5 余量
（1）转炉冶炼
将硫、磷量小于等于0.050％的废钢装入转炉中，废钢10吨，随后倒入含硫量小于等于0.010％的铁水95吨，铁水温度为1250℃，并加入氧化钙含量为50%的生石灰，通过氧气喷枪从炉顶吹入纯度大于99％的高压氧气流，氧气与高温铁水发生氧化反应，除去大量杂质硫、磷，直到炉内钢水含磷≤0.010％，温度为1660℃，停止吹炼，即可出钢；
（2）转炉出钢
出钢时将炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时底部大量吹密度为1.04g/L，流量为350L/min的氩气，出钢1/4后，同钢流一起向钢水包中加入脱氧剂，脱氧剂与钢水质量比为：10：0.5，脱氧剂为硅、铝及氧化钡混合物，硅：铝：氧化钡为0.8：0.56：0.004，按质量比计，当钢水中的Si含量为0.20％，Al含量为0.05％时加入硅锰0.025％、低碳锰铁0.01％、低碳铬铁0.021％，按质量百分比计，使钢水中各成分指标达到如下从而进入LF炉；
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.15 0.20 0.70 ≤0.035 ≤0.020 0.05 1.00 0.30 0.25
（3）LF炉精炼
出钢后，调小氩气为200L/min，并将钢水加热升温，同时加入脱氧剂、铁合金，脱氧剂：铁合金：钢水为0.5：1：10，按质量比计，直到钢水中各成分指标达到如下：
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.18 0.25 0.80 ≤0.035 ≤0.010 0.035 1.00 0.30 0.25
吹入氩气，流量为80~110 L/min，时间为 3分钟，达到脱硫效果，直到钢水温度为1650~1660℃，加入低碳保温即可吊包出站；铁合金由铁矿石和铝组成，铁矿石：铝为1：1.2，按质量比计；
（4）RH真空处理
将钢包投入RH精炼炉中，进行脱氢，抽真空，在0.05Torr保持15min~20min，吹氩气，流量为80~110 L/min，时间为 8~10分钟，即可吊包出站，钢水温度为1600~1605℃；
（5）连铸
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，将钢水铸造成钢坯，即可得到该材料。
实施例2
一种耐候钢螺栓连接副材料，包括下列成分，按质量百分比计：
C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe
范围 0.18 0.25 0.80 0.01 0.0056 0.1 0.15 0.25 余量
（1）转炉冶炼
将硫、磷量小于等于0.050％的废钢装入转炉中，废钢15吨，随后倒入含硫量小于等于0.010％的铁水100吨，铁水温度为1300℃，并加入氧化钙含量为55%的生石灰，通过氧气喷枪从炉顶吹入纯度大于99％的高压氧气流，氧气与高温铁水发生氧化反应，除去大量杂质硫、磷，直到炉内钢水含磷≤0.010％，温度为1680℃，停止吹炼，即可出钢；
（2）转炉出钢
出钢时将炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时底部大量吹密度为1.04g/L，流量为350L/min的氩气，出钢1/4后，同钢流一起向钢水包中加入脱氧剂，脱氧剂与钢水质量比为：10：0.5，脱氧剂为硅、铝及氧化钡混合物，硅：铝：氧化钡为0.8：0.56：0.004，按质量比计，当钢水中的Si含量为0.20％，Al含量为0.05％时加入硅锰0.025％、低碳锰铁0.01％、低碳铬铁0.021％，按质量百分比计，使钢水中各成分指标达到如下从而进入LF炉；
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.15 0.20 0.70 ≤0.035 ≤0.020 0.05 1.00 0.30 0.25
（3）LF炉精炼
出钢后，调小氩气为200L/min，并将钢水加热升温，同时加入脱氧剂、铁合金，脱氧剂：铁合金：钢水为0.5：1：10，按质量比计，直到钢水中各成分指标达到如下：
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.18 0.25 0.80 ≤0.035 ≤0.010 0.035 1.00 0.30 0.25
吹入氩气，流量为80~110 L/min，时间为 3分钟，达到脱硫效果，直到钢水温度为1650~1660℃，加入低碳保温即可吊包出站；铁合金由铁矿石和铝组成，铁矿石：铝为1：1.2，按质量比计；
（4）RH真空处理
将钢包投入RH精炼炉中，进行脱氢，抽真空，在0.05Torr保持15min~20min，吹氩气，流量为80~110 L/min，时间为 8~10分钟，即可吊包出站，钢水温度为1600~1605℃；
（5）连铸
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，将钢水铸造成钢坯，即可得到该材料。
实施例3
一种耐候钢螺栓连接副材料，包括下列成分，按质量百分比计：
C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe
范围 0.17 0.24 0.76 0.015 0.006 0.873 0.263 0.223 余量
（1）转炉冶炼
将硫、磷量小于等于0.050％的废钢装入转炉中，废钢13吨，随后倒入含硫量小于等于0.010％的铁水98吨，铁水温度为1285℃，并加入氧化钙含量为50~55%的生石灰，通过氧气喷枪从炉顶吹入纯度大于99％的高压氧气流，氧气与高温铁水发生氧化反应，除去大量杂质硫、磷，直到炉内钢水含磷≤0.010％，温度为1660~1680℃，停止吹炼，即可出钢；
（2）转炉出钢
出钢时将炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时底部大量吹密度为1.04g/L，流量为350L/min的氩气，出钢1/4后，同钢流一起向钢水包中加入脱氧剂，脱氧剂与钢水质量比为：10：0.5，脱氧剂为硅、铝及氧化钡混合物，硅：铝：氧化钡为0.8：0.56：0.004，按质量比计，当钢水中的Si含量为0.20％，Al含量为0.05％时加入硅锰0.025％、低碳锰铁0.01％、低碳铬铁0.021％，按质量百分比计，使钢水中各成分指标达到如下从而进入LF炉；
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.15 0.20 0.70 ≤0.035 ≤0.020 0.05 1.00 0.30 0.25
（3）LF炉精炼
出钢后，调小氩气为200L/min，并将钢水加热升温，同时加入脱氧剂、铁合金，脱氧剂：铁合金：钢水为0.5：1：10，按质量比计，直到钢水中各成分指标达到如下：
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.18 0.25 0.80 ≤0.035 ≤0.010 0.035 1.00 0.30 0.25
吹入氩气，流量为80~110 L/min，时间为 3分钟，达到脱硫效果，直到钢水温度为1650~1660℃，加入低碳保温即可吊包出站；铁合金由铁矿石和铝组成，铁矿石：铝为1：1.2，按质量比计；
（4）RH真空处理
将钢包投入RH精炼炉中，进行脱氢，抽真空，在0.05Torr保持15min~20min，吹氩气，流量为80~110 L/min，时间为 8~10分钟，即可吊包出站，钢水温度为1600~1605℃；
（5）连铸
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，将钢水铸造成钢坯，即可得到该材料。
实施例4
一种耐候钢螺栓连接副材料，包括下列成分，按质量百分比计：
C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe
范围 0.25 0.4 1.3 0.035 0.01 1.25 0.8 0.6 余量
（1）转炉冶炼
将硫、磷量小于等于0.050％的废钢装入转炉中，废钢15吨，随后倒入含硫量小于等于0.010％的铁水95吨，铁水温度为1300℃，并加入氧化钙含量为50~55%的生石灰，通过氧气喷枪从炉顶吹入纯度大于99％的高压氧气流，氧气与高温铁水发生氧化反应，除去大量杂质硫、磷，直到炉内钢水含磷≤0.010％，温度为1660~1680℃，停止吹炼，即可出钢；
（2）转炉出钢
出钢时将炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时底部大量吹密度为1.04g/L，流量为350L/min的氩气，出钢1/4后，同钢流一起向钢水包中加入脱氧剂，脱氧剂与钢水质量比为：10：0.5，脱氧剂为硅、铝及氧化钡混合物，硅：铝：氧化钡为0.8：0.56：0.004，按质量比计，当钢水中的Si含量为0.20％，Al含量为0.05％时加入硅锰0.025％、低碳锰铁0.01％、低碳铬铁0.021％，按质量百分比计，使钢水中各成分指标达到如下从而进入LF炉；
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.15 0.20 0.70 ≤0.035 ≤0.020 0.05 1.00 0.30 0.25
（3）LF炉精炼
出钢后，调小氩气为200L/min，并将钢水加热升温，同时加入脱氧剂、铁合金，脱氧剂：铁合金：钢水为0.5：1：10，按质量比计，直到钢水中各成分指标达到如下：
C Si Mn P S Als Cr Ni Cu
目标 0.18 0.25 0.80 ≤0.035 ≤0.010 0.035 1.00 0.30 0.25
吹入氩气，流量为80~110 L/min，时间为 3分钟，达到脱硫效果，直到钢水温度为1650~1660℃，加入低碳保温即可吊包出站；铁合金由铁矿石和铝组成，铁矿石：铝为1：1.2，按质量比计；
（4）RH真空处理
将钢包投入RH精炼炉中，进行脱氢，抽真空，在0.05Torr保持15min~20min，吹氩气，流量为80~110 L/min，时间为 8~10分钟，即可吊包出站，钢水温度为1600~1605℃；
（5）连铸
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，将钢水铸造成钢坯，即可得到该材料。
性能指标如下：
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。

Claims (6)

1.一种耐候钢螺栓连接副材料，其特征在于，该材料包括下列成分，按质量百分比计：
C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe 范围 0.13～0.25 0.15-0.40 0.50-1.30 ≤0.035 ≤0.010 0.80-1.25 0.15-0.80 ≤0.60 余量
。
2.如权利要求1所述一种耐候钢螺栓连接副材料，其特征在于，所述C的质量百分比为：0.18。
3.如权利要求1所述一种耐候钢螺栓连接副材料，其特征在于，所述Si的质量百分比为：0.25。
4.如权利要求1所述一种耐候钢螺栓连接副材料，其特征在于，所述Mn的质量百分比为：0.8。
5.如权利要求1所述一种耐候钢螺栓连接副材料，其特征在于，所述Cr的质量百分比为：1.00。
6.如权利要求1所述一种耐候钢螺栓连接副材料，其特征在于，所述Cu的质量百分比为：0.25。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000073138A (ja) * 1998-08-26 2000-03-07 Nkk Corp 耐硫酸腐食性に優れたボルト用鋼
CN101845599A (zh) * 2009-03-24 2010-09-29 宝山钢铁股份有限公司 一种耐候钢及其制造方法
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