CN113564486B - 屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢及制备方法，化学成分按重量百分比包括C0.055～0.085％，Mn0.75～0.90％，Si0.18～0.30％，Sb0.08～0.11％，Cr0.88～1.00％，Cu0.30～0.45％，Ni0.23～0.35％，Nb0.020～0.040％，Ti0.010～0.030％，Mo≤0.20％，V≤0.015％，Al0.015～0.040％，P≤0.015％，S≤0.003％。钢的屈服强度为500～570MPa，抗拉强度为600～700MPa级，延伸率A≥19％，‑40℃夏比冲击≥120J，耐煤浆酸性腐蚀速率能达到0.8g/(m2.h)以下。

Description

屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢及制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢及制备方法。
背景技术
含锑成分耐酸蚀钢主要应用于铁道货车厢体，而该货车是运输煤专用货车，由于煤浆对货车酸性腐蚀较快，因此，需要耐酸性腐蚀更好的钢。
中国专利申请号为CN201810212751.8的文献，《一种含锑屈服强350MPa级高耐蚀热轧H型钢及其生产方法》，该发明提供了一种含锑屈服强350MPa级高耐蚀热轧H型钢及其生产方法，按质量百分比计，该H型钢的化学成分为：碳0.06～0.15％、硅0.20～0.55％、锰1.00～1.45％、磷≤0.025％、硫≤0.015％、钒0.030～0.150％、锑0.050～0.090％、铬0.9～2.20％，其余为铁残余的微量杂质。但是屈服强度不高、抗低温冲击韧性低、腐蚀率高。
中国专利申请号为CN201710338649.8的文献，《一种含锑钢冶炼过程中锑的加入方法》，该发明公开了一种含锑钢冶炼过程中锑的加入方法，包括：将铝合金和锑合金放入钢质包装罐内，后通过加热方法加热钢质包装罐至700～900℃，并保温0.5～2小时，使钢质包装罐内的两种合金熔化，但钢质包装罐不被熔化，后在转炉出钢过程中，将含有液体铝锑合金的钢质包装罐加入至钢包中的钢水中，钢质包装罐被钢水熔化，液态铝锑合金溶入钢水中；所述锑合金和铝合金的质量比为1:1～4:1。该发明工艺复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢及制备方法，其屈服强度500～570MPa，抗拉强度600～700MPa，延伸率为19％以上，-40℃夏比冲击≥120J，腐蚀速率≤0.8g/(m2.h)。
为实现上述目的，本发明所设计的屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其化学成分按重量百分比包括C：0.055～0.085％，Mn：0.75～0.90％，Si：0.18～0.30％，Sb：0.08～0.11％，Cr：0.88～1.00％，Cu：0.30～0.45％，Ni：0.23～0.35％，Nb：0.020～0.040％，Ti：0.010～0.030％，Mo≤0.20％，V：≤0.015％，Al：0.015～0.040％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，余量为Fe及不可避免的夹杂。
进一步地，所述Sb重量百分比为0.096～0.11％。
进一步地，所述Cr重量百分比为0.94～1.00％。
进一步地，所述Cu重量百分比为0.35～0.45％。
进一步地，所述Ti重量百分比为0.021～0.030％。
进一步地，所述Nb重量百分比为0.030～0.040％。
进一步地，所述Ni重量百分比为0.23～0.255％。
Cr元素是提高钢材耐腐蚀性能的重要元素，铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜，这层氧化膜很致密，并与金属基本结合得很牢固，保护钢材不被侵蚀。Cu元素能显著提高钢材耐酸性腐蚀性能，钢与表面二次析出的Cu之间的阴极接触，能促使钢阳极钝化形成保护层。当Cr与Cu同时加入钢中，效果显著，Cu起着活性阴极作用，Cr和Cu相互作用能有效抑制腐蚀性阴离子，特别是酸性阴离子的侵入。Ni元素能使钢的腐蚀电位向正方向变化，Ni和Cr配合时能显著提高钢的耐酸腐蚀性，有效抑制酸性离子侵入，促进保护层生成，降低钢的腐蚀速率。Si元素与其他元素如Cu、Cr等配合使用可以改善钢的耐腐蚀性能。Ti能形成TiC，使钢的内部组织细化，致密。当Ti:C达到一定的比值时，所有的游离C都被结合成了强固TiC，阻止加热过程中沿奥氏体晶界析出CrC，能防止产生晶间腐蚀现象。Nb能细化晶粒和降低钢的过热敏感性，能提高钢材的耐腐蚀性能。添加Sb元素可以在钢表面形成Sb2O5薄膜，阻挡电化学腐蚀反应的电极反应过程，阻挡了电子传递，相应的降低了反应速率，Sb在钢中均匀分布，有效降低了钢中腐蚀微循环电流，抑制了阳极反应和阴极反应电流，从而提高耐腐蚀性能。
目前常规的提高钢材抗酸性腐蚀的添加元素是Cu-P-Ni-Cr-Mo-Re系，本发明采用Cu-Ni-Cr-Ti-Sb系，由上述元素的相互作用可知，其耐酸性腐蚀性能更优于传统的耐酸蚀钢，本发明不添加昂贵的Mo和Re，降低成本，且不添加P元素，保持极低的P含量，减少磷导致钢的冷脆。
还提供一种如上述所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢制备方法，经转炉冶炼，控制转炉终点温度1600～1620℃，终点氧500～700ppm；转炉出钢加铝铁脱氧完全，控制钢中Als：0.030～0.060％，并合金化；锑锭采用铁皮箱封闭包装，控制加锑锭前的钢水温度1540～1560℃，转炉出完钢脱氧完全后将铁皮箱封闭包装的锑锭一次性加入钢水中；其中，锑锭中含重量比为99％的Sb，Sb收得率100％；
钢水经吹氩站底吹氩气，控制钢水中Als：0.050～0.070％；
钢水经钢包炉深脱硫处理，控制钢水中S≤0.003％，控制钢水中Als：0.030～0.050％；
钢水经真空炉循环脱气脱夹渣处理，真空循环时间15～20分钟，真空度控制在23～133Pa，真空结束温度控制在1564～1574℃；钢水经真空循环结束后，喂CaSi线：0.5～0.8kg/t.s，喂线速度3～6m/s，喂完线后软吹时间3～5分钟；喂CaSi线加入微量的Ca可以显著改善钢的整体耐酸性腐蚀性能，可以形成CaO和CaS溶解于钢表面薄电解液膜中，使腐蚀界面的碱性增大，降低其侵蚀性；Ca、Si的联合使用效果更佳。
连铸成板坯。
板坯加热至1220～1260℃后保温均热后进行轧制，并在1020～1060℃结束粗轧，在820～860℃结束终轧；
以50～100℃/s冷却至540～600℃，随后空冷至450～500℃卷取。
终冷温度和合金元素决定了钢的组织构成比例和产品性能，终冷温度过高，形成大量多边形或准多边形铁素体，强度不足；终冷温度过低，形成大量马氏体或细板条贝氏体，钢的韧性和塑性差。
进一步地，所述以50～100℃/s冷却至540～564℃。
进一步地，所述卷取温度为470～499℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明锑锭采用铁皮箱封闭包装，通过控制加锑锭前的钢水温度，使得Sb的收得率稳定；通过组合式合金设计和组合式终冷工艺设计，确保获得高强度铁道货车车厢用钢所需固溶强化效果和组织强化效果的同时，保证钢的耐煤浆酸性腐蚀性能，耐煤浆酸性腐蚀速率能达到0.8g/(m2.h)以下；且钢的屈服强度为500～570MPa，抗拉强度为600～700MPa级，延伸率A≥19％，-40℃夏比冲击≥120J。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
本发明实施例及对比例的成分、工艺、性能分别如表1～表4所示。
从表1～4可已看出，本发明钢与对比实例比较，具有更优良的耐酸性腐蚀性能，具有良好的强度、伸长率和冲击韧性匹配，屈服强度达到548～562Mpa，抗拉强度达到659～673MPa，且Sb锭的添加方式能够保证Sb的收得率稳定。
表1实施例和对比例的成分取值列表(wt，％)
Figure GDA0003575491980000041
Figure GDA0003575491980000051
表2实施例及对比例的主要炼钢工艺参数列表
Figure GDA0003575491980000052
Figure GDA0003575491980000061
表3实施例及对比例的主要轧制工艺参数列表(℃)
Figure GDA0003575491980000062
表4本发明各实施例和对比例主要性能检测统计表
Figure GDA0003575491980000063

Claims (9)

1.一种屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比包括C：0.055～0.085％，Mn：0.75～0.90％，Si：0.18～0.30％，Sb：0.08～0.11％，Cr：0.88～1.00％，Cu：0.30～0.45％，Ni：0.23～0.35％，Nb：0.020～0.040％，Ti：0.010～0.030％，Mo≤0.20％，V：≤0.015％，Al：0.015～0.040％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，余量为Fe及不可避免的夹杂；
屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢制备方法如下：
经转炉冶炼，控制转炉终点温度1600～1620℃，终点氧500～700ppm；转炉出钢加铝铁脱氧完全，控制钢中Als：0.030～0.060％，并合金化；锑锭采用铁皮箱封闭包装，控制加锑锭前的钢水温度1540～1560℃，转炉出完钢脱氧完全后将铁皮箱封闭包装的锑锭一次性加入钢水中；其中，锑锭中含重量比为99％的Sb；
钢水经吹氩站底吹氩气，控制钢水中Als：0.050～0.070％；
钢水经钢包炉深脱硫处理，控制钢水中S≤0.003％，控制钢水中Als：0.030～0.050％；
钢水经真空炉循环脱气脱夹渣处理，真空循环时间15～20分钟，真空度控制在23～133Pa，真空结束温度控制在1564～1574℃；钢水经真空循环结束后，喂CaSi线：0.5～0.8kg/t.s，喂线速度3～6m/s，喂完线后软吹时间3～5分钟；
连铸成板坯，板坯加热至1220～1260℃后保温均热后进行轧制，并在1020～1060℃结束粗轧，在820～860℃结束终轧；
以50～100℃/s冷却至540～600℃，随后空冷至450～500℃卷取。
2.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述Sb重量百分比为0.096～0.11％。
3.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述Cr重量百分比为0.94～1.00％。
4.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述Cu重量百分比为0.35～0.45％。
5.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述Ti重量百分比为0.021～0.030％。
6.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述Nb重量百分比为0.030～0.040％。
7.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述Ni重量百分比为0.23～0.255％。
8.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述以50～100℃/s冷却至540～564℃。
9.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级含锑耐酸蚀钢，其特征在于：所述卷取温度为470～499℃。
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