[发明专利]一种红土镍矿冶炼高强韧耐候耐火合金结构钢的制备

说明书

本发明提供一种红土镍矿冶炼高强韧耐候耐火合金结构钢的制备，属于钢铁冶金领域。根据红土镍矿表层矿资源的铁与合金成分，通过合适配矿，冶炼获得所述基本成分的基础合金钢，然后将基础合金钢用于其他合金结构钢的制备，所述其他合金结构钢的制备包括马氏体高强韧耐候合金结构钢的制备、索氏体高强韧耐候合金结构钢的制备、贝氏体高强韧耐候合金结构钢的制备、索氏体高强韧耐候耐火合金结构钢的制备、以及贝氏体高强韧耐候耐火合金结构钢的制备。本发明使得这些几近废弃的红土镍矿表层矿得以有效的资源化、价值化，满足现有装配式钢结构建筑、桥梁等工程的长寿命、抗地震、耐候、耐火的功能性需求，利于工业大规模的生产和使用。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种红土镍矿冶炼高强韧耐候耐火合金结构钢的制备。

背景技术

地球上的红土镍矿资源有几千亿吨，这些红土镍矿含有丰富的铬、镍、钴、锂等合金元素。其中含镍较高的中底层矿现在已经被广泛用于不锈钢的冶炼，产能达到千万吨级；同时中国每年从国外进口的红土镍矿达三千万吨以上。然而，红土镍矿的表层矿由于含铬量在2wt％以下、含镍量在1wt％以下，对于传统不锈钢的冶炼经济价值较低，利用率几近于无，一般被视为废弃土。

而红土镍矿的表层矿含铬镍虽然较低，但是它的干矿(指去除结晶水)含铁量及其它可用合金金属量可达45-60wt％。这样含有铬镍合金元素的高含铁量矿物如何利用才能经济地得到性能优良的合金结构钢在现有技术中并不常见。

国家现在正加大力度推行装配式钢结构建筑，钢结构的抗震、耐火、耐候是具有非常重要的现实意义。在大气腐蚀环境下，耐候钢的耐腐蚀性能较好，其使用寿命比碳钢高出一倍还多。而抗震钢结构在地震灾害中能够极大地减少生命财产损失，特别是目前世界上60％的人口居住在地震多发地区，所以现代建筑对抗震钢这类结构钢的要求非常高。以日本建筑为代表，当今已经对具有抗震用途的结构钢要求在大震条件下不破坏倒塌，日本提出的抗震钢要求是在高级别地震时钢在弹性段工作，需要抗震结构钢的屈服强度达到600-700MPa的级别。而中国的抗震钢的关键技术条件是具有很高的延伸性，要求钢的屈强比为0.8以下，延伸率20％以上。

中国对耐火钢的要求比较高，要求在火区600℃三小时钢的性能不低于设计屈服强度的三分之二。中国为了解决钢的防火问题，通常是在钢的表面进行包裹性涂刷。不仅涂料费用高昂，而且装配式建筑采用涂料法进行防火保护后，在一定的时间内，涂料保护层会脱落而必须重新涂刷。由于隐蔽部位重新涂刷异常困难且效果较差，极易造成防火隐患。前述这些问题都引发装配式钢结构建筑维护成本高和安全隐患高的技术缺陷。

本发明根据红土镍矿表层矿资源的铁与合金价值，根据装配式钢结构建筑、桥梁等工程对结构用钢抗震、耐火、耐候的需要，进行系统的合金设计，以得到符合性能需求的高强韧的合金结构钢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是红土镍矿的表层矿如何利用才能经济地得到高强韧的合金结构钢，使之具有抗震、耐候及耐火的性能。

本发明提供一种红土镍矿冶炼高强韧耐候耐火合金结构钢的制备，所述红土镍矿冶炼高强韧耐候耐火合金结构钢的制备包括马氏体高强韧耐候合金结构钢的制备、索氏体高强韧耐候合金结构钢的制备、贝氏体高强韧耐候合金结构钢的制备、索氏体高强韧耐候耐火合金结构钢的制备、以及贝氏体高强韧耐候耐火合金结构钢的制备。

优选地，所述马氏体高强韧耐候合金结构钢的制备是将红土镍矿进行基础合金钢冶炼、轧制和热处理制得，具体步骤如下：

基础合金钢在冶炼时控制碳含量为0.09-0.18wt％；出钢后按照所需产品规格进行轧制，钢坯在900-930℃完成终轧，终轧完成后立即喷淋冷却至200℃，并保持200℃恒温2小时，最终得到马氏体高强韧耐候合金结构钢；

所述马氏体高强韧耐候合金结构钢的金相组织为低温回火马氏体；