专利名称：耐淡水腐蚀的热轧u型钢板桩用钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种钢板桩用钢及其生产方法，具体属于耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢及其生产方法。
背景技术：
钢板桩作为一种新型环保建筑钢材，在国外广泛应用于码头、提防护岸、挡土墙、 船坞、断流、建桥围堰等工程中。钢板桩的基本结构一是钢制板桩，二是两边系接头结构， 三是在地里或水中构成墙壁。由于它的特殊结构，因而具有独特的优点高强度、轻型、隔 水性能好；耐久性强，使用寿命达到20-50年；可重复使用，一般可使用3-5次；环保效果 显著，在施工中可大大减少取土量和混凝土的使用量，有效保护土地资源；具有较强的救灾 抢险的功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙的抢险救灾中，见效特别快；施工简单，工期缩 短，建设费用较省。当钢板桩在湖泊、河流等淡水中使用时，将面临淡水腐蚀的问题。我国是一个淡 水资源短缺的国家，但目前淡水水体受到的污染程度之深、范围之广，已经成为众多环境问 题中的一个突出问题。全国七大水系普遍受到污染，城市内湖中氮、磷污染较重，水质普遍 较差，污染淡水水体已成为我国一种典型而普遍的水环境。淡水水体是金属材料服役的重 要场所，淡水水体遭受污染后，服役环境发生改变，必然带来金属材料腐蚀行为与规律的变 化。大量工业废水和生活污水排人河道及湖泊，使地表水系遭到严重污染，生态环境恶化， 水体中酸、碱、盐及某些有机物等腐蚀性强的污染物质增加，加快了金属材料的腐蚀速度， 因此，有必要开发一种耐淡水腐蚀热轧U型钢板桩，以减少由于淡水腐蚀所带来的损失。在公开的标准BS EN 1993-5 :2007、美标 A 572/A 572M-07、JIS A 5528 :2006 和 中国国家标准GB/T 20933-2007没有提到淡水腐蚀的问题。在本发明前，国内外所公开的 专利均没有涉及到淡水腐蚀的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述在此技术领域用钢存在的不足，提供一种在湖泊、河 流等淡水中使用，耐久性强，使用寿命长，并能重复使用的具有耐淡水腐蚀性能的热轧U型 钢板桩用钢及其生产方法。实现上述目的的技术措施耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0. 10 0. 30%,MnO. 80 1. 80%,Si 0. 10 0. 245%,P 0. 022 0. 15%,S 彡 0. 02%、镧系元素 0. 01 0. 15%，其余为Fe及不可避免的杂质。其在于P的重量百分比为0.03 0.1%。其在于镧系元素的重量百分比为0. 02 0. 12%。生产耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1645 1660°C ；
2)进行转炉精炼控制其精炼时间在15 45分钟；在转炉精炼开始后20 30 分钟内，按照5 10公斤/吨钢加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1570 1585°C，并电磁搅拌始终；4)将连铸坯加热到1150 1300°C ； 5)进行轧制控制开轧温度在1120 1250°C，控制终轧温度在850 980°C。本发明中各合金元素的作用及机理C :C是决定钢强度的主要元素，是形成珠光体的主要物质，碳化物在钢中的形态 和多少决定钢的硬度和强度，即随着C含量的增加钢的强度、硬度增加，而钢的塑性和韧性 下降。所以C含量不宜太高，而碳是提高强度最有效的元素，C含量不宜过低。因此，将C含 量控制在0. 10 0. 30%范围内。Mn :Mn主要固溶于铁素体中以提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂， 含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能。但当锰含量 较高时，有使钢晶粒粗化的倾向，冶炼浇铸和轧后冷却不当时，容易使钢产生白点，因此Mn 含量不易太高。故Mn含量控制在0.8 1.8%范围内。Si :Si在钢中不形成碳化物，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，显著 提高钢的弹性极限，故Si含量不宜过高，故将其控制在0. 10 0. 245%范围内。P =P是对抗淡水腐蚀性能有利元素，P是阳极去极化剂，钢中加入P后可以促进钢 的均勻溶解，有助于在钢表面形成均勻的a-FeOOH锈层，阻止进一步腐蚀。此外P能够提 高低温脆性转变温度，使钢的低温冲击性能大幅下降，因此含量不宜过高，故将P含量控制 0. 022 0. 15%范围内。S :S是强烈的裂纹敏感性元素，因而应尽可能的低，S含量过高，会形成大量的 MnS,MnS在钢液凝固时易在晶界析出，在热轧时被轧成带状夹杂，降低了钢材的延展性及韧 性，因此S含量越低越好，S含量控制在< 0. 020%。镧系元素稀土元素有夹杂物变性和净化钢质的作用，变性后夹杂物特别是稀土 硫化物，在腐蚀过程中发生水解，改变钢质表面微区PH值，对腐蚀有抑制作用，稀土含量超 过一定值才有作用，所以其含量不宜过低，但稀土含量过高会大量增加钢中第二相数量，对 力学性能有不利影响，故将镧系元素含量控制0. 010 0. 15%范围内。研究结果表明磷和稀土是耐蚀性作用十分突出的合金元素，在淡水腐蚀的条件 下，钢中的磷是阳极去极化剂，稀土元素是阴极沉淀型缓蚀剂。合金元素P和镧系元素同时 加入后，能够促进钢表面稳定腐蚀产物的形成，使内锈层更加致密化，从而提高钢的耐腐蚀 性能。此外，磷在钢中起到固溶强化的作用，提高钢的强度。在钢中加入稀土可以净化钢 液和控制夹杂物的形态，使之球化，从而提高钢的塑性及耐蚀性能。合金元素P和镧系元素 的同时加入，使钢的综合性能得到提高。本发明耐淡水腐蚀性能好，在湖泊、河流等淡水中使用，耐久性强，使用寿命长，即 可达20 50年，并能重复使用，其生产工艺简单，利于推广。
具体实施例方式实施例1
耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0. 10%, Mn 0. 80%, Si 0. 10%, P 0.022%、S < 0.02%、镧系元素0.01%，其余为Fe及不可避免的杂质。一种生产耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1645 1650°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在15分钟；在转炉精炼开始后20分钟时，按照 5公斤/吨钢一次性加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1570 1575°C，并电磁搅拌始终；4)将连铸坯加热到1150 1170°C ；5)进行轧制控制开轧温度在1120 1130°C，控制终轧温度在850 860°C。 实施例2耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0. 18%, Mn
0.95%,Si 0. 14%, P 0.03%、S彡0.02%、镧系元素0.02%，其余为Fe及不可避免的杂质。一种生产耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1650 1655°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在20分钟；在转炉精炼开始后25分钟时，按照
6.5公斤/吨钢一次性加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1572 1578°C，并电磁搅拌始终；4)将连铸坯加热到1185 1190°C ；5)进行轧制控制开轧温度在1150 1165°C，控制终轧温度在880 890°C。实施例3耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0. 23%, Mn
1.2%,Si 0. 18%,P 0. 10%、S彡0.02%、镧系元素0.08%，其余为Fe及不可避免的杂质。一种生产耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1655 1660°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在32分钟；在转炉精炼开始后28分钟时，按照
7.5公斤/吨钢一次性加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1575 1580°C，并电磁搅拌始终；4)将连铸坯加热到1195 1230°C ；5)进行轧制控制开轧温度在1180 1195°C，控制终轧温度在900 910°C。实施例4耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0. 26%, Mn 1. 5%,Si 0. 21%,P 0. 12%,S彡0. 02%、镧系元素0. 12%，其余为Fe及不可避免的杂质。一种生产耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1650 1655°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在40分钟；在转炉精炼开始后26分钟时，按照
8.5公斤/吨钢一次性加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1580 1585°C，并电磁搅拌始终；
4)将连铸坯加热到1235 1260°C ；5)进行轧制控制开轧温度在1200 1225°C，控制终轧温度在920 945°C。实施例5耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0. 30%, Mn 1.80%, Si 0. 245%, P 0. 15%、S彡0.02%、镧系元素0. 15%，其余为Fe及不可避免的杂质。一种生产耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1655 1660°C ； 2)进行转炉精炼控制其精炼时间在45分钟；在转炉精炼开始后30分钟时，按照 10公斤/吨钢一次性加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1580 1585°C，并电磁搅拌始终；4)将连铸坯加热到1280 1300°C ；5)进行轧制控制开轧温度在1235 1250°C，控制终轧温度在965 980°C。上述实施例进行耐淡水腐蚀的试验情况为周浸试验，其浸试条件见表1，试验溶液见表2，周浸及力学性能检测试验结果 见表3。表1周浸试验条件
T2375-93 96其是在模拟材料在淡水中的腐蚀行为，采用腐蚀速度来表征耐腐蚀能力，腐蚀速 度采用失重法计算，腐蚀速度越低，其耐腐蚀能力越强。注试验循环周期为60分钟，其中浸润时间12士 1. 5分钟。表2试验溶液情况 表3 产品的力学性能及周浸试验结果
权利要求
耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为C 0.10～0.30％、Mn 0.80～1.80％、Si 0.10～0.245％、P 0.022～0.15％、S≤0.02％、镧系元素0.01～0.15％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其特征在于P的重量百分 比为0. 03 0. 1%。
3.如权利要求1所述的耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢，其特征在于镧系元素的 重量百分比为0. 02 0. 12%。
4.一种生产权利要求1所述的耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1645 1660°C；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在15 45分钟；在转炉精炼开始后20 30分钟 内，按照5 10公斤/吨钢加入Al块；3)进行连铸控制浇铸温度在1570 1585°C，并电磁搅拌始终；4)将连铸坯加热到1150 13000C；5)进行轧制控制开轧温度在1120 1250°C，控制终轧温度在850 980°C。
全文摘要
本发明涉及耐淡水腐蚀的热轧U型钢板桩用钢及生产方法。其化学成分及重量百分比为C 0.10～0.30％、Mn 0.80～1.80％、Si 0.10～0.245％、P 0.022～0.15％、S≤0.02％、镧系元素0.01～0.15％，其余为Fe及不可避免的杂质。其步骤冶炼；转炉精炼控制其精炼时间在15～45分钟；在转炉精炼开始后20～30分钟内加入A1块；连铸浇铸温度在1570～1585℃并搅拌；将铸坯加热到1150～1300℃；轧制控制开轧温度在1120～1250℃，控制终轧温度在850～980℃。本发明在湖泊、河流等淡水中使用耐淡水腐蚀性能好，并能重复使用，其生产工艺简单。
文档编号B21B37/74GK101845584SQ20101014770
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者任安超, 吉玉, 周剑华, 朱敏, 李立军, 欧阳标, 韩斌 申请人:武汉钢铁(集团)公司