[发明专利]低镍含量耐大气腐蚀钢及其制备方法

说明书

本发明公开了低镍含量耐大气腐蚀钢及其制备方法，其中，所述低镍含量耐大气腐蚀钢由C、Si、Mn、S、P、Cu、Al、Ni、Cr、Ca、N、Fe和其他不可避免的杂质组成，通过添加低镍元素与其它微合金元素复合强化，同时，通过合理配比，可达到提高其耐腐蚀性的目的，同时，该钢还具有优良的成形性能、冷弯性能、焊接性能等，可降低成本。

技术领域

本发明涉及钢材制备技术领域，特别提供了一种低镍含量耐大气腐蚀钢及其制备方法，所述钢主要用于制造集装箱、铁路车辆、桥梁、船舶、汽车、锅炉、建筑等。

背景技术

一般来说，金属在自然环境条件下的腐蚀称为大气腐蚀，因而对能在大气自然环境条件下耐腐蚀的钢称为耐大气腐蚀钢。所谓耐大气腐蚀钢是指在大气中具有比普通碳素钢优良的耐腐蚀性能，只需含有百分之几的少量合金元素(Cu、P、Cr、Ni、Mo、Nb、RE……等)的价格低廉的低合金钢。如：集装箱由于长期暴露在大气中运行，大气腐蚀是集装箱损坏的主要原因之一，普通碳素钢制造的集装箱，因抗大气腐蚀差，使用寿命短，运行二年半就要进行维修，五年要进行大修，采用耐大气腐蚀钢是延长集装箱使用寿命的有效措施。

在大气腐蚀过程中，耐大气腐蚀钢逐渐形成不同于普通碳钢的致密的腐蚀产物，在钢材表面形成一层保护膜。普通钢的锈层由α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe3O4构成，锈层疏松多孔，而且中间存在许多裂缝和孔隙，这种结构使水汽和其它气体很容易渗透，而且极易产生剥离；而耐候钢的锈层结构分为两层，外锈层为连续、致密的α-FeOOH、γ-FeOOH，内锈层为富集Cu、P等合金元素的非晶态δ-FeOOH层(稳定锈层)，内外锈层都有Fe3O4分布。这种锈层结构致密、附着性很强，阻碍锈蚀往里面扩散和发展；阻止引起腐蚀的水、氧和其它气体的渗透，保护锈层下面的钢材基体，减缓腐蚀速度。

为了达到耐腐蚀的目的，以往的耐腐蚀钢中加入0.15～0.25％Ni，并复合加入Cu、Cr、P、RE和Mo等，使企业制造成本上升，生产利润降低，尤其是在目前国内钢铁市场竞争非常激烈，企业利润被大幅压缩，纷纷面临生存危机，亟需研究开发能满足集装箱及其它耐腐蚀结构件等实际生产制造和性能要求的替代材料，以降低企业生产成本，另外，现有耐腐蚀钢成形性和可焊接性能较差、容易产生“铜脆”缺陷、强韧性匹配较差。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种低镍含量耐大气腐蚀钢及其制备方法，以解决现有耐腐蚀钢成本高、成形性和可焊接性能差、容易产生“铜脆”缺陷、强韧性匹配差等问题。

本发明一方面提供了低镍含量耐大气腐蚀钢，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.06～0.12％、Si：0.20～0.50％、Mn：0.30～0.50％、S：0.001～0.005％、P：0.07～0.12％、Cu：0.20～0.60％、Al：0.015～0.06％、Ni：0.03～0.10％、Cr：0.30～0.70％、Ca：0.0010～0.0050％、N：0.0010～0.0060％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明另一方面提供了上述低镍含量耐大气腐蚀钢的制备方法，包括如下步骤：

1)铁水预处理

对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量比≤0.003％，扒净渣后入转炉；

2)转炉冶炼

采用精料废钢与铁水进行冶炼；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用硅铁、高锰、铬铁和镍铜合金，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Al的质量含量为0.015～0.030％；钢包中N的质量含量≤0.0030％；

3)LF精炼

LF处理过程保持微正压，增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线400米～500米，使夹杂物充分球化，改善产品性能；

4)连铸