[发明专利]一种低碳耐候钢的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于钢材制备领域，特别涉及一种制备含铜、锑低碳耐候钢轧材时表面质量的控制方法。

背景技术

含铜、锑耐候钢广泛用于制造在高含硫烟气中服役的省煤器、空气预热器、热交换器和蒸发器等装置设备，用于抵御含硫烟气结露腐蚀。经过长期检验，含铜、锑耐候钢种被普遍认为是国内理想的“耐硫酸低温腐蚀”用钢材之一，且其对于盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)、苛性钠(NaOH)、氯化钠(NaCl)、都有较强的耐腐蚀性能。此外，为了保持良好的焊接性能，碳含量不宜过高。目前该耐候钢种市场需求好，且国内仅有少数几家特钢企业在生产该耐候钢种。

然而，该钢种轧材表面极易产生裂纹。首先，该钢种的碳含量正好处在包晶反应区，在结晶器中，δ-Fe完全转化为γ-Fe，相变体积收缩大，即坯壳线收缩量大，这样结晶器壁与坯壳间空隙也大，因而极易引起热流不均；二是该钢种中的Cu、Sb等元素含量较其它钢种明显要高，在结晶过程中偏析倾向大，使钢的晶界脆化。轧材裂纹或为连铸坯表面原有角部裂纹及晶界裂纹随轧制延伸引起的，抑或为铸坯在加热过程中Cu、Sb等低熔点元素再次沿奥氏体晶界渗透富集，使钢的晶界脆化所致。对该钢种热轧材进行酸洗检查发现，该钢种轧材表面通常存在明显的树皮状裂纹及三角裂纹。

该钢种表面缺陷较为严重且分布普遍的问题不仅对产品质量的稳定性存在较大程度的影响，而且增加了后续轧材的表面精整工作量，通常需要三道滚磨加点磨处理，平均滚磨损耗率高达4％左右，这在降低成材率的同时增加了生产附加成本。因此，有必要采取相应措施改善该钢种热轧材的表面质量，降低其滚磨损耗率。

专利CN201210463981.4和Chen R.Y.报道称，通过加入与铜含量成1:1或更高比例含量的镍，可达到抑制铜脆的效果，然而，大量Ni元素的加入，不仅增加了生产成本，而且也增加了该钢种耐腐蚀性能劣化的倾向；梁文等则尝试在耐候钢种加入一定量的稀土，通过稀土镧、铈、钇对低熔点元素的固定作用降低了Ni的加入量，但是稀土在钢中的应用尚不成熟，一方面稀土价格较贵，另一方面稀土处理不当反而会增加钢中的夹杂，恶化钢的性能，该方法的适用性有限且存有增加钢液夹杂物的风险；Chihiro Nagasaki等则通过加入元素硼起到了抑制含铜钢中的铜在晶界富集的效果，但该控制方法仅停留在实验室阶段，适用性较为有限， 难以向工业化生产广泛推广。

同样值得注意的是，当前的专利及研究大都仅针对炼钢或轧制过程中的单一生产环节进行控制，而未有从成分设计开始到炼钢铸坯、铸坯转运、及轧制成材的全流程过程控制，且鲜有涉及较高含量的锑对表面质量的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：含铜、锑耐候钢种轧材表面容易出现裂纹，增加了后续轧材的表面精整工作量，降低成材率的同时增加了生产附加成本。

为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种含铜、锑低碳耐候钢，钢材料各成分按质量分数计算为：C：0.07～0.012％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.45～0.75％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Cr：0.80～1.00％，Cu：0.35～0.50％，Sb：0.08～0.15％，Ni：0.10～0.15％，Ti：0.015～0.020％，其余为Fe。

本发明还提供了一种上述含铜、锑低碳耐候钢的制备方法，采用“EAF-CONVERTER电转炉冶炼+LF炉精炼+VD真空处理+CCM连铸工艺+热送+热轧”的工艺路线生产含铜、锑耐候钢，

其中，EAF-CONVERTER电转炉冶炼过程中，需要综合考虑耐候钢使用性能相关的耐大气腐蚀性、强度和韧性、以及焊接性能，对具体冶炼成份进行如下控制：

废钢及铁水要求Sn、As等低熔点元素含量＜0.010％，降低其对热脆性能的影响；

C含量为0.07～0.09％，保证良好焊接性能的同时降低热变性抗力，降低轧制过程中裂纹的形成；

Cu是提高钢耐腐蚀性能最主要、最普遍使用的合金元素，Cu一般控制在0.35％以上，但是Cu元素容易在晶界产生富集，因此其含量不宜超过0.45％，进一步提高Cu的含量不仅对耐候性贡献不大，反而极易引起铜脆，实际冶炼时Cu含量按0.35～0.40％进行控制；

Sb元素的加入在提高钢的硬度和耐蚀性的同时也增加了钢的脆性，Sb含量按0.08～0.10％进行控制；