專利名稱：一種船板表面耐海岸大氣腐蝕氧化鐵皮的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱軋平板船體結(jié)構(gòu)用鋼領(lǐng)技術(shù)域，特別涉及一種船板表面耐海岸大氣腐蝕氧化鐵皮的控制方法，適用于一般強度和高強度(32kg級、36kg級)船板。
背景技術(shù)：
船板是寬厚板的重要品種之一。2008年第4季度以來，由于全球金融危機對世界經(jīng)濟發(fā)生的影響，鋼鐵及下游產(chǎn)業(yè)受到較大的沖擊，主要表現(xiàn)為基礎(chǔ)設(shè)施投資減少，鋼鐵需求量大幅下降，鋼鐵產(chǎn)品訂單驟減。由此，船廠普遍遇到船東要求推遲交貨，生產(chǎn)節(jié)奏放緩， 船板庫存量大幅增加和庫存周期延長。2009年年初開始，用戶對船板表面缺陷質(zhì)量異議的數(shù)量激增，其中比例最大的為表面麻坑缺陷。這些缺陷一般發(fā)生在存儲期較長的船板表面上，一般超過3個月，麻點出現(xiàn)的數(shù)量往往較多，呈現(xiàn)細(xì)小彌散麻點狀分布或者聚集性分布，直徑約在0. 1-0. 5mm之間，個別可達(dá)Imm以上，麻坑深度一般約為0. 1-0. 2mm左右，缺陷程度常常隨鋼板存儲時間的延長而加重，而生產(chǎn)時間較短的產(chǎn)品表面基本沒有此類缺陷。產(chǎn)生此類缺陷的主要原因是船板在使用前長時間處于海岸大氣環(huán)境下，表面氧化鐵皮對于基體來講缺乏足夠的保護(hù)性，易在水環(huán)境下發(fā)生大氣腐蝕，腐蝕類型以點蝕為主，沉積在銹層中的氯離子誘發(fā)點蝕并加速點蝕發(fā)展，氯離子的主要來源有兩個，一是鋼板生產(chǎn)過程中生產(chǎn)用水中的氯離子沉積在鋼板表面，二是存儲過程中環(huán)境中的氯離子沉積在鋼板表面。由于該缺陷在鋼板表面明顯且分布廣泛，造成表面狀態(tài)不合格，需手工打磨或者補焊后才能使用，甚至局部常出現(xiàn)深度較深的麻坑，打磨后尺寸不合格，無法繼續(xù)使用，從而整張鋼板報廢，對于鋼廠和船廠來說都造成極大的經(jīng)濟損失。表面點蝕問題嚴(yán)重困擾鋼廠和船廠，在不追加生產(chǎn)成本的前提下，若要解決這一問題，需通過改善和優(yōu)化船板的制造工藝，改變船板表面的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)，增加其與基體的粘接力，提高其耐氯離子點蝕的能力，控制點蝕數(shù)量和深度，延長其庫存期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種船板表面耐海岸大氣腐蝕氧化鐵皮的控制方法，用于進(jìn)一步提高船板表面質(zhì)量，不僅可以減少因表面粗糙、氧化鐵皮壓入等產(chǎn)生的帶出品，降低生產(chǎn)成本，最重要的是延長船板在海岸大氣環(huán)境下是庫存期，提高其表面耐氯離子點蝕的能力，控制點蝕數(shù)量和深度，滿足船廠的造船使用要求。本發(fā)明所述的船板表面耐海岸大氣腐蝕氧化鐵皮的控制技術(shù)適用于一般強度和高強度船板(32kg級、36kg級)。本發(fā)明通過優(yōu)化船板生產(chǎn)工藝來控制船板表面氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)和厚度。具體包括控制連鑄坯加熱溫度、時間、殘氧等參數(shù)，增強一次除鱗效果；控制生產(chǎn)用水中氯離子指標(biāo)，降低氧化鐵皮中沉積的氯離子含量，抑制點蝕；控制精軋階段的開軋、終軋溫度，并合理利用弱水冷制度，提高了氧化鐵皮中!^e3O4含量，降低!^e2O3含量，保留少量狗0，使氧化鐵皮具有良好的塑性、粘接力和耐蝕性。具體工藝及控制的參數(shù)如下(1)連鑄坯的化學(xué)成分控制Wt% C 0. 14-0. 18 %, Si 0. 10-0. 30 %, Mn 0. 45-1. 50 %, Nb 0. 005-0. 04 %, Ti 0. 005-0. 02%, S ^ 0. 01%, P^O. 02%, Als :0. 020-0. 04%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選板坯的化學(xué)成分Wt % C 0. 15-0. 18 %, Si 0. 10-0. 30 %, Mn 0. 45-1. 30 %, Nb 0. 005-0. 02 %, Ti 0. 005-0. 02%, S ^ 0. 01%,P ^ 0. 02%,Als :0. 02-0. 04%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。(2)連鑄坯加熱制度連鑄坯出爐溫度控制在1180-1200°C，在爐時間控制在260-290min，加熱爐殘氧含量控制在1-8%;改善了一次氧化鐵皮結(jié)構(gòu)，厚度控制在0. 5-2. 0mm，減少氣孔，結(jié)構(gòu)致密， 提高了氧化鐵皮的剝離性。(3)除鱗工藝控制船板生產(chǎn)過程中除鱗用水和鋼板探傷用水的氯離子含量低于100mg/L 由于氯離子對于水環(huán)境下蝕坑內(nèi)發(fā)生的水解酸化效應(yīng)有促進(jìn)作用，減少氯離子在鋼板表面氧化鐵皮中的沉積量對于存儲期抑制點蝕發(fā)生、發(fā)展作用顯著。保證一次除鱗溫度在 1173-1120°C，各除鱗點壓力保證在18-21MPa ；精軋階段依據(jù)厚度規(guī)格選擇第1和第3道次或第3和第5道次不同的除鱗工藝。(4)軋制工藝粗軋階段除鱗制度采取奇數(shù)道次除鱗，保證除鱗效果。軋制制度采取大壓下，每道次壓下量10-35mm，保證完全的動態(tài)再結(jié)晶，以便完全消除鑄態(tài)組織，細(xì)化奧氏體晶粒；依據(jù)船板的強度級別和厚度規(guī)格，優(yōu)化軋制工藝，終軋溫度控制在880_990°C ；厚度< 20mm鋼板，終軋溫度在950-990°C ；厚度> 20mm鋼板，終軋溫度在880-950°C ；保證板面進(jìn)入水冷階段前生成一定量的狗0，用以提高氧化鐵皮的的塑性和與基體的粘接力。厚度 ^ 20mm鋼板精軋階段采用第1道次或第1和第3道次除鱗，厚度> 20mm鋼板精軋階段采用第3和第5道次除鱗，保證除鱗效果，避免由于除鱗不凈氧化鐵皮壓入引起的板面粗糙。(5)軋后采用ACC (快速冷卻)水冷制度，成品鋼板開始冷卻溫度850_950°C，終冷溫度控制在670-750°C，冷速設(shè)定為5-15°C /s,使氧化鐵皮的成分以!^e3O4和FeO為主，提高 Fe3O4含量，避免了在降溫過程中!^e3O4過多的轉(zhuǎn)化為!^e2O3 ；水冷后采用1道次矯直，保證板型的前提下盡量避免了表層較硬的狗304和!^e2O3暴起壓入基體引起表面麻坑缺陷。本發(fā)明與現(xiàn)有專利介紹的寬厚板產(chǎn)品氧化鐵皮控制技術(shù)相比其優(yōu)點在于1、無需對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，只通過工藝優(yōu)化提高船板表面質(zhì)量，并且進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。2、合理控制了氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)組成，有效的提高了船板表面氧化鐵皮在應(yīng)力應(yīng)變條件下的塑性。3、船板表面氧化鐵皮具有優(yōu)良的耐海岸大氣腐蝕能力，抑制氯離子引起的點蝕， 延長其海岸環(huán)境存儲期。


圖1氧化鐵皮控制技術(shù)實施前船板氧化鐵皮截面形貌。圖2氧化鐵皮控制技術(shù)實施后船板氧化鐵皮截面形貌。
具體實施例方式如圖1所示，為一般船板生產(chǎn)工藝下表面氧化鐵皮截面形貌，與基體粘接力差，結(jié)構(gòu)疏松。圖2為控制技術(shù)實施后的船板表面氧化鐵皮截面形貌，與基體粘接力較好，結(jié)構(gòu)致密，厚度控制在45μ以下。氧化鐵皮結(jié)構(gòu)主要由三部分(Fe0、Fe304和!^e2O3)組成，一般工藝下氧化鐵皮中I^e2O3含量可高達(dá)50 (wt) %，F(xiàn)e3O4含量30 (wt) %左右，控制技術(shù)實施后的氧化鐵皮中I^e2O3含量降至30 (wt) %以下，！^e3O4含量升至40-60 (wt) %左右。新技術(shù)下氧化鐵皮與基體粘接力優(yōu)良、完整性好，氧化鐵皮中狗304含量的增加，這種氧化鐵皮可大大增加其鋼板表面耐海岸大氣的腐蝕能力，尤其抑制水環(huán)境下的氯離子引起的點蝕。船板存儲期一般都處于海岸大氣環(huán)境下，濕度大，氯離子沉積率較高，板面容易發(fā)生大氣腐蝕，并且點蝕嚴(yán)重。因此，選用鹽霧實驗?zāi)M海岸大氣環(huán)境，對新工藝下的船板表面進(jìn)行耐蝕性評價，并與一般工藝下的船板表面進(jìn)行耐蝕性對比。按國標(biāo)GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗-鹽霧試驗》中的中性鹽霧試驗方法，對常規(guī)工藝與優(yōu)化工藝生產(chǎn)的船板耐蝕性進(jìn)行了分析，實驗條件如下鹽霧箱內(nèi)溫度設(shè)定為35°C，濕度為100%，NaCl濃度為50g/L，收集落下的液體測量pH值為6. 5-7. 2。試驗周期600h。實驗材料為不同生產(chǎn)工藝條件下的船板，試樣尺寸50X100X2mm，在丙酮中進(jìn)行超聲波震蕩清洗，去除表面油脂。試驗時將非試驗面用塑料膜保護(hù)，試驗面與垂直方向呈 30°角，間距以互不影響接收落下的鹽霧為準(zhǔn)。試驗結(jié)束后，將樣品取出干燥半小時左右， 待腐蝕產(chǎn)物干燥較為牢固后，用流動的清水沖洗表面，去除沉積的NaCl，對樣品進(jìn)行稱重， 并利用化學(xué)藥品清洗掉表面附著的腐蝕產(chǎn)物，最終得出均勻腐蝕速率，平均蝕坑深度和最大蝕坑深度。實施例1 如表1是實施例1中氧化鐵皮控制工藝參數(shù)。和原工藝相比，縮短板坯在爐時間， 改善一次氧化鐵皮厚度和結(jié)構(gòu)，增強一次除鱗效果。提高終軋溫度，增強精軋過程中除鱗效果，避免發(fā)生氧化鐵皮壓入，進(jìn)一步提升船板表面質(zhì)量。利用弱水冷制度增加氧化鐵皮與基體粘接力，并減少在降溫過程中I^e3O4過多的轉(zhuǎn)化為狗203，增加氧化鐵皮中!^e3O4含量。表 2是不同工藝下氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)(wt%)，控制工藝的氧化鐵皮厚度40μ左右，氧化鐵皮中 Fe3O4的含量達(dá)到55%，明顯高于原工藝。表3是不同工藝下船板表面鹽霧試驗后腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計，控制工藝下的船板表面具有優(yōu)良的耐高氯離子含量、濕度較大的大氣腐蝕能力，耐均勻腐蝕能力和點蝕能力明顯優(yōu)于原工藝。這種控制工藝可大大延長船板在海岸大氣環(huán)境下的存儲期。表1實施例1中氧化鐵皮控制工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種船板表面耐海岸大氣腐蝕氧化鐵皮的控制方法，通過控制連鑄坯成分、改善連鑄坯加熱制度、調(diào)整除鱗工藝、優(yōu)化軋制溫度、合理利用ACC水冷來控制船板表面氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)和厚度；其特征在于其特征在于，在工藝中控制如下技術(shù)參數(shù)(1)連鑄坯成分控制C 0. 14-0. 18 %, Si 0. 10-0. 30 %, Mn 0. 45-1. 50 %，Nb :0. 005-0. 04 %, Ti 0. 005-0. 02%,S ^ 0.01%,P^O. 02%,Als :0. 02-0. 04%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，均為重量百分?jǐn)?shù)；(2)連鑄坯加熱制度連鑄坯出爐溫度控制在1180-1200°C，在爐時間控制在沈0-四0!^11，加熱爐殘氧含量控制在1-8%;改善了一次氧化鐵皮結(jié)構(gòu)，厚度控制在0. 5-2. 0mm，減少氣孔，結(jié)構(gòu)致密，提高了氧化鐵皮的剝離性。(3)除鱗工藝控制船板生產(chǎn)過程中除鱗用水和鋼板探傷用水的氯離子含量低于100mg/L，保證一次除鱗溫度在1173-1190°C以上，各除鱗點壓力保證在18-21MPa ；(4)軋制制度粗軋階段除鱗制度采取奇數(shù)道次除鱗，軋制制度采取大壓下，每道次壓下量10-35mm， 保證完全的動態(tài)再結(jié)晶，以便完全消除鑄態(tài)組織，細(xì)化奧氏體晶粒；依據(jù)船板的強度級別和厚度規(guī)格，軋制工藝，終軋溫度控制在880-990°C ；其中，厚度彡20mm鋼板，終軋溫度在950-990°C ；厚度> 20mm鋼板，終軋溫度在880-95(TC ；保證板面進(jìn)入水冷階段前生成一定量的狗0，用以提高氧化鐵皮的的塑性和與基體的粘接力；厚度< 20mm鋼板精軋階段采用第1道次或第1和第3道次除鱗；厚度> 20mm鋼板精軋階段采用第3和第5道次除鱗，保證除鱗效果，避免由于除鱗不凈氧化鐵皮壓入引起的板面粗糙；⑶ACC工藝軋后采用ACC水冷制度，成品鋼板開始冷卻溫度850-950°C，終冷溫度控制在 670-7500C，冷速設(shè)定為5-15°C /s,使氧化鐵皮的成分以!^e3O4和FeO為主，提高!^e3O4含量， 避免了在降溫過程中!^e3O4過多的轉(zhuǎn)化為!^e2O3 ；水冷后采用1道次矯直，保證板型的前提下盡量避免了表層較硬的I^e3O4和!^e2O3暴起壓入基體引起表面麻坑缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于連鑄坯成分控制化學(xué)成分為C 0. 15-0. 18%, Si 0. 10-0. 30%, Mn :0. 45-1. 30%, Nb :0. 005-0. 02%, Ti :0. 005-0. 02%, S ^ 0.01%,P^O. 02%,Als 0. 02-0. 04%，余量為！^及不可避免的雜質(zhì)，均為重量百分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于加熱爐殘氧含量控制在2-6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于控軋后開軋溫度厚度<20mm鋼板直軋， 終軋溫度在960-980°C ；厚度> 20mm采取控軋軋制，終軋溫度在880_920°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鋼板軋后采用ACC水冷制度，冷速設(shè)定為:6-10°C /s。
全文摘要
一種船板表面耐海岸大氣腐蝕氧化鐵皮的控制方法，屬于船體結(jié)構(gòu)用鋼領(lǐng)域。通過優(yōu)化船板生產(chǎn)工藝來控制船板表面氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)和厚度。具體包括控制連鑄坯加熱溫度、時間、殘氧等參數(shù)，增強一次除鱗效果；控制生產(chǎn)用水中氯離子指標(biāo)，降低氧化鐵皮中沉積的氯離子含量，抑制點蝕；控制精軋階段的開軋、終軋溫度，并合理利用弱水冷制度，提高了氧化鐵皮中Fe3O4含量，降低Fe2O3含量，保留少量FeO，使氧化鐵皮具有良好的塑性、粘接力和耐蝕性。優(yōu)點在于無需對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，通過工藝優(yōu)化提高船板表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率；合理控制了氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)組成，使船板表面具有優(yōu)良的耐海岸大氣腐蝕能力，尤其抑制氯離子引起的點蝕，可延長其海岸環(huán)境存儲期。
文檔編號B21B45/04GK102367546SQ20111033498
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者曹建平, 楊建煒, 章軍, 許靜, 陳晨, 鞠建斌 申請人:首鋼總公司