本發(fā)明涉及一種耐候鋼的制備方法，具體講，涉及一種800Mpa輸電桿塔用高強(qiáng)耐候鋼的制備方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)廢氣排放的硫化物、氮氧化合物等強(qiáng)腐蝕氣體，嚴(yán)重腐蝕長(zhǎng)期暴露在大氣之中的輸電線路鐵塔，對(duì)其每?jī)赡晷柽M(jìn)行一次防腐處理，不僅成本高，而且還需停電處理，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

在耐大氣腐蝕鋼的開發(fā)中，國(guó)內(nèi)外普遍做法是在鋼中加入一定量的耐蝕元素，如Cr、Ni、Mo、Cu等，同時(shí)盡量降低鋼中有害元素S含量。鋼的耐腐蝕性基本是上述耐蝕元素起作用，但上述合金元素價(jià)格昂貴，特別是Ni、Mo等，增加了耐候鋼原材料成本。此外，輸電線路桿塔還采用熱鍍鋅等防腐技術(shù)，而熱鍍鋅防腐需除銹、酸洗、鍍鋅等工序，投資大，且此過(guò)程污染嚴(yán)重。因?yàn)殇\液需加熱到450℃，釋放有害氣體，危害人健康；尤其是鍍鋅鈍化溶液中Cr⁶⁺，對(duì)人體和環(huán)境有很大危害，不環(huán)保；同時(shí)，鍍鋅增加了鐵塔制造成本；此外，在工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境下，鍍鋅層的壽命一般在10年左右，低于線路使用壽命，在線路運(yùn)行過(guò)程中仍需采用涂刷防腐漆等方式進(jìn)行防腐維護(hù)。熱鍍鋅法雖在提高鍍層防腐壽命方面取得一定成效，但由于成本過(guò)高、技術(shù)不成熟等缺點(diǎn)都沒(méi)有得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

因此，需要提供一種適用于輸電線路桿塔長(zhǎng)效防腐、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性較好及對(duì)環(huán)境污染小的高強(qiáng)耐候鋼，以延長(zhǎng)輸電線路桿塔的防腐壽命，降低輸電線路桿塔的防腐運(yùn)行成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)耐候鋼原材料成本高、熱鍍鋅層制備工序復(fù)雜且后期防腐維護(hù)費(fèi)用高、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等方面問(wèn)題，提出一種800Mpa輸電桿塔用高強(qiáng)耐候鋼的制備方法，其優(yōu)化耐候鋼成分，采用高溫均熱、高溫終軋和高溫卷取及控軋控冷的制備方法，生產(chǎn)出一種低成本、污染小、制備工藝簡(jiǎn)單、 高強(qiáng)耐腐蝕性能的耐候鋼。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種800Mpa輸電桿塔用高強(qiáng)耐候鋼，耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.13～0.20％；Si，0.60～2.0％；Mn，1.0～1.5％；P，0.01～0.02％；S，≤0.003％；Al，0.5～1.5％；N，0.001～0.005％；O，≤0.003％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

優(yōu)選的，耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.16～0.19％；Si，1.0～1.5％；Mn，1.3～1.4％；P，0.012～0.013％；S，≤0.003％；Al，0.7～1.2％；N，0.002～0.004％；O，≤0.003％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

優(yōu)選的，耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.18％；Si，1.1％；Mn，1.4％；P，0.013％；S，0.003％；Al，0.9％；N，0.0028％；O，0.003％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

進(jìn)一步的，一種800Mpa輸電桿塔用高強(qiáng)耐候鋼的方法，包括下述步驟：

1)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉；2)LF精煉或RH真空處理；3)連鑄；4)高溫加熱爐加熱；5)粗軋；6)高溫精軋；7)冷卻；8)高溫卷取成卷。

進(jìn)一步的，步驟4)包括：將鑄坯加熱至1300～1350℃；按耐候鋼有效厚度確定保溫時(shí)間，2.0min/mm；步驟5)和步驟6)中，耐候鋼中間坯厚度均是成品厚度的10～12倍，其中，精軋入口溫度950～1000℃、終軋溫度900℃。

進(jìn)一步的，步驟7)包括：用層流冷卻和空冷方式，其中，水冷速度30～40℃/s；步驟8)包括：550～600℃下卷取，高溫卷取后保溫一小時(shí)空冷即得成品。

以下詳述本發(fā)明中化學(xué)成分限定量的理由：

本發(fā)明的C含量選擇在0.13～0.20％。C是鋼中最基礎(chǔ)強(qiáng)化元素，能提高強(qiáng)度，但C增加影響鋼的焊接性和韌性。為了使鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)到700MPa以上，C需在0.12％以上。

本發(fā)明的Si含量選擇在0.60～2.0％。Si是固溶強(qiáng)化元素，可提高強(qiáng)度；同時(shí)在大氣腐蝕環(huán)境下能生成SiO₂，起到耐腐蝕作用；但易偏析致探傷不合格，為了提高強(qiáng)度及增加鋼的耐腐蝕性，需Si量在0.60％以上，但是過(guò)高Si含量易降低鋼的焊接性能。

本發(fā)明的Mn含量選擇在1.0～1.5％。Mn是固溶強(qiáng)化元素，可提高強(qiáng)度及 韌性。

本發(fā)明的P含量選擇在0.01～0.02％。P對(duì)焊接不利，具有冷脆性，在鋼中屬有害元素；在本發(fā)明中，P含量普遍高于普碳鋼，因P是有效的耐腐蝕元素，P量增加，對(duì)提高鋼材耐腐蝕性能效果顯著，為了增加耐腐蝕性，P的含量控制在0.01～0.02％。

本發(fā)明的Al含量選擇在0.5～1.5％。Al具有細(xì)化晶粒及強(qiáng)化作用，本發(fā)明Al量偏高，且是普碳耐候鋼含量的50～100倍以上，因Al具有細(xì)化晶粒作用，細(xì)化晶粒能提高鋼強(qiáng)度及韌性；此外，在空氣中，Al可在銹層中形成Al₂O₃，Al₂O₃可防止鋼鐵基體進(jìn)一步氧化，具有耐腐蝕作用；Al元素的添加，替代了傳統(tǒng)鋼材料中Cr、Ni和Cu等貴重金屬，降低成本，對(duì)耐候鋼推廣使用，具有重要意義。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)異效果：

1、經(jīng)濟(jì)成本偏低，比常規(guī)耐候鋼成本低25％以上。該耐候鋼中添加高含量Si和Al，替代貴重元素Cr、Ni、Cu等，顯著降低成本。

2、800Mpa耐候鋼具有優(yōu)異力學(xué)性能和耐腐蝕性能。其屈服強(qiáng)度達(dá)769MPa，抗拉強(qiáng)度857Mpa，總延伸率20.9％，-40℃的沖擊功為44J，冷彎性能合格。并具有優(yōu)異的抗腐蝕性能，其中R_t和R_rust最高值分別可達(dá)1150和63ohm cm²。

3、制備工藝及所需設(shè)備簡(jiǎn)單。本發(fā)明采用常規(guī)冶煉和軋鋼設(shè)備，且熱軋工藝簡(jiǎn)易可行。

4、應(yīng)用前景廣泛。本發(fā)明制備的耐候鋼可在輸電行業(yè)特高壓工程上推廣使用，有效節(jié)能減排，對(duì)減少原材料成本和桿塔后期維修成本有顯著作用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1 耐候鋼電化學(xué)試驗(yàn)?zāi)M電路圖；

圖2 800MPa耐候鋼銹層電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖；

圖中：UFWS：800MPa耐候鋼，Q420：傳統(tǒng)耐候鋼；R_t和R_rust代表電化學(xué)參數(shù)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

本發(fā)明耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.14％；Si，1.9％；Mn，1.2％；P，0.011％；S，0.003％；Al，0.5％；N，0.0032％；O，0.002％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

耐候鋼制備工藝步驟如下：

1)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉；2)LF精煉；3)連鑄；4)高溫加熱爐加熱：將鑄坯加熱至1320℃，保溫時(shí)間按耐候鋼有效厚度2.0min/mm控制，初始板坯厚度為80mm，保溫時(shí)間為160min；5)粗軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(33mm)的10倍；6)高溫精軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(33mm)的10倍，其中，精軋入口溫度980℃、終軋溫度900℃；7)冷卻：層流冷卻和空冷，水冷速度控制35℃/s；8)高溫卷取成卷：卷取溫度580℃，高溫卷取后保溫一小時(shí)空冷即得成品。

實(shí)施例2

本發(fā)明耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.17％；Si，1.0％；Mn，1.3％；P，0.012％；S，0.002％；Al，0.7％；N，0.0040％；O，0.002％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

耐候鋼制備工藝步驟如下：

1)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉；2)LF精煉；3)連鑄；4)高溫加熱爐加熱：將鑄坯加熱至1330℃，保溫時(shí)間按耐候鋼有效厚度2.0min/mm控制，初始板坯厚度為80mm，保溫時(shí)間為160min；5)粗軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(32mm)的11倍；6)高溫精軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(32mm)的11倍，其中，精軋入口溫度980℃、終軋溫度900℃；7)冷卻：層流冷卻和空冷，水冷速 度控制30℃/s；8)高溫卷取成卷：卷取溫度600℃，高溫卷取后保溫一小時(shí)空冷即得成品。

實(shí)施例3

本發(fā)明耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.18％；Si，1.1％；Mn，1.4％；P，0.013％；S，0.003％；Al，0.9％；N，0.0028％；O，0.001％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

耐候鋼制備工藝步驟如下：

1)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉；2)RH真空處理；3)連鑄；4)高溫加熱爐加熱：將鑄坯加熱至1340℃，保溫時(shí)間按耐候鋼有效厚度2.0min/mm控制，初始板坯厚度為80mm，保溫時(shí)間為160min；5)粗軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(35mm)的10倍；6)高溫精軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(35mm)的10倍，其中，精軋入口溫度1000℃、終軋溫度900℃；7)冷卻：層流冷卻和空冷，水冷速度控制30℃/s；8)高溫卷取成卷：卷取溫度600℃，高溫卷取后保溫一小時(shí)空冷即得成品。

實(shí)施例4

本發(fā)明耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.16％；Si，0.8％；Mn，1.1％；P，0.010％；S，0.001％；Al，1.0％；N，0.0013％；O，0.002％；余量為Fe和微量雜質(zhì)。

耐候鋼制備工藝步驟如下：

1)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉；2)RH真空處理；3)連鑄；4)高溫加熱爐加熱：將鑄坯加熱至1300℃，保溫時(shí)間按耐候鋼有效厚度2.0min/mm控制，初始板坯厚度為80mm，保溫時(shí)間為160min；5)粗軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(36mm)的12倍；6)高溫精軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(36mm)的12倍，其中，精軋入口溫度960℃、終軋溫度900℃；7)冷卻：層流冷卻和空冷，水冷速度控制40℃/s；8)高溫卷取成卷：卷取溫度560℃，高溫卷取后保溫一小時(shí)空冷即得成品。

實(shí)施例5

本發(fā)明耐候鋼由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成：C，0.15％；Si，1.8％；Mn，1.5％；P，0.018％；S，0.002％；Al，1.3％；N，0.0010％；O，0.003％；余 量為Fe和微量雜質(zhì)。

耐候鋼制備工藝步驟如下：

1)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉；2)LF精煉；3)連鑄；4)高溫加熱爐加熱：將鑄坯加熱至1340℃，保溫時(shí)間按耐候鋼有效厚度2.0min/mm控制，初始板坯厚度為80mm，保溫時(shí)間為160min；5)粗軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(32mm)的11倍；6)高溫精軋：耐候鋼中間坯厚度是成品厚度(32mm)的11倍，其中，精軋入口溫度990℃、終軋溫度900℃；7)冷卻：層流冷卻和空冷，水冷速度控制36℃/s；8)高溫卷取成卷：卷取溫度590℃，高溫卷取后保溫一小時(shí)空冷即得成品。

將實(shí)施例1～5制成的高強(qiáng)耐候鋼進(jìn)行力學(xué)性能、沖擊、彎曲試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1。

表1 高強(qiáng)耐候鋼性能檢測(cè)結(jié)果

對(duì)實(shí)施例1～5制成的耐候鋼進(jìn)行性能檢測(cè)后，另取實(shí)施例3中的耐候鋼和傳統(tǒng)耐候鋼Q420進(jìn)行室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)和電化學(xué)試驗(yàn)，測(cè)試其腐蝕電阻，其試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見(jiàn)附圖2。由圖2可知，經(jīng)測(cè)試后，本發(fā)明新型耐候鋼的電阻R_t、R_rust和Q420比，在循環(huán)周期內(nèi)，本發(fā)明新型耐候鋼R_t和R_rust最高值分別達(dá)1150和 63ohm cm²，顯著高于Q420，可見(jiàn)本發(fā)明制備的高強(qiáng)耐候鋼耐腐蝕性能優(yōu)異。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在本發(fā)明待批權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。