CN113373368A - 具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法 - Google Patents
具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法，属于特种钢冶炼领域。一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈的船板钢的具体制备步骤为：以符合国际标准的EH36船板钢和稀土镧、铈为原材料，将EH36船板钢在压力为20Pa、通入氩气的真空感应熔炼炉中熔炼，与稀土镧或铈掺杂后进行浇注铸锭、车光、多次轧制、正火处理等步骤，可得到掺杂镧或掺杂铈的船板钢。本发明具有稀土元素熔解程度高，自动化程度高等特点，得到的掺杂镧或铈的船板钢具有更强的抗海水腐蚀能力，可以满足现代海水防腐的需要，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于特种钢冶炼领域，涉及一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈的船板钢的制备方法。
背景技术
中国拥有海洋领土超300万平方公里且紧邻太平洋西岸，拥有漫长的海岸线，是典型的海陆复合型国家，具有优越的建设海洋强国的条件。但在海洋环境中服役的基础设施和重要工业设施的腐蚀问题严重，常常导致各种基础设施和工业设备损坏和报废，特别是船舶与海洋平台的腐蚀问题更加突出。腐蚀已经成为影响船舶、近海工程、远洋设施服役安全、寿命、可靠性的重要因素。
目前，我国稀土处理钢超过80个品种，但大量应用的仅有十余种。这一方面是由于工艺设备落后导致生产效率较低，另一方面是稀土在各类钢中熔炼的规律及作用机理研究还不深入，导致产品质量的不稳定。随着国民经济建设的发展，钢材除了需要较高的强度和韧性外，往往还需要具有较好的耐腐蚀性能以此提高材料的服役寿命，稀土在此方面将起到关键性作用。除此之外，稀土在对提高钢材的耐热抗氧化能力，耐磨性以及抗裂纹能力等方面也具有明显的优势。随着大型场馆建设，高速铁路，以及海运物流等行业的高速发展，稀土在耐候钢、重轨钢及船板钢等诸多领域广泛应用，拥有着良好的发展前景。
船舶是海上运输的重要交通工具，面对复杂的海洋环境以及船板钢的腐蚀问题，不断提高船板钢的耐腐蚀性能是目前亟待解决的技术难题。向船板钢中掺杂稀土元素是目前提高船板钢的耐腐蚀性的方案之一，然而提高稀土元素的掺杂率，发明更高效更成熟的制备方法是目前的一个难题。
发明内容
本发明能有效地提高船板钢的耐腐蚀性能，且制备的船板钢的镧或铈掺杂率较高，制备方法以及处理过程相对简单。为此提出一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈的船板钢的制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：向船板钢中掺杂稀土镧或铈。
所述的一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法包括如下特征步骤：
(1)采用真空感应熔炼的方法，在真空条件下冶炼金属。用砂纸对切割后的EH36船板钢进行打磨，除掉表层的氧化铁皮和锈迹，将一定重量的EH36船板钢放入酒精擦拭干净的MgO坩埚中。
(2)将熔炼炉内抽至真空状态20Pa，通入氩气，缓慢升温至全部熔融。
(3)用锡纸将镧或铈包裹，采用插入法加到钢液中，此时保持炉内温度不变进行稀土精炼。
(4)待成分和温度均匀后，将电源关闭，钢液会在炉中冷却到1833K，立马进行浇注，然后用铁钳将坩埚取出进行空冷，最终得到铸锭。
(5)车光步骤(4)所得铸锭以去掉外层杂质，马弗炉加热至1200℃～1250℃，采用热进热出的方式保温两小时，用测温枪对钢样进行测温。
(6)待步骤(5)所得样品温度降到1100-1150℃时开始轧制，温度降到860-910℃时进行二次轧制,温度降到810-850℃时进行终轧,每次压下率约为15％，最终得到样品。
(7)步骤(6)轧制完成后随即对样品进行空冷,待完全冷却后,在马弗炉中进行正火处理，同样采用热进热出的方式，在910℃下加热1h，最后进行空冷，最终得到一种掺杂镧或铈的船板钢。
所述步骤(1)中，金属在加热的同时，会产生电磁搅拌，使金属液产生上下翻腾的现象，这可以有效促进钢水温度均匀避免局部过冷，加速钢中夹杂物的合并、长大与上浮，使钢液成分变得均匀，从而可进一步实现金属的熔炼和精炼。
所述步骤(2)～(4)为熔炼过程，全程在真空条件下进行，由此可以有效地避免金属及稀土的氧化损耗。
所述步骤(3)中，EH36船板钢与镧或铈的重量比为3000:(3.2～3.8)，精炼时间为2～4分钟。
所述步骤(5)中，使用马弗炉加热，并且注意保温两小时。
所述步骤(6)中，一共进行三次轧制，当温度降至1100-1150℃、860-910℃、810-850℃时，分别进行第一次第二次第三次轧制。且控制每次下压率为12％～18％。
按照本发明提出的制备方法得到的掺杂镧或铈的船板钢可达到的效果如下：
掺杂镧或铈的船板钢的平均腐蚀速率随浸泡时间的增长而逐渐减小，呈现出初期腐蚀速率较快，随后腐蚀趋势减缓最终趋近于平稳，通过实验发现，掺杂镧或铈的船板钢表面形成的腐蚀层可以在更大程度上阻止腐蚀的进行。除此之外，掺杂镧或铈的船板钢的腐蚀电流较小，由此更加说明，掺杂镧或铈的船板钢具有较强的抗海水腐蚀的能力。
附图说明
图1为本发明中提出的具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈的船板钢的制备方法具体步骤示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术路线、制备方法更加清楚，下面将结合附图1及具体实施例进行详细说明。
一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法，其具体步骤如下：
实施例1：
(1)用砂纸对切割后的EH36船板钢进行打磨，除掉表层的氧化铁皮和锈迹，将重约3kg的EH36船板钢放入酒精擦拭干净的MgO坩埚中。
(2)将熔炼炉内抽至真空状态20Pa，通入氩气，缓慢升温至1873K，大约20min完全熔融。
(3)用锡纸将3.5g镧或3.5g铈包裹，采用插入法加到钢液中，此时保持炉内温度不变进行稀土精炼，精炼时间为3分钟。
(4)待成分和温度均匀后，将电源关闭，钢液在炉中冷却到1833K，立马进行浇注，然后用铁钳将坩埚取出进行空冷，最终得到铸锭。
(5)车光步骤(4)所得铸锭以去掉外层杂质，马弗炉加热至1200℃，采用热进热出的方式保温两小时，用测温枪对钢样进行测温。
(6)待步骤(5)所得样品温度降到1120℃时开始轧制，温度降到910℃时进行二次轧制,温度降到840℃时进行终轧,每次压下率分别为15％、17％、16％，最终得到样品厚度为30mm。
(7)步骤(6)轧制完成后随即对样品进行空冷,待完全冷却后,在马弗炉中进行正火处理，同样采用热进热出的方式，在910℃下加热1h，最后进行空冷，最终得到一种掺杂镧或铈的船板钢。
(8)根据检测结果，制得钢样中镧的含量为0.0031％，制得钢样中铈的含量为0.0027％。另外测定掺杂镧、掺杂铈的船板钢的腐蚀电流，可发现掺杂镧的船板钢的腐蚀电流为4.205×10-5A，掺杂铈的船板钢的腐蚀电流为6.521×10-5A，均表现出了较强的抗海水腐蚀的能力。
实施例2：
(1)用砂纸对切割后的EH36船板钢进行打磨，除掉表层的氧化铁皮和锈迹，将重约3kg的EH36船板钢放入酒精擦拭干净的MgO坩埚中。
(2)将熔炼炉内抽至真空状态20Pa，通入氩气，缓慢升温至1900K，大约20min完全熔融。
(3)用锡纸将3.2g镧或3.2g铈包裹，采用插入法加到钢液中，此时保持炉内温度不变进行稀土精炼，精炼时间为3分钟。
(4)待成分和温度均匀后，将电源关闭，钢液会在炉中冷却到温度1803K，立马进行浇注，然后用铁钳将坩埚取出进行空冷，最终得到铸锭。
(5)车光步骤(4)所得铸锭以去掉外层杂质，马弗炉加热1250℃，采用热进热出的方式保温两小时，用测温枪对钢样进行测温。
(6)待步骤(5)所得样品温度降到1140℃时开始轧制，温度降到880℃时进行二次轧制,温度降到850℃时进行终轧,每次压下率分别为13％、15％、15％，最终得到样品厚度为31mm。
(7)步骤(6)轧制完成后随即对样品进行空冷,待完全冷却后,在马弗炉中进行正火处理，同样采用热进热出的方式，在900℃下加热1h，最后进行空冷，最终得到一种掺杂镧或铈的船板钢。
(8)根据检测结果，制得钢样中镧的含量为0.0030％，制得钢样中铈的含量为0.0026％。另外测定掺杂镧、掺杂铈的船板钢的腐蚀电流，可发现掺杂镧的船板钢的腐蚀电流为4.355×10-5A，掺杂铈的船板钢的腐蚀电流为6.905×10-5A，均表现出了较强的抗海水腐蚀的能力。
实施例3：
(1)用砂纸对切割后的EH36船板钢进行打磨，除掉表层的氧化铁皮和锈迹，将重约3kg的EH36船板钢放入酒精擦拭干净的MgO坩埚中。
(2)将熔炼炉内抽至真空状态20Pa，通入氩气，缓慢升温至1883K，大约20min完全熔融。
(3)用锡纸将3.8g镧或3.8g铈包裹，采用插入法加到钢液中，此时保持炉内温度不变进行稀土精炼，精炼时间为3分钟。
(4)待成分和温度均匀后，将电源关闭，钢液会在炉中冷却到温度1833K，立马进行浇注，然后用铁钳将坩埚取出进行空冷，最终得到铸锭。
(5)车光步骤(4)所得铸锭以去掉外层杂质，马弗炉加热至1250℃，采用热进热出的方式保温两小时，用测温枪对钢样进行测温。
(6)待步骤(5)所得样品温度降到1100℃时开始轧制，温度降到870℃时进行二次轧制,温度降到810℃时进行终轧,每次压下率分别为15％、15％、15％，最终得到样品厚度为30mm。
(7)步骤(6)轧制完成后随即对样品进行空冷,待完全冷却后,在马弗炉中进行正火处理，同样采用热进热出的方式，在950℃下加热1h，最后进行空冷，得到最终掺杂镧的EH36船板钢样品。
(8)根据检测结果，制得钢样中镧的含量为0.0030％，制得钢样中铈的含量为0.0026％。另外测定掺杂镧、掺杂铈的船板钢的腐蚀电流，可发现掺杂镧的船板钢的腐蚀电流为4.312×10-5A，掺杂铈的船板钢的腐蚀电流为6.842×10-5A，均表现出了较强的抗海水腐蚀的能力。
Claims (6)
1.一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法，其特征步骤包括：
(1)将一定重量的EH36船板钢放入真空感应熔炼炉内，抽至真空状态20Pa，通入氩气，缓慢升温至熔融；
(2)用锡纸将一定量的镧或铈包裹，采用插入法加到钢液中，此时保持炉内温度不变进行稀土精炼，注意精炼时间；
(3)熔炼浇注得到铸锭后，将铸锭车光去掉外层杂质，待样品温度为1100-1150℃时开始轧制，温度降到860-910℃时进行二次轧制,温度降到810-850℃时进行终轧，控制每次轧制的压下率，得到最终样品。
2.根据权利要求1所述的一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法其特征步骤在于，步骤(1)中，用100#砂纸对EH36船板钢打磨除去表面的锈迹，并用酒精清洗，且要清洗冶炼坩埚，可防止杂质污染钢液。
3.根据权利要求1所述的一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈的船板钢的制备方法其特征步骤在于，步骤(1)中，先将熔炼炉抽至真空，再通入氩气，避免氧气的存在，可防止金属高温时氧化。
4.根据权利要求1所述的一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈的船板钢的制备方法其特征步骤在于，步骤(2)中，采用插入法，且用锡纸将稀土元素包裹，并且保证金属与镧或铈的重量比均为3000：(3.2～3.8)。
5.根据权利要求1所述的一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法其特征步骤在于，步骤(2)中，精炼的时间为2～4分钟，以保证稀土元素插入完全。
6.根据权利要求1所述的一种具有较强抗海水腐蚀能力的掺杂镧或铈船板钢的制备方法，其特征步骤在于，步骤(3)中，第一次、第二次、第三次轧制的温度分别为1100-1150℃、860-910℃、810-850℃，且每次轧制压下率控制在12％～18％。
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