专利名称：：一种耐硫酸露点腐蚀钢及其制备方法
技术领域：
：本发明属于耐硫酸露点腐蚀钢生产
技术领域：
，具体地，是涉及一种耐硫酸露点腐蚀钢及其制备方法。
背景技术：
：3.1耐酸钢应用领域及开发意义耐硫酸露点腐蚀钢是一种既耐硫酸露点腐蚀又耐大气腐蚀的钢种，广泛应用于电力、石化、烟草等工业领域，以煤或重油为主要燃料的燃烧和热交换系统，如密集烘烤炉热交换器、锅炉低温部位的空气预热器、省煤器、烟道、烟囱以及脱硫装置等设备。硫酸露点腐蚀是指采用较高含硫量燃料的锅炉烟气中含有硫的各种形式氧化物，它们与烟气中的水汽结合生成亚硫酸和硫酸，并在燃烧和热交换系统设备的低温部件上凝结，引起硫酸露点腐蚀。随着全球能源日趋紧张，伴随着矿石燃料如石油和煤炭的大量开采与使用，而矿石燃料中硫的含量比较高，从而使燃烧和热交换系统设备遭受严重腐蚀，特别是在冷却过程中的露点腐蚀。用普碳钢制作的燃烧和热交换系统部件，由于其耐硫酸露点腐蚀性能很差，腐蚀严重，使用寿命很短，更换频繁，严重影响正常的生产经营。为解决这一问题，采用提高排烟温度的办法，或采用玻璃等非金属材料代替，这样影响热效率，同时也增加能耗。因此，研究开发耐硫酸露点腐蚀用钢对提高设备寿命，节约消耗性资源具有一定的现实意义。3.2耐酸钢国内外技术情况目前，基于传统长流程生产工艺，国内外耐硫酸露点腐蚀钢方面做了很多工作，采用不同的合金成分相继研发出相关的钢种(具体见表12)。耐硫酸露点腐蚀钢比较常见的合金成份设计有Cu-Cr系、Cu-Cr-Sb(Sn)系和Cu-Cr-Re系及其他，部分产品还加入一定量的Mo、W或B等其他合金元素。其中Cu-Cr系代表性技术有美国C0R-TEN、日本CRI、CRIA和国内上钢NSI-1、宝钢B485NL等。Cu-Cr-Sb(Sn)系代表性技术有日本S-TEN3、国内NSI-2、兴澄特钢公布专利CN1490427A(ND)和新日铁公布专利CN101128612、国内09CrCuSb等，后者还加入一定量的Mo或B等合金元素。Cu-Cr-Re系代表性技术有鞍钢公布专利CN1052150A、国家公布专利CN1356886A等，后者还加入Sb、Sn和一定量的Mo、W等合金元素。显然，在同一质量性能前提下，从合金成本考虑，Cu-Cr系产品成本最低，耐酸性能不能完全满足用户要求，而Cu-Cr-Sb(Sn)系还加以Mo、W等合金元素的产品成本最高。但是，采用薄板坯连铸连轧生产工艺流程研制、生产耐硫酸露点腐蚀钢，在国内外尚无成功经验。表1国外代表性耐硫酸露点腐蚀钢成份表％铜种c她pSCr其它復〗4復55復0250.2".0.50--&《15^D駕i鹏OH.50-、l.冊H蟓."吼14復90。》掘-O.SO丄30免吸15切.抑难柳OH50敛25-復15復4090復鹏復O柳OH50復25D-50-0.90她復！O匿—2C復0復40魂90復咖竭.25腿輔復"观400.20、'0.S00.020"-0.M,,,0,U银％0.20G.幼復語復50cm復13《1.幼-1.00-1.50復！5復50龟0#O.齢'-'O.,0.邻丄幼表2国内代表性耐硫酸露点腐蚀钢成份表％蠻CpsM其它脇m復12动.M0J7'-D.150.25-'0.55-遗I的S,&J卿復W《鹏復股'復复5Sb邻.15復W復知復55復15-*雄5厠-2114〗復w復M復》邻.035復15-,,邻.H復70沼復股復15--ISs復15謹(顿為o0掘(邻.嗎力3-《<EU5》0.150.2输~O.銘0.0270-60H44W儒復13o.sM).a-
发明内容本发明的目的是提供一种耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，通过使用该方法可在电炉薄板坯连铸连轧流程生产具有良好机械性能、焊接性能、抗腐蚀性能的Cu-Cr-Sb系复合微合金化耐硫酸露点腐蚀用钢，满足以煤或重油为主要燃料的燃烧和热交换系统并受硫酸露点腐蚀的设备部件制造要求，提高设备寿命，节约资源。本发明的目的通过以下技术方案予以实施—种耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，采用电炉-薄板坯连铸连轧流程，包括如下电炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、巻取；其中，精炼后钢水的化学成分为:C:0.030.08wt%，Si:0.100.45wt%，Mn:0.401.Owt%，P:《0.025wt%，S:《0.035wt%，Cu:0.150.50wt%，Cr:0.401.Owt%，Sb:0.020.15wt%，Ni:0.040.30wt%，Ti:0.010.05wt%，K100PPm，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成；薄板坯连铸工艺为连铸拉速3.55.5m/min，铸坯入炉温度为900105(TC，均热温度为11001200。C，开轧温度为10401120。C，终轧温度为850950。C，巻取温度为550650°C。为实现机械性能和抗腐蚀性能等综合性能良好、成本较低的耐硫酸露点腐蚀用钢，最优化学成分为C:0.030.08wt%，Si:0.100.45wt%，Mn:0.401.Owt%，P:《0.025wt%，S:0.0040.020wt%，Cu:0.200.35wt%，Cr:0.401.Owt%，Sb:0.040.10wt%，Ni:0.080.20wt%，Ni/Cu4，Ti:0.010.05wt%，KlOOPPm，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。本发明的另一目的是提供一种耐硫酸露点腐蚀用钢。具体技术方案为所述耐硫酸露点腐蚀用钢，其是由上述方法制备得到的。本发明通过调整耐硫酸露点腐蚀用钢的具体工艺参数，得到了高品质的耐硫酸露点腐蚀用钢，具体地，本发明的技术特点是(1)采用薄板坯连铸连轧流程特征本发明基于薄板坯连铸连轧流程生产耐硫酸露点腐蚀用钢。与传统厚板坯热轧流程工艺相比，采用薄板坯连铸连轧流程生产耐硫酸露点腐蚀用钢物理冶金工艺原理和工艺设置具有很大的特性。传统厚板坯热轧流程工艺是把钢水连铸成200250mm厚的板坯、经过冷却、重新加热，再进入由粗轧和精轧机组成的多机架热连轧机组轧成宽产品。而在薄板坯连铸连轧工艺中，钢水被铸成50100mm厚的薄板坯，不经过冷却直接热装入辊底式炉均热后，进入热连轧机组轧制成带钢。显然，与传统厚板坯热轧流程工艺相比，薄板坯连铸连轧工艺在技术和经济等方面，具有凝固速率高、铸态组织晶粒细小均匀、轧制前原始奥氏体晶粒粗大、总变形量小、道次变形量大、合金元素溶解充分、第二相析出物细小等显著的物理冶金特点，具体表现为工艺简化、设备减少、生产线短，从而大幅度降低了基本建设投资使得吨钢投资下降19%34%;生产周期短，从冶炼钢水至钢巻送到运输链，仅需约2.5小时，从而减少了大量流动资金；提高成材率，降低能耗，从而降低了生产成本，使吨材成本降低；产品的性能更加均匀、稳定，由于薄板坯在结晶器内的冷却强度远远大于传统的板坯，其二次和三次枝晶更短，薄板坯原始的铸态组织晶粒就比传统板坯更细、更均匀；产品的纵、横向精度更高，薄板坯连铸连轧的均热工艺保证板坯在轧制过程中温度的均匀和稳定，从而获得更高的纵、横向的精度，同时也更便于生产对轧制温度均匀性要求较高的钢种。(2)采用Cu-Cr-Sb系复合微合化设计技术本发明是采用Cu-Cr-Sb系复合微合化技术，在耐酸性能方面起主要作用的是Cu、Cr、Sb三大元素。Cu对提高钢的耐蚀性具有重要作用，易与钢中的S结合促使钢的表面形成Cu2S钝化膜，从而抑制阳极反应和阴极的电化学反应，缓解硫酸露点腐蚀；Cu在钢的大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用，一定条件下可以促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度；而且Cu在锈层中的富集也能够极大地改善锈层的保护作用。Cr元素电位较低，具有钝化作用的倾向，从而起到提高耐蚀性能的作用，而且Cr在Cu的配合下耐腐蚀效果更明显。Sb与Cu的复合作用，在钢材表面形成一层更加致密的钝化膜，因而具有更高的耐硫酸腐蚀性能。虽然S对耐硫酸露点腐蚀起到一定的作用，但对钢的加工性能是不利的。所以对耐硫酸露点腐蚀用钢而言，可以存在一定量的S，并控制其上限范围。此外，Cu、Sb等具有改善或提高耐酸性能的元素，同时也是低熔点元素，对产品的加工性能不利，尤其是Cu，容易在晶界偏聚，造成铸坯微裂纹。本案通过优化Ni/Cu>0.4配比的方法，形成相应的Cu化合物，达到提高熔点目的，避免其在晶界偏聚而产生裂纹。(3)开发一套完整的连铸连轧工艺本发明结合薄板坯连铸连轧流程物理冶金特点，成功开发出适合于耐硫酸露点腐蚀钢的一整套连铸连轧工艺，具体是采用较高而且相对稳定的浇注速度(3.55.5m/min)，使铸坯入炉温度保持较高水平(9001050°C)，从而减少低熔点元素在铸坯表面的聚集，避免铸坯表面裂纹的发生。在热连轧工艺方面，同样为减少低熔点元素在铸坯表面的聚集，避免钢板表面裂纹的发生，采用较高的均热温度(11001200°C)和开轧温度(10401120°C)，同时为实现耐酸钢的最终产品机械性能采用缓冷层流工艺，设定终轧温度为85095(TC，巻取温度为550650°C。(4)以废钢原料采用电炉冶炼工艺电炉薄板坯连铸连轧流程主要是以废钢为原料的电炉配精炼炉的冶炼工艺，废钢中自身含有一定量的Cu、Sb等具有改善或提高耐酸性能的元素，因此，充分利用引导这些元素趋向正面的作用，可减少其额外的加入量，节约制造成本，实现最优经济生产。此外，以废钢为原料的电炉配精炼炉的冶炼工艺N含量较高，容易产生不规则的N化物，影响产品的加工性能，通过微Ti处理，形成TiN粒子，可阻止热影响区晶粒长大，改善钢的焊接性能和钢的韧性。通常，N含量越低越好。具体实施例方式以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。本发明(包括以下实施例)采用的装备为电炉薄板坯连铸连轧宽带钢生产机组。装备构成电炉、精炼炉、薄板坯连铸机(铸坯厚度50100mm)、加热或均热炉、高压水除鳞机、热轧机组、层流冷却装置、巻取机。实施例1:本实施所述耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其工艺流程电炉配精炼炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、巻取。其中，精炼后钢水的主要化学成分为质量百分比(Wt%):C:0.030%，Si:0.25%，Mn:1.0%，P:0.005%，S:0.004%，Cu:0.15%，Cr:1.0%，Ni:0.04%，Sb:0.15%，Ti:0.010%，N:10PPm，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。薄板坯连铸连轧工艺参数为以3.5m/min拉速连铸，铸坯入炉温度为900°C，均热温度为110(TC，开轧温度为104(TC，终轧温度为85(TC，巻取温度为550°C。实施例2本实施所述耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其工艺流程电炉配精炼炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、巻取。其中，精炼后钢水的主要化学成分为质量百分比(Wt%):C:0.040%，Si:0.15%，Mn:0.45%，P:0.008%，S:0.004%，Cu:0.20%，Cr:0.45%，Sb:0.040%，Ni:0.08%，Ti:0.020%，N:30PPm，Ni/Cu:0.4，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。薄板坯连铸连轧工艺参数为以3.8m/min拉速连铸，铸坯入炉温度为920°C，均热温度为112(TC，开轧温度为106(TC，终轧温度为86(TC，巻取温度为560°C。实施例3:本实施所述耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其工艺流程电炉配精炼炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、巻取。其中，精炼后钢水的主要化学成分为质量百分比(Wt%):C:0.055%，Si:0.25%，Mn:0.65%，P:0.015%，S:0.012%，Cu:0.25%，Cr:0.65%，Sb:0.075%，Ni:0.125%，Ti:0.030%，N:50PPm，Ni/Cu:0.5，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。薄板坯连铸连轧工艺参数为以4.5m/min拉速连铸，铸坯入炉温度为950°C，均热温度为115(TC，开轧温度为108(TC，终轧温度为90(TC，巻取温度为600°C。实施例4本实施所述耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其工艺流程电炉配精炼炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、巻取。其中，精炼后钢水的主要化学成分为质量百分比(Wt%):C:0.07%，Si:0.40%，Mn:0.95%，P:0.020%，S:0.020%，Cu:0.35%，Cr:0.95%，Sb:0.100%，Ni:0.20%，Ti:0.045%，N:70PPm，Ni/Cu:0.58，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。薄板坯连铸连轧工艺参数为以5.2m/min拉速连铸，铸坯入炉温度为IOO(TC，均热温度为118(TC，开轧温度为IIO(TC，终轧温度为94(TC，巻取温度为640°C。实施例5本实施所述耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其工艺流程电炉配精炼炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、巻取。其中，精炼后钢水的主要化学成分为质量百分比(Wt%):C:0.08%，Si:0.45%，Mn:0.40%，P:0.025%，S:0.035%，Cu:0.50%，Cr:0.40%，Sb:0.02%，Ni:0.30%，Ti:0.05%，N:90PPm，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。薄板坯连铸连轧工艺参数为以5.5m/min拉速连铸，铸坯入炉温度为105(TC，均热温度为120(TC，开轧温度为112(TC，终轧温度为95(TC，巻取温度为650°C。实施例1-5所述方法制备的耐硫酸露点腐蚀钢性能检测结果表5耐硫酸露点腐蚀钢实施例力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6耐硫酸露点腐蚀钢实施例耐硫酸腐蚀性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>可见，实施例都可以生产合格的耐硫酸露点腐蚀用钢，其产品的力学性能和耐硫酸露点腐蚀性能较好，其中实施例2、3、4的耐硫酸露点腐蚀性能和延伸率也就是加工性能指标最佳。以上列详细说明是针对本发明的生产实施例的举例说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技术应用精神和实物所为的等效实施或变更，均应包含于本申请的专利范围中。权利要求一种耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其特征是，采用电炉-薄板坯连铸连轧流程，包括如下电炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、连铸坯均热、高压水除鳞、控制轧制、控制冷却、卷取；其中，精炼后钢水的化学成分为C0.03～0.08wt％，Si0.10～0.45wt％，Mn0.40～1.0wt％，P≤0.025wt％，S≤0.035wt％，Cu0.15～0.50wt％，Cr0.40～1.0wt％，Sb0.02～0.15wt％，Ni0.04～0.30wt％，Ti0.01～0.05wt％，N≤100PPm，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成；薄板坯连铸工艺参数为连铸拉速3.5～5.5m/min，铸坯入炉温度为900～1050℃，均热温度为1100～1200℃，开轧温度为1040～1120℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为550～650℃。2.根据权利要求1所述耐硫酸露点腐蚀用钢的制备方法，其特征是，所述精炼后钢水的化学成分为C:0.030.08wt%，Si:0.100.45wt%，Mn:0.401.Owt%，P:《0.025wt%，S:0.0040.020wt%，Cu:0.200.35wt%，Cr:0.401.Owt%，Sb:0.040.10wt%，Ni:0.080.20wt%，Ni/Cu4，Ti:0.010.05wt%，KlOOPPm，其余部分由Fe以及不可避免的杂质组成。3.—种根据权利要求1或2所述的方法制备的耐硫酸露点腐蚀用钢。全文摘要本发明公开了一种耐硫酸露点腐蚀用钢及其制备方法，所述方法为采用电炉-薄板坯连铸连轧流程，钢水化学成分为C0.03～0.08wt％，Si0.10～0.45wt％，Mn0.40～1.0wt％，P≤0.025wt％，S≤0.035wt％，Cu0.15～0.50wt％，Cr0.40～1.0wt％，Sb0.02～0.15wt％，Ni0.04～0.30wt％，Ti0.01～0.05wt％，N≤100ppm；工艺参数为连铸拉速3.5～5.5m/min，铸坯入炉温度为900～1050℃，均热温度为1100～1200℃，开轧温度为1040～1120℃，终轧温度为850～920℃，卷取温度为550～650℃。通过本发明所述方法可在电炉薄板坯连铸连轧流程生产具有良好机械性能、焊接性能、抗腐蚀性能的Cu-Cr-Sb系复合微合金化耐硫酸露点腐蚀用钢。文档编号C21C5/52GK101736202SQ20101001953公开日2010年6月16日申请日期2010年1月20日优先权日2010年1月20日发明者林振源,毛新平,许传棻申请人:广州珠江钢铁有限责任公司