[发明专利]一种含稀土元素的免涂装耐候钢及其制备方法

说明书

本发明提供一种含稀土元素的免涂装耐候钢及其制备方法，属于耐候钢技术领域，采用的技术方案是通过优化化学成分Cr、Ni、Cu、Mo、Re、Ca之间含量及配比，控制1.0≥X≥0.3，其中，X是(20 Re+50Ca)与(1.5Cr+Ni+Cu+1.2Mo)之间的比值。有益效果是：本发明提供的耐候钢在焊接时，各类焊缝的夹杂物数量明显减少、尺寸明显减小，焊缝裂纹倾向明显降低，焊接冶金质量大大提高，探伤合格率提高；除添加适量的Si、Ni、Cr、Cu，使耐大气腐蚀指数I≥6.5以外、还通过添加适量的Y和Mo，提高了耐候性能，既更耐大气腐蚀，又保持优异的力学性能。

技术领域

本发明属于耐候钢技术领域，具体涉及一种含稀土元素的免涂装耐候钢及其制备方法，尤其适用于焊接结构用免涂装耐候钢。

背景技术

随着我国桥梁行业钢桥设计制造技术的发展，各种跨海、跨河、跨峡谷的大跨度钢结构桥梁对特殊桥梁钢材料综合性能的要求越来越高。耐候桥梁钢具有良好的耐大气腐蚀性能、可免涂装使用，同时还具有优良的综合力学性能，可满足大跨度钢桥对安全性、经济性、耐久性及环保的要求，已逐渐广泛应用于免涂装耐候钢桥的建造，是一种绿色高效制造新技术的新型钢，具有全寿命周期成本降低、制造工期缩短、危害有机物释放减少、褐色外观与自然环境相协调等优势。

现有耐候钢通常采用CORTEN钢系列钢种，采用Cr-Ni-Cu-Mo-Si合金系，如2009年公开的“一种耐候厚钢板及其制造方法”（申请公布号CN102021494A）、2010年公开的“一种高强耐候钢及其制造方法”（申请公布号CN101792888A）、2010年公开的“热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢及其制造方法”（申请公布号CN101892431A）、2013年公开的“耐候钢板及其制造方法”（授权公告号CN102168229B）、2012年公开的“一种含Mo的高性能桥梁耐候钢及其制备方法”（授权公告号CN102534417B）、2013年公开的“一种超低温耐候结构钢板及其生产方法”（授权公告号CN103361569B）、2013年公开的“一种高韧性、高耐候钢及其制造方法”（授权公告号CN103695801B）、2015年公开的“一种高强耐候桥梁钢及其制备方法”（申请公布号CN105331880A）、2015年公开的“一种抗震耐候桥梁钢及其制造工艺”（申请公布号CN105506450A）、2016年公开的“485MPa级TMCP+回火耐候桥梁钢板及生产方法”（申请公布号CN105779883A）、2016年公开的“一种耐候结构钢板及其生产方法”（申请公布号CN106191669A）等，所包含的化学成分如下表1所示。

表1现有技术耐候钢的化学成分（wt. %）

含量范围的Si（0.1~1.0 wt.%）、Mn（0.1~1.6wt.%）、Cr（0.3~3. 5 wt.%）、Ni（0.1~0.6 wt.%）、Cu（0.2~0.6 wt.%）、Ca（≤0.04wt.%）、Mo（≤0.4 wt.%）、RE（≤0.03 wt.%）等合金元素，以提高耐候性能、调整力学性能。但是，较多的Cr、Ni、Cu、Mo等耐大气腐蚀合金元素，造成实际焊接、特别是熔化极二氧化碳气体保护焊接过程中，Cr和Mo在较强的氧化气氛下被氧化烧损而可能形成尺寸较大的夹杂物，且熔池金属粘度较高，使流动性降低，较多夹杂物难于上浮而滞留在焊缝中，有损焊缝韧性，甚至导致焊缝裂纹，恶化了焊接性能，给耐候钢的使用及寿命、安全性带来了诸多困难，减少焊缝中夹杂物，提高耐候钢及焊缝耐候性能的同时保证、提高焊接性能是耐候钢技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决耐候钢焊缝夹杂物多、强度低、低温韧性差的技术问题，本发明提供一种含稀土元素的免涂装耐候钢及其制备方法，通过优化化学成分之间的含量配比，进一步添加适量的Y和Mo，使其过渡到焊缝，以更好的控制熔池冶金反应，实现了免涂装耐候钢耐候性能及力学性能优良的同时，焊缝夹杂物大大降低。