CN113005365A - 一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板，所述钢带的化学成分按重量百分比为C：0.06～0.09％，Si：0.20～0.40，Mn：0.6～0.9％，P≤0.018％，S≤0.008％，Cu：0.35～0.55％，Cr：0.7～1.0％，Ni：0.2～0.6％，H≤0.0002％，N≤0.004％，O≤0.002％，Ce：0.0010～0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质。还公布了其制备方法。本发明在本成分体系下可生产出耐硫酸腐蚀钢板。

Description

一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板及其制备方法。
背景技术
钢铁在各行各业中都有广泛的应用，其中在硫酸环境下服役的钢件更容易被腐蚀，如化工企业、高硫矿物采运行业等，硫酸腐蚀带来的寿命缩减、失效损失、维护成本都显著增长，给企业和社会都带来了大量的资源损耗。因此就需要耐硫酸腐蚀钢来适应这种具有硫酸腐蚀的作业环境。不锈钢制造成本高，无法广泛使用。现在成本较低的耐硫酸腐蚀钢主要是通过添加Sb、Sn来提高碳钢的耐硫酸腐蚀能力。
专利公开号为：CN 108660384 A公开了一种耐硫酸腐蚀的低合金钢,其微观组织为铁素体+珠光体,所述耐硫酸腐蚀的低合金钢的化学元素质量百分含量为0＜C≤0.15％；Si：0.1～0.4％；Mn:0.28～0.85％；S:0.004～0.2％；Cr:0.25～0.9％；Cu:0.02～0.35％；Sb:0.01～0.04％；Sn:0.01～0.03％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。其中,(Sb+Sn)/S为1～15。此外,本发明还公开了一种采用上述的耐硫酸腐蚀的低合金钢制成的钢板、钢管及其制造方法。本发明所述的耐硫酸腐蚀的低合金钢耐硫酸性能高的同时,具有较高的硬度及强度,耐磨粒磨损能力强。该发明是采用在钢中添加Sb、Sn元素并且合理控制(Sb+Sn)/S来达到钢板耐硫酸腐蚀的目的。本发明是采用添加稀土铈元素提高钢板的耐硫酸腐蚀性能，与前述发明的机理完全不同，并且本发明的钢板成分设计也与其存在明显的差异。
专利公开号为：CN 108660385 A公开了一种耐酸腐蚀的低合金钢,其微观组织为铁素体十珠光体,所述耐酸腐蚀的低合金钢的化学元素质量百分含量为:0＜C≤0.2％；Si：0.15～0.40％；Mn:0.15～0.75％；S:0.001～0.15％；Cr：0.15～0.95％；Cu:0.08～0.3％；Sb:0.005～0.08％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。其中,(Sb+Cu)/3S为5～35。此外,本发明还公开了一种采用上述的耐酸腐蚀的低合金钢制成的钢板、钢管及其制造方法。本发明所述的耐酸腐蚀的低合金钢采用优化的合金元素设计使其具有较高的耐酸腐蚀性能,经济价值上比现有技术中的钢种例如2205双相不锈钢更经济。该发明是采用在钢中添加Sb元素并且合理控制(Sb+Cu)/3S来达到钢板耐硫酸腐蚀的目的。本发明是采用添加稀土铈元素提高钢板的耐硫酸腐蚀性能，与前述发明的机理完全不同，并且本发明的钢板成分设计也与其存在明显的差异。
专利公开号为：CN 107868919 B公开了一种耐盐酸和硫酸腐蚀钢及其制备方法，所述耐盐酸和硫酸腐蚀钢的化学成分质量百分比包括：C：0.02～0.04％；Si：0.2～0.4％；Mn：0.8～1.0％；P≤0.01％；S：0.005％～0.015％；Cu：0.25～0.35％；Cr：0.3～0.4％；Ni：0.1-0.2％；Sb：0.05～0.15％，Sn：0.05～0.15％，Mo：0.05～0.15％，其余为Fe以及不可避免的杂质。本发明采用低碳成分设计，添加适量的铜、锑、锡、钼以改善耐盐酸和硫酸腐蚀性能，以固溶强化为主要方式，通过低温轧制及驰豫工艺获得屈强比≤0.70，延伸率≥40％，制备得到了具备极佳塑性的耐盐酸和硫酸腐蚀热轧钢板。该发明是采用在钢中添加Sb、Sn元素来达到钢板耐硫酸腐蚀的目的。本发明是采用添加稀土铈元素提高钢板的耐硫酸腐蚀性能，与前述发明的机理完全不同，并且本发明的钢板成分设计也与其存在明显的差异。
发明内容
针对钢件在硫酸环境下服役容易被腐蚀，如化工企业、高硫矿物采运行业等，硫酸腐蚀带来的寿命缩减、失效损失、维护成本都显著增长，给企业和社会都带来了大量的资源损耗。因此就需要耐硫酸腐蚀钢来适应这种具有硫酸腐蚀的作业环境。不锈钢制造成本高，无法广泛使用。本发明的目的在于提供一种耐酸腐蚀的低合金钢及其制备方法,通过合理设计,使用较少的合金种类获得高性价比的耐硫酸腐蚀热轧钢板。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.06～0.09％，Si：0.20～0.40％，Mn：0.6～0.9％，P≤0.018％，S≤0.008％，Cu：0.35～0.55％，Cr：0.7～1.0％，Ni：0.2～0.6％，H≤0.0002％，N≤0.004％，O≤0.002％，Ce：0.0010～0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.065％，Si：0.21％，Mn：0.89％，P:0.01％，S：0.001％，Cu：0.37％，Cr：0.72％，Ni：0.27％，H:0.00012％，N:0.0035％，O:0.0020％，Ce：0.0048％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.079％，Si：0.30％，Mn：0.72％，P:0.014％，S：0.004％，Cu：0.41％，Cr：0.89％，Ni：0.35％，H:0.00011％，N:0.0030％，O:0.0018％，Ce：0.0027％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.087％，Si：0.39％，Mn：0.60％，P:0.018％，S：0.007％，Cu：0.52％，Cr：1.0％，Ni：0.58％，H:0.00010％，N:0.0030％，O:0.0018％，Ce：0.0010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板的制备方法，包括：
冶炼和浇铸
冶炼过程采用KR法脱硫铁水和优质废钢，保证入转炉铁水元素S≤0.002％；转炉冶炼时，采用自产低硫废钢，出钢温度≥1620℃；LF精炼采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁，RH真空处理时间大于20min，真空处理15min时添加稀土铈铁合金；RH真空处理保证钢水深真空循环时间，真空处理后进行钙处理，喂丝后钢水Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于10min，使夹杂物充分变性和上浮；板坯连铸时全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.80-1.6m/min，并采用动态轻压下等技术，以减少连铸坯中心偏析；
加热和轧制
板坯加热采用步进式加热炉，加热温度1150-1250℃，在炉时间160～250min，确保钢坯温度均匀；制造工艺为热轧两阶段控制进行，第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，即粗轧阶段，粗轧轧制采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+3道次轧制；第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，轧制采用七机架四辊精轧机组轧制，恒速轧制，精轧开轧温度940-1050℃，终轧温度为830-870℃；
冷却
控制轧制结束后，钢带进入加密型层流冷却区域，采用前段集中快速冷却，快速冷却到520～600℃进行卷取。
进一步的，所述稀土铈铁合金的Ce含量为10％-30％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
通过稀土铈元素及耐腐蚀元素成分设计，严格控制H、O、N含量，连铸坯经加热、除鳞、轧制、快速冷却、卷取、入库缓冷，生产出具有高耐硫酸腐蚀性能的含稀土铈热轧钢板；钢板在25℃、24h、20％硫酸溶液全浸腐蚀条件下，腐蚀速率＜5.2mm/a，相对Q355B腐蚀速率≤15％。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
钢带的化学成分重量百分比见表1。板坯加热温度为1190℃，加热时间150min。精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为850℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，前段快速冷却到565℃,然后进行卷取，即可得到所述钢带。
实施例2
钢带的化学成分重量百分比见表1。板坯加热温度为1200℃，加热时间150min。精轧开轧温度为1070℃，终轧温度为845℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，前段快速冷却到560℃,然后进行卷取，即可得到所述钢带。
实施例3
钢带的化学成分重量百分比见表1。板坯加热温度为1180℃，加热时间170min。精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为840℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，前段快速冷却到570℃,然后进行卷取，即可得到所述钢带。
对本发明实施例1-3的钢带化学成分见表1，钢带在25℃、20％硫酸浓度、24h腐蚀实验结果见表2。
表1本发明实施例1～3化学成分 (wt％)
Figure BDA0002943799030000061
表2本发明钢带腐蚀试验结果
钢种/实施例 平均腐蚀速率(mm/a) 相对Q355B腐蚀速率(％)
Q355B 35.05 100
1 5.19 14.81
2 3.81 10.87
3 2.79 7.96
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板，其特征在于，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.06～0.09％，Si：0.20～0.40％，Mn：0.6～0.9％，P≤0.018％，S≤0.008％，Cu：0.35～0.55％，Cr：0.7～1.0％，Ni：0.2～0.6％，H≤0.0002％，N≤0.004％，O≤0.002％，Ce：0.0010～0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板，其特征在于，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.065％，Si：0.21％，Mn：0.89％，P:0.01％，S：0.001％，Cu：0.37％，Cr：0.72％，Ni：0.27％，H:0.00012％，N:0.0035％，O:0.0020％，Ce：0.0048％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板，其特征在于，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.079％，Si：0.30％，Mn：0.72％，P:0.014％，S：0.004％，Cu：0.41％，Cr：0.89％，Ni：0.35％，H:0.00011％，N:0.0030％，O:0.0018％，Ce：0.0027％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板，其特征在于，包括如下按重量百分比的化学成分：C：0.087％，Si：0.39％，Mn：0.60％，P:0.018％，S：0.007％，Cu：0.52％，Cr：1.0％，Ni：0.58％，H:0.00010％，N:0.0030％，O:0.0018％，Ce：0.0010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的含稀土铈耐硫酸腐蚀热轧钢板的制备方法，其特征在于，包括：
冶炼和浇铸
冶炼过程采用KR法脱硫铁水和优质废钢，保证入转炉铁水元素S≤0.002％；转炉冶炼时，采用自产低硫废钢，出钢温度≥1620℃；LF精炼采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁，RH真空处理时间大于20min，真空处理15min时添加稀土铈铁合金；RH真空处理保证钢水深真空循环时间，真空处理后进行钙处理，喂丝后钢水Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于10min，使夹杂物充分变性和上浮；板坯连铸时全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.80-1.6m/min，并采用动态轻压下等技术，以减少连铸坯中心偏析；
加热和轧制
板坯加热采用步进式加热炉，加热温度1150-1250℃，在炉时间160～250min，确保钢坯温度均匀；制造工艺为热轧两阶段控制进行，第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，即粗轧阶段，粗轧轧制采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+3道次轧制；第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，轧制采用七机架四辊精轧机组轧制，恒速轧制，精轧开轧温度940-1050℃，终轧温度为830-870℃；
冷却
控制轧制结束后，钢带进入加密型层流冷却区域，采用前段集中快速冷却，快速冷却到520～600℃进行卷取。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述稀土铈铁合金的Ce含量为10％-30％。
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