专利名称：一种低温韧性优异的耐酸腐蚀钢及其制造方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种低温韧性优异的耐酸腐蚀钢及其制造方法。
背景技术：
金属或合金在低于某个临界温度的条件下，韧性急剧降低，材质变脆。对于低温钢的技术要求一般是在低温下具有足够的强度和充分的韧性，具有良好的工艺性能、加工性能和耐腐蚀性等。其中低温韧性，即在低温下防止脆性破坏发生和扩展的能力是最重要的因素。所以各国通常都对低温钢限定在最低使用温度下有一定的冲击韧性值，以保证低温钢材在使用中的安全性。作为低温钢，很重要的一个技术指标就是低温冲击韧性，合金元素Ni的加入钢种，固溶于铁素体，使基体的低温韧性得到显著的改善，但M是一种较贵重元素，不仅增加钢种成本，含M钢的铸坯在加热时容易形成难以去除的致密氧化铁皮，给加热和轧制工序带来困难。中国专利CN200810046958. 9公开了 “一种高韧性_110°C低温钢及其制造方法”， 该技术通过对含Ni 3. 20 3. 80%钢的轧制、冷却和热处理，获得了优异的-110°C低温韧性，但M量高达3.8%，增加钢种成本，易形成难以去除的致密氧化铁皮，而且此发明钢不兼有优异耐腐蚀性；对于酸性环境中耐腐蚀钢材，如特开平09-025536 “耐酸露点腐蚀钢”所述，复合添加Cu、Sb具有耐硫酸露点腐蚀性能并得以应用证实，其虽然考虑了耐腐蚀元素的合金配比，但却没有考虑钢材-110°C低温韧性和严酷的酸性环境中点蚀问题。美国的CORTEN钢以及国内的宝钢股份公司的B485NL、鞍钢的1 OCr 1 Cu、济钢的 12MnCuCr为Cr、Cu系钢(“抗硫酸露点腐蚀的低合金钢”，专利号=90101258. 0)，但在Cr、 Cu系成分设计中省略了良好的耐酸腐蚀元素Bi和Sb，在酸性环境中其耐蚀性并不理想。如上所述，期望在室温及低温-110°C条件下冲击功180J以上，含少量Ni，在酸性环境中能发挥良好的耐腐蚀性能的钢板，目前还没有更适宜的生产技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的不足，提供一种含M量少、具有优异的-110°c低温韧性优异的耐酸腐蚀钢及其制造方法。本发明低温韧性优异的耐腐蚀钢的组成成分重量百分比为C :0. 02% 0. 15%, Si 0. 15 % 0. 55 %、Mn :0. 40 % 1. 60 %、P 彡 0. 020 %、S 彡 0. 020 %、Ni :0. 08 % 0. 30%, Cu 0. 20% 0. 60%, Cr :0. 30% 1. 50%,Mo :0. 10% 0. 60%, Als :0. 015% 0. 045%，并含有Sb、Bi中的一种或二种，总量为0. 02% 0. 60%，还含有Nb、Ti、V中的一种或二种以上，总量< 0. 22%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的重要特点之一是C元素的选择。按重量百分比，碳含量最大不宜超过0. 30%, C元素是强化元素，碳含量偏低将损害材料的强度，选择碳含量在0. 02 0. 15%。 碳含量的降低，一方面有利于提高低温韧性，同时可显著改善钢板焊接性能。Si强化元素，固溶于铁素体提高钢的屈服强度，低于0. 15%，会增加炼钢工序成本。高于0. 50%，在这种成分组合中易使板坯产生难以去除的再生铁皮，影响成品钢板的表面质量。从改善低温韧性观点，确定其范围为0. 15% 0. 55%。Mn主要溶于铁素体起强化作用，提高钢的淬透性，又是钢中冶炼时必然存在的元素。根据要达到的强度级别水平确定其含量范围，但使其低于0. 15%对冶炼要求高，增加成本。但含量太高时易引起偏析，因此确定其范围为0.40 1.60%。P易于导致偏析，对焊接性和成型性能不利。为保证焊接性和成型性能要求，本发明控制其低于0. 020%。S是有害元素，从力学性能上来说，自然是越低越好，但过低会导致工序成本增加， 本发明控制其低于0. 020%。Ni是贵金属元素，提高淬透性元素，提高钢的强度且不降低其韧性，其起到明显耐腐蚀作用的范围是1.0%以上，适当加入这种元素主要还可防范板坯加热时表面Cu裂现象。Ni是价格非常高的元素，为控制成本，限定其范围为0. 08 0. 30%。Cu对于提高耐蚀性有良好效果，必要的含量是0. 20 %，但是含量超过0. 60 %，其作用达到饱和，因此限定其范围为0. 20% 0. 60%。Cr强烈提高淬透性元素，强碳化物形成元素，与Cu配合使用提高钢的耐蚀性，必要的量是0. 30%，因此限定其含量范围为0. 30 1. 50%。Mo强烈提高淬透性元素，提高钢的强度，并能有效推迟铁素体和珠光体的转变，从而促进贝氏体形成，使钢在较宽的冷却速度范围内获得较完全的针状组织，随着Mo含量的增加，针状组织转变开始温度显著下降，钢的强度显著提高，但过高的Mo会使钢的低温韧性恶化，也会在焊接时形成过多的马氏体，导致焊接接头脆性增加，Mo与Cr同时存在，不仅可以提高全面耐腐蚀性能，Mo还可以提高钢的耐点蚀性能，因此限定其范围为0. 10% 0. 60%。Sb、Bi改善耐蚀性有效元素，其在表面形成一层致密的高于基体几倍的富含Sb、 Bi,Ti,Cu,Cr等元素的致密氧化膜，因而具有高的抗酸腐蚀能力；低于0. 01%没有效果，大于0. 30%由于存在热加工劣化倾向，因此其含量分别在0. 01 0. 30%之间为宜。Als传统的固氮元素，形成AlN可以细化奥氏体晶粒，因此限定其含量范围为 0. 015 0. 045% οTi强碳氮化物形成元素，形成TiN、TiC在均热和再加热过程中均可以阻止奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒。宜限定其含量范围为0. 010 0. 050%。本发明低温韧性优异的耐腐蚀钢的制造方法，其特点是将所述成分的钢锭或钢坯在1220 1250°C均热，开轧温度大于1200°C，终轧温度大于850°C，轧后空冷或水冷。本发明加热温度限定在1220 1250°C，在奥氏体再结晶区和非再结晶区进行轧制，1220°C是必要的温度，而超过1250°C，能耗升高，钢坯的氧化损失大。所以确定加热温度为1220 1250°C。开轧温度限定在1200°C以上，钢的塑性好，强度低，易于轧制，坯头尾不会因温差而导致尺寸不良以及发生翘头、瓢曲等形状不良而影响下步工序的正常进行。终轧温度低于850°C，轧机的负荷会增加，钢板的横纵向性能差异变大，高于950°C，晶粒细化不足，影响强化效果。本发明钢种在酸性环境下具有良好的耐腐蚀性能；无论在室温还是-110°C低温条件下，冲击功都达180J以上；而且含Ni量少(取代含Ni量高达3. 5 %的钢)，成本低廉， 制造工艺简单。该钢种特别适用于低温、腐蚀环境，如石油、化工、极地海洋平台、低温油轮、 冷藏集装箱等行业。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步的描述。本发明钢种的化学成分见表1。本发明实施例钢的化学成分见表2。本发明实施例钢的轧制工艺见表3。本发明实施例钢的性能见表4。表1本发明钢种的化学成分)
权利要求
1.一种低温韧性优异的耐酸腐蚀钢，其特征在于该钢的组成成分重量百分比为C: 0. 02% 0. 15%,Si 0. 15% 0. 55%,Mn :0. 40% 1. 60%,P 彡 0. 020%,S 彡 0. 020%、 Ni 0. 08 % 0. 30 %、Cu :0. 20 % 0. 60 %、Cr :0. 30 % 1. 50 %、Mo :0. 10 % 0. 60 %、Als 0. 015%— 0. 045%，并含有Sb、Bi中的一种或二种，总量为0. 02% 0. 60%，还含有 Nb、Ti、V中的一种或二种以上，总量彡0. 22%，余量为！^和不可避免的杂质。
2.—种权利要求1所述耐酸腐蚀钢的制造方法，其特征在于将所述成分的钢锭或钢坯在1220 1250°C均热，开轧温度大于1200°C，终轧温度大于850°C，轧后空冷或水冷。
全文摘要
本发明提供一种低温韧性优异的耐酸腐蚀钢及其制造方法，其成分为C0.02％～0.15％、Si0.15％～0.55％、Mn0.40％～1.60％、P≤0.020％、S≤0.020％、Ni0.08％～0.30％、Cu0.20％～0.60％、Cr0.30％～1.50％、Mo0.10％～0.60％、Als0.015％～0.045％，并含有Sb、Bi中的一种或二种，总量为0.02％～0.60％，还含有Nb、Ti、V中的一种或二种以上，总量≤0.22％，余量为Fe和不可避免的杂质。其方法是将钢锭或钢坯在1220～1250℃均热，开轧温度大于1200℃，终轧温度大于850℃，轧后空冷或水冷。本发明钢种含Ni量少，成本低廉，制造工艺简单，在酸性环境下具有良好的耐腐蚀性能，在-110℃低温条件下，其冲击功达180J以上。
文档编号C22C38/16GK102409266SQ201010291439
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者刘凤莲, 刘志伟, 王东明, 郭晓宏 申请人:鞍钢股份有限公司