[發明專利]具有Cu2-xS彌散析出相的高強度耐大氣腐蝕鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200910053806.6
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101928894A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 吳建春;于艷;方園;顧龍發;李自剛
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/42;B22D11/06;B22D11/22;C21C5/30;C21C7/10;C21C7/072;B21B37/74;C21D8/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及耐大氣腐蝕鋼及其制造方法，特別是涉及一種具有Cu_2-xS彌散析出相的高強度耐大氣腐蝕鋼及其制造方法。

背景技術

在傳統流程鋼鐵生產中，銅和硫是鋼中典型的殘余元素或夾雜元素，煉鋼過程中要充分地去除銅非常困難，而充分地去除硫也是非常地昂貴，這些都造成鋼鐵產品成本的升高。

近年來，由于廢鋼的連續循環利用，導致鋼中的銅(Cu)、硫(S)等殘余元素的含量逐漸升高，鋼中的Cu由于熔點比鋼基體低，會引起鋼表面的熱脆現象S是引起鋼熱脆的一個主要元素；再加上Cu是易偏析元素，因此，通常普通結構用鋼中，對Cu和S的含量均有明確的要求：Cu(wt％)≤0.2％、S(wt％)≤0.04％。在耐大氣腐蝕鋼中，考慮到Cu對耐腐蝕性有利，Cu作為合金元素來添加，但不能過多，一般地，Cu(wt％)≤0.55％。

因此，如果能對鋼(特別是廢鋼)中銅和硫等殘余元素做到“化害為利”，將對整個冶金界產生積極的影響；可以實現對現有廢鋼或低品質劣質礦資源(高銅礦、高硫礦)的有效利用，促進鋼的循環利用，降低生產成本，實現鋼鐵業可持續發展。

在工程領域中，常用的結構材料一般為碳鋼和經過微合金化后的低合金鋼。這些鋼具有優良的機械性能和較低的市場價格，但在大氣環境中易產生銹蝕。當這些鋼長期暴露在大氣中時，其與大氣中的水汽、氧氣、二氧化碳、二氧化硫等發生化學或電化學反應，從而導致鋼鐵材料的腐蝕。全世界每年因腐蝕而報廢的金屬設備及材料，大約占金屬年產量的20～40％，因腐蝕而損耗的金屬達1億噸以上。據一些發達工業國家的統計，每年由于金屬腐蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的1～4％。因此開發具有高耐候性的高強度耐大氣腐蝕鋼具有重要的實用意義和經濟價值。

高強度耐大氣腐蝕鋼是指σ_s≥450MPa的耐候鋼，這類鋼主要用在特種集裝箱、橋梁及高速火車車廂的制造上，在減重、提速、增加貨運量、延長設備使用壽命和降低物流成本都起著重要的作用。

近年來，提高鋼板的強度以減薄鋼板的厚度是一種發展趨勢，耐候鋼板系列的發展也是如此。自30年代美國的US-Steel公司首先研制成功了耐腐蝕高抗拉強度的含Cu低合金鋼Corten鋼后，形成了以高P、Cu加Cr、Ni的Corten?A系列和以Cr、Mn、Cu合金化為主的Corten?B系列，后來國內又發展了含稀土的耐候鋼系列。在提高耐候鋼強度方面，主要的措施有固溶強化、析出強化和相變強化等，目前以析出強化為主。

中國專利CN200610035800.2公開了一種基于薄板坯連鑄連軋工藝生產700MPa級V-N微合金化高強耐大氣腐蝕鋼的方法，該方法針對薄板坯連鑄連軋特點及冶金成分，采用電爐或轉爐冶煉、精煉、薄板坯連鑄、鑄坯凝固后直接進入輥底式加熱或均熱爐、熱軋、層流冷卻、卷取。其中鋼水化學成分范圍為(Wt.％)：C：≤0.08％；Si：0.25～0.75％；Mn：0.8～2.0％；P：0.070～0.150％；S：≤0.040％；Cu：0.25～0.60％；Cr：0.30～1.25wt％；Ni：≤0.65％；V：0.05～0.20％；N：0.015～0.030％。然而，受到熱軋機組厚度方面的限制，采用熱軋生產的耐候鋼板的厚度一般較厚，超過1.6mm(強度級別較低)，隨著鋼板強度的提高，可供的熱軋鋼板的極限厚度也隨之增厚。為了適應鋼板減薄的需求，需要開發厚度更薄的熱軋耐候鋼系列。

中國專利CN200510045624.6公開了一種經濟型耐候鋼的制造方法，該方法制造的耐候鋼的化學成分為：C：0.12～0.21、Si：0.2～2.0、Mn：0.7～2.0、S≤0.036、P≤0.034、Cu：0.10～0.40、Al＜0.2，其余為Fe和微量雜質。該方法通過Cu、Mn、Si、Al等合金化，并簡單調整普通低碳鋼(Q235鋼)的部分元素含量，在不需改變Q235鋼生產工藝條件下，就能生產出具有良好的耐大氣腐蝕性能、綜合機械性能的經濟耐候鋼。然而，該專利申請涉及的鋼板是傳統工藝生產的熱軋鋼板。