本發(fā)明屬于低合金鋼制造領(lǐng)域，尤其涉及一種電力隧道使用的耐候鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的電力隧道用鋼，基本上采用Q235和Q345級別的熱軋角鋼，由于使用規(guī)格較多，導致在電力隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造過程中經(jīng)常出現(xiàn)“呆料”問題，造成5％-10％的材料損耗。另外，為了降低電力隧道鋼結(jié)構(gòu)整體重量，國外目前已采用不等邊角鋼，進一步增加了成本和采購難度。冷彎型鋼由鋼板加工成型，定尺隨意，可加工成任意形狀和尺寸的構(gòu)件，可以避免由于角鋼定長導致的材料浪費。電力隧道的各種鋼結(jié)構(gòu)由于長時間暴露在潮濕環(huán)境中，地下腐蝕環(huán)境較為惡劣，其中潮濕大氣腐蝕占總腐蝕損失的一半以上，耐候鋼的耐大氣腐蝕性能為普通鋼的2-8倍，可以直接裸露使用，并且使用時間愈長，耐腐蝕作用愈突出。耐候鋼是一種經(jīng)濟環(huán)保型材料，在電力隧道領(lǐng)域的大量應(yīng)用，經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益顯著，具有廣闊的發(fā)展空間。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種電力隧道使用的耐候鋼及其制造方法，該鋼種合金成本低，具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性、冷彎成型性能及焊接性能，同時具有良好的耐腐蝕性能。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的解決方案為：本發(fā)明的電力隧道使用的耐候鋼，其化學成分按照重量百分比記為：C：0.08％-0.13％；Si：0.20％-0.45％；Mn：0.85％-1.10％；P：0.015％-0.035％；S：≤0.012％；Cu：0.25％-0.45％；Cr：0.40％-0.60％；Ni：0.20％-0.40％；Nb：0.015％-0.040％；Ti：0.020％-0.040％；Alt：≥0.020％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的耐候鋼，作為優(yōu)選地，所述耐候鋼的化學成分按照重量百分比記為：C：0.09％-0.12％；Si：0.25％-0.40％；Mn：0.95％-1.10％；P：0.020％-0.035％；S：≤0.010％；Cu：0.25％-0.35％；Cr：0.40％-0.50％；Ni：0.20％-0.30％；Nb：0.015％-0.030％；Ti：0.020％-0.030％；Alt：≥0.025％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了上述的電力隧道使用的耐候鋼的制造方法，包括以下步驟：1)使用原礦制得鐵水；2)鐵水脫硫；3)轉(zhuǎn)爐冶煉：控制鋼水的化學成分按重量百分比計與所述耐候鋼的化學成分一致；4)真空處理；5)連鑄；6)鑄坯清理；7)鑄坯下線；8)板坯加熱；9)粗軋；10)精軋與11)ACC冷卻，最后對冷卻后的鋼材進行精整入庫。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟8)所述板坯加熱溫度為1180-1250℃，加熱時間為280min以上。步驟9)所述粗軋階段開軋溫度1150-1220℃，終軋溫度1140-1180℃，累計壓下率≥75％，道次壓下率≥18％。步驟10)所述精軋階段開軋溫度≤980℃，終軋溫度780-840℃，后三道次累計壓下率≥55％。步驟11)所述的ACC冷卻的終冷溫度為680-720℃。本發(fā)明主要改進在電力隧道的應(yīng)用領(lǐng)域方面，屬于專用鋼板，對于耐候鋼，一般是通過添加Cu、Cr、Ni等來實現(xiàn)鋼板耐蝕性，這些元素添加量過多，不止會增加成本，還會對鋼板各項性能和表面質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此對于Cu、Cr、Ni等元素實現(xiàn)窄成分控制。本發(fā)明耐候鋼的屈服強度(ReL)可以達到473Mpa以上，抗拉強度(Rm)可以達到575Mpa，0℃縱向沖擊功(Akv)達到了264J以上，-20℃縱向沖擊功(Akv)達到了221J以上，-40℃縱向沖擊功(Akv)達到了175J以上。本發(fā)明耐候鋼具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性、冷彎成型性能及焊接性能，同時具有良好的耐腐蝕性能。此外，本發(fā)明適當添加P元素，內(nèi)控范圍控制在0.015％-0.035％，這與一般的高P耐候鋼(一般要求0.07％以上)不同，既能發(fā)揮P的耐腐蝕作用，又不至于增加鋼的冷脆性。本發(fā)明的主要合金元素含量的涉及基于以下原理：C是提高鋼強度最經(jīng)濟有效的合金元素，但C含量過高會顯著惡化鋼的焊接性能，并且會促進珠光體轉(zhuǎn)變，降低鋼的耐大氣腐蝕性能，本發(fā)明采用低C設(shè)計，提高鋼的焊接性能，減少碳化物組織的形成，提高鋼的耐腐蝕性能、低溫沖擊韌性和成型性能，C含量為0.08％-0.13％。合金元素Si既可通過固溶強化提高鋼的強度。也可提高鋼的耐大氣腐蝕性能，本發(fā)明中Si含量設(shè)計為0.20％-0.45％。鋼中添加Mn，不僅可以通過Mn的固溶強化提高鋼的強度，而且可降低鋼的相變溫度，細化晶粒，提高鋼的低溫韌性，Mn含量為0.85％-1.10％。P是傳統(tǒng)耐候鋼中的主要合金元素，與Cu復合加入到耐候鋼中，提高鋼耐腐蝕性能的能力，這遠大于Cu、P單獨加入鋼中的效果，但P含量過高，是鋼具有明顯的冷脆傾向。本發(fā)明鋼中的P含量控制為0.015％-0.035％。S是鋼中的有害元素，生成的硫化物夾雜不僅嚴重影響鋼的力學性能，而且對鋼的耐腐蝕性能產(chǎn)生嚴重的惡化作用，因此應(yīng)盡量減少鋼中S含量，使其控制在0.012％以下，提高鋼的耐腐蝕性能、低溫沖擊韌性、成型性能及鋼板橫、縱向性能均勻性。Cu是提高鋼耐大氣腐蝕性能最主要的合金元素，同時也能提高強度，但惡化焊接性能，容易產(chǎn)生熱脆，鋼中Cu含量達到0.15％時，能大幅提高鋼的耐大氣腐蝕性能，同時通過固溶強化提高鋼的強度，本發(fā)明中Cu含量設(shè)計為0.25％-0.45％。Cr能在鋼表面形成致密的氧化膜，提高鋼的鈍化能力。當Cr與Cu同時加入鋼中時，效果尤為明顯。最近有研究指出Cr含量提高利于細化α-FeOOH，當銹層/金屬界面的α-FeOOH中Cr含量超過5％時，能有效抑制腐蝕性陰離子，特別是Cl離子的侵入；同時添加Cr元素還可以阻止干濕交替過程中Fe3+向Fe2+的轉(zhuǎn)化，從而提高鋼的耐候性。本發(fā)明中Cr含量設(shè)計為：0.40％-0.60％。Ni是一種比較穩(wěn)定的元素，加入Ni能使鋼的自腐蝕電位向正方向變化，增加了鋼的穩(wěn)定性。在含銅鋼中加入一定比例的Ni元素，使鋼材晶界處產(chǎn)生高熔點的銅鎳化合物，消除液態(tài)銅在界面富集的機會。從降低成本和用戶特殊使用要求綜合考慮，本發(fā)明中Ni含量設(shè)計為0.20％-0.40％。Nb是強碳氮化物形成元素，通過析出強化提高鋼的強度，同時Nb強烈抑制奧氏體再結(jié)晶，是鋼在較高溫度下軋制，細化晶粒，提高鋼的強度及低溫韌性，本發(fā)明鋼中的Nb含量控制為0.015％-0.040％。本發(fā)明具有以下特點：1、本發(fā)明是在相關(guān)標準及用戶特殊使用要求基礎(chǔ)上，化學成分設(shè)計簡約，成本低廉，是一種經(jīng)濟型耐候鋼。2、以低C-Mn鋼為基礎(chǔ)，低C設(shè)計，保證鋼具有低的碳當量，提高鋼的焊接性能。減少碳化物組織的形成，提高鋼的耐腐蝕性能、低溫沖擊韌性和成型性能。3、本發(fā)明通過復合添加Cu及少量P，提高鋼的耐腐蝕性能；控制較低的S含量，提高鋼的純凈度，從而提高鋼的耐腐蝕性能、成型性能及綜合力學性能。4、本發(fā)明具有較低的Si含量，有利于改善鋼的表面質(zhì)量。6、本發(fā)明采用Nb微合金化技術(shù)，通過控軋控冷技術(shù)得到強韌性匹配的優(yōu)良的熱軋耐候鋼板，生產(chǎn)工藝容易控制，易于工業(yè)生產(chǎn)。7、本發(fā)明具有優(yōu)良的焊接性能、冷彎成型性能、低溫沖擊韌性及良好的耐大氣腐蝕性能。本發(fā)明適用于電力隧道使用的耐候鋼，鋼板在極小彎心直徑下的冷彎成型性能良好，可取代目前廣泛使用的熱軋角鋼。具體實施方式通過實施例進一步介紹本發(fā)明，但是實施例不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的電力隧道使用的耐候鋼實施例均采用的工藝流程為：制得鐵水、鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、真空處理、連鑄、鑄坯清理、鑄坯下線、板坯加熱、粗軋、精軋、(ACC冷卻)、精整入庫。所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，控制鋼水的化學成分按重量百分比計與本發(fā)明耐候鋼的化學成分一致。所述板坯加熱溫度為1180-1250℃，加熱時間為280min以上；所述粗軋階段開軋溫度1150-1220℃，終軋溫度1140-1180℃，累計壓下率≥75％，道次壓下率≥18％；精軋階段開軋溫度≤980℃，終軋溫度780-840℃，后三道次累計壓下率≥55％；所述的ACC終冷溫度為680-720℃。本發(fā)明的電力隧道使用的耐候鋼主要化學成分按照重量百分比記為：C：0.08％-0.13％；Si：0.20％-0.45％；Mn：0.85％-1.10％；P：0.015％-0.035％；S：≤0.012％；Cu：0.25％-0.45％；Cr：0.40％-0.60％；Ni：0.20％-0.40％；Nb：0.015％-0.040％；Ti：0.020％-0.040％；Alt：≥0.020％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實施例1-2均按照上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，為了更好的反映出本發(fā)明鋼耐大氣腐蝕性的優(yōu)點，將Q345B作為對比鋼種，化學成分見表1。本實施例化學成分見表1，力學性能見表2，與Q345B耐大氣腐蝕對比結(jié)果見表3。上述四個實施例均在120噸轉(zhuǎn)爐冶煉。試驗方法按照TB/T2375-93《鐵路用耐候鋼周期浸潤腐蝕試驗方法》執(zhí)行，對比結(jié)果見表3。表1實施例鋼的化學成分(wt％)實施例CSiMnPSCuCrNiNbTiAlt1#鋼0.120.320.990.0220.0040.280.450.230.0230.0240.03212#鋼0.090.311.010.0340.0040.320.470.240.0210.0230.0331Q345B0.170.311.300.0150.0050.040.0210.009-0.0040.0265表2實施例鋼的力學性能表3實施例鋼的耐大氣腐蝕實驗結(jié)果腐蝕率(g/m2·h)實施例24h48h96h144h1#鋼1.4041.3161.3151.3082#鋼1.3341.2601.2571.222Q345B1.6982.5222.2061.771從表2可以看出，鋼板綜合力學優(yōu)良，鋼板在極小彎心直徑下的冷彎成型性能良好；從表3可以看出，本發(fā)明實施例耐腐蝕性能優(yōu)于普通Q345B，同時，在本發(fā)明基礎(chǔ)上，適當降低C含量和提高Cu、Cu含量，可進一步提高鋼板耐腐蝕性能。本
技術(shù)領(lǐng)域：
中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3