專(zhuān)利名稱(chēng)：耐淡水腐蝕的熱軋u型鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法，具體屬于耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鋼板樁作為一種新型環(huán)保建筑鋼材，在國(guó)外廣泛應(yīng)用于碼頭、提防護(hù)岸、擋土墻、 船塢、斷流、建橋圍堰等工程中。鋼板樁的基本結(jié)構(gòu)一是鋼制板樁，二是兩邊系接頭結(jié)構(gòu)， 三是在地里或水中構(gòu)成墻壁。由于它的特殊結(jié)構(gòu)，因而具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)高強(qiáng)度、輕型、隔 水性能好；耐久性強(qiáng)，使用壽命達(dá)到20-50年；可重復(fù)使用，一般可使用3-5次；環(huán)保效果 顯著，在施工中可大大減少取土量和混凝土的使用量，有效保護(hù)土地資源；具有較強(qiáng)的救災(zāi) 搶險(xiǎn)的功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙的搶險(xiǎn)救災(zāi)中，見(jiàn)效特別快；施工簡(jiǎn)單，工期縮 短，建設(shè)費(fèi)用較省。當(dāng)鋼板樁在湖泊、河流等淡水中使用時(shí)，將面臨淡水腐蝕的問(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)淡 水資源短缺的國(guó)家，但目前淡水水體受到的污染程度之深、范圍之廣，已經(jīng)成為眾多環(huán)境問(wèn) 題中的一個(gè)突出問(wèn)題。全國(guó)七大水系普遍受到污染，城市內(nèi)湖中氮、磷污染較重，水質(zhì)普遍 較差，污染淡水水體已成為我國(guó)一種典型而普遍的水環(huán)境。淡水水體是金屬材料服役的重 要場(chǎng)所，淡水水體遭受污染后，服役環(huán)境發(fā)生改變，必然帶來(lái)金屬材料腐蝕行為與規(guī)律的變 化。大量工業(yè)廢水和生活污水排人河道及湖泊，使地表水系遭到嚴(yán)重污染，生態(tài)環(huán)境惡化， 水體中酸、堿、鹽及某些有機(jī)物等腐蝕性強(qiáng)的污染物質(zhì)增加，加快了金屬材料的腐蝕速度， 因此，有必要開(kāi)發(fā)一種耐淡水腐蝕熱軋U型鋼板樁，以減少由于淡水腐蝕所帶來(lái)的損失。在公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1993-5 :2007、美標(biāo) A 572/A 572M-07、JIS A 5528 :2006 和 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20933-2007沒(méi)有提到淡水腐蝕的問(wèn)題。在本發(fā)明前，國(guó)內(nèi)外所公開(kāi)的 專(zhuān)利均沒(méi)有涉及到淡水腐蝕的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述在此技術(shù)領(lǐng)域用鋼存在的不足，提供一種在湖泊、河 流等淡水中使用，耐久性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，并能重復(fù)使用的具有耐淡水腐蝕性能的熱軋U型 鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 10 0. 30%,MnO. 80 1. 80%,Si 0. 10 0. 245%,P 0. 022 0. 15%,S 彡 0. 02%、鑭系元素 0. 01 0. 15%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其在于P的重量百分比為0.03 0.1%。其在于鑭系元素的重量百分比為0. 02 0. 12%。生產(chǎn)耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1660°C ；
2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在15 45分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后20 30 分鐘內(nèi)，按照5 10公斤/噸鋼加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1570 1585°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1150 1300°C ； 5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1120 1250°C，控制終軋溫度在850 980°C。本發(fā)明中各合金元素的作用及機(jī)理C :C是決定鋼強(qiáng)度的主要元素，是形成珠光體的主要物質(zhì)，碳化物在鋼中的形態(tài) 和多少?zèng)Q定鋼的硬度和強(qiáng)度，即隨著C含量的增加鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而鋼的塑性和韌性 下降。所以C含量不宜太高，而碳是提高強(qiáng)度最有效的元素，C含量不宜過(guò)低。因此，將C含 量控制在0. 10 0. 30%范圍內(nèi)。Mn :Mn主要固溶于鐵素體中以提高材料的強(qiáng)度，其又是良好的脫氧劑和脫硫劑， 含有一定量的錳可以消除或減弱鋼因硫引起的脆性，從而改善鋼的加工性能。但當(dāng)錳含量 較高時(shí)，有使鋼晶粒粗化的傾向，冶煉澆鑄和軋后冷卻不當(dāng)時(shí)，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)，因此Mn 含量不易太高。故Mn含量控制在0.8 1.8%范圍內(nèi)。Si :Si在鋼中不形成碳化物，是以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，顯著 提高鋼的彈性極限，故Si含量不宜過(guò)高，故將其控制在0. 10 0. 245%范圍內(nèi)。P =P是對(duì)抗淡水腐蝕性能有利元素，P是陽(yáng)極去極化劑，鋼中加入P后可以促進(jìn)鋼 的均勻溶解，有助于在鋼表面形成均勻的a-FeOOH銹層，阻止進(jìn)一步腐蝕。此外P能夠提 高低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度，使鋼的低溫沖擊性能大幅下降，因此含量不宜過(guò)高，故將P含量控制 0. 022 0. 15%范圍內(nèi)。S :S是強(qiáng)烈的裂紋敏感性元素，因而應(yīng)盡可能的低，S含量過(guò)高，會(huì)形成大量的 MnS,MnS在鋼液凝固時(shí)易在晶界析出，在熱軋時(shí)被軋成帶狀?yuàn)A雜，降低了鋼材的延展性及韌 性，因此S含量越低越好，S含量控制在< 0. 020%。鑭系元素稀土元素有夾雜物變性和凈化鋼質(zhì)的作用，變性后夾雜物特別是稀土 硫化物，在腐蝕過(guò)程中發(fā)生水解，改變鋼質(zhì)表面微區(qū)PH值，對(duì)腐蝕有抑制作用，稀土含量超 過(guò)一定值才有作用，所以其含量不宜過(guò)低，但稀土含量過(guò)高會(huì)大量增加鋼中第二相數(shù)量，對(duì) 力學(xué)性能有不利影響，故將鑭系元素含量控制0. 010 0. 15%范圍內(nèi)。研究結(jié)果表明磷和稀土是耐蝕性作用十分突出的合金元素，在淡水腐蝕的條件 下，鋼中的磷是陽(yáng)極去極化劑，稀土元素是陰極沉淀型緩蝕劑。合金元素P和鑭系元素同時(shí) 加入后，能夠促進(jìn)鋼表面穩(wěn)定腐蝕產(chǎn)物的形成，使內(nèi)銹層更加致密化，從而提高鋼的耐腐蝕 性能。此外，磷在鋼中起到固溶強(qiáng)化的作用，提高鋼的強(qiáng)度。在鋼中加入稀土可以?xún)艋?液和控制夾雜物的形態(tài)，使之球化，從而提高鋼的塑性及耐蝕性能。合金元素P和鑭系元素 的同時(shí)加入，使鋼的綜合性能得到提高。本發(fā)明耐淡水腐蝕性能好，在湖泊、河流等淡水中使用，耐久性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，即 可達(dá)20 50年，并能重復(fù)使用，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，利于推廣。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 10%, Mn 0. 80%, Si 0. 10%, P 0.022%、S < 0.02%、鑭系元素0.01%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。一種生產(chǎn)耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1650°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在15分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后20分鐘時(shí)，按照 5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1570 1575°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1150 1170°C ；5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1120 1130°C，控制終軋溫度在850 860°C。 實(shí)施例2耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 18%, Mn
0.95%,Si 0. 14%, P 0.03%、S彡0.02%、鑭系元素0.02%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。一種生產(chǎn)耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1655°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在20分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后25分鐘時(shí)，按照
6.5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1572 1578°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1185 1190°C ；5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1150 1165°C，控制終軋溫度在880 890°C。實(shí)施例3耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 23%, Mn
1.2%,Si 0. 18%,P 0. 10%、S彡0.02%、鑭系元素0.08%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。一種生產(chǎn)耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1655 1660°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在32分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后28分鐘時(shí)，按照
7.5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1580°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1195 1230°C ；5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1180 1195°C，控制終軋溫度在900 910°C。實(shí)施例4耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 26%, Mn 1. 5%,Si 0. 21%,P 0. 12%,S彡0. 02%、鑭系元素0. 12%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。一種生產(chǎn)耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1655°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在40分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后26分鐘時(shí)，按照
8.5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1580 1585°C，并電磁攪拌始終；
4)將連鑄坯加熱到1235 1260°C ；5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1200 1225°C，控制終軋溫度在920 945°C。實(shí)施例5耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 30%, Mn 1.80%, Si 0. 245%, P 0. 15%、S彡0.02%、鑭系元素0. 15%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。一種生產(chǎn)耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1655 1660°C ； 2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在45分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后30分鐘時(shí)，按照 10公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1580 1585°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1280 1300°C ；5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1235 1250°C，控制終軋溫度在965 980°C。上述實(shí)施例進(jìn)行耐淡水腐蝕的試驗(yàn)情況為周浸試驗(yàn)，其浸試條件見(jiàn)表1，試驗(yàn)溶液見(jiàn)表2，周浸及力學(xué)性能檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果 見(jiàn)表3。表1周浸試驗(yàn)條件
T2375-93 96其是在模擬材料在淡水中的腐蝕行為，采用腐蝕速度來(lái)表征耐腐蝕能力，腐蝕速 度采用失重法計(jì)算，腐蝕速度越低，其耐腐蝕能力越強(qiáng)。注試驗(yàn)循環(huán)周期為60分鐘，其中浸潤(rùn)時(shí)間12士 1. 5分鐘。表2試驗(yàn)溶液情況 表3 產(chǎn)品的力學(xué)性能及周浸試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.10～0.30％、Mn 0.80～1.80％、Si 0.10～0.245％、P 0.022～0.15％、S≤0.02％、鑭系元素0.01～0.15％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其特征在于P的重量百分 比為0. 03 0. 1%。
3.如權(quán)利要求1所述的耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其特征在于鑭系元素的 重量百分比為0. 02 0. 12%。
4.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1660°C；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在15 45分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后20 30分鐘 內(nèi)，按照5 10公斤/噸鋼加入Al塊；3)進(jìn)行連鑄控制澆鑄溫度在1570 1585°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1150 13000C；5)進(jìn)行軋制控制開(kāi)軋溫度在1120 1250°C，控制終軋溫度在850 980°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼及生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.10～0.30％、Mn 0.80～1.80％、Si 0.10～0.245％、P 0.022～0.15％、S≤0.02％、鑭系元素0.01～0.15％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其步驟冶煉；轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在15～45分鐘；在轉(zhuǎn)爐精煉開(kāi)始后20～30分鐘內(nèi)加入A1塊；連鑄澆鑄溫度在1570～1585℃并攪拌；將鑄坯加熱到1150～1300℃；軋制控制開(kāi)軋溫度在1120～1250℃，控制終軋溫度在850～980℃。本發(fā)明在湖泊、河流等淡水中使用耐淡水腐蝕性能好，并能重復(fù)使用，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B21B37/74GK101845584SQ20101014770
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者任安超, 吉玉, 周劍華, 朱敏, 李立軍, 歐陽(yáng)標(biāo), 韓斌 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司