专利名称：：低成本耐海水腐蚀钢的制作方法
技术领域：
：本发明属于钢材领域，具体是指一种低成本耐海水腐蚀钢。
背景技术：
：随着社会的发展，资源节约型与环境友好型社会将成为社会发展的主流，对材料环境友好的要求将迫使碳钢与低合金钢的发展不再仅仅是数量上的增加，而是对质量的要求越来越高。高强钢、耐蚀钢的开发已成为钢材发展的一种必然趋势。在耐蚀钢的开发中，国内外取得了很多研究成果。有关耐腐蚀钢生产的国内研究有不少，在本发明之前，申请号为200610024179.X的中国发明专利，公开了"一种耐海水腐蚀用钢及其生产方法"，该钢的化学成分重量百分比为:C:0.040.10、Si:0.40.5、Mn:0.751.30、Nb《0.020、Ti《0.025、Al:0.150.040、Cu:0.200.50、Cr《0.095、Mo《0.025、Ca:0.00150.0040、P《0.020、S《0.005、0《0.0040、N《0.0060、H《0.00025，余量为Fe和不可避免的杂质，该专利是通过在钢中加入Cu、Cr、Mo、Al、Ca等元素来提高钢的耐蚀性。申请号为CN94110334.X，名称为"一种经济耐蚀钢的生产方法"的中国发明专利，是通过在钢水中添加Al、Ti、Nb、V、Re中指定的二种或三种合金元素来生产耐蚀钢的方法。国外的生产科研机构对耐腐蚀钢做的研究也较多，尤其是日本在这方面做的研究更多并取得了一系列的专利。如日本NipponSteelCorp的一种造船用耐腐蚀钢的专利(专利号No.JP101893481)，公开的钢种含有化学成分(wt%)为C:0.010.25、Si:0.050.50、Mn:0.052.0、P《0.10、S:0.0010.10、Cu:0.012.00、Al:0.0050.10、Mg:0.00020.0150、余下为Fe和不可避免的杂质，同时还可加入如下元素的一种或多种Ni、Cr、Mo、W、Ca、Ti、Nb、V、B、Sb、Sn或其它。日本专利号No.JP072787631的专利，公开了一种含有下述化学成分的耐海水侵蚀的低合金钢，产品成分(wt%)为C:0.010.3，Si:0.11.5，Mn:0.11.5，Cu:0.050.5，Cr:0.051.2，Ni《0.5，Mo《0.5，Ti《0.5，Nb《0.5，V《0.5，W《0.75，Zr《0.1，Alsol:0.0050.5，B《0.005。在美国，专利号为No.US40282699A的发明专利，是通过在含有以wt^表示的下述元素的钢中，C《0.3，Si《1.O，Mn:0.22.O，Cr:2.15.0，P《0.03，S《0.02，Al:0.10，N《0.015，选择性的加入Cu、Ni、Mo、Nb和B，来生产耐C02和海水腐蚀的耐蚀钢；另外，美国U.S.Steel公司开发的耐海水腐蚀的MARINER钢，其化学成分(wt%)为C<0.22、Si<0.10、Mn:0.6090、P:0.0800.15、S<0.040、Cu>0.50、Ni:0.400.65，该MARINER钢的腐蚀性能较好，在钢铁行业普遍得到认同，常作为其他耐蚀钢性能的参照，该钢的设计原理也是通过添加Cu、Ni、P等元素来提高耐腐蚀性能的。纵观国内外现有的耐腐蚀钢专利和科研文献，普遍采用的方法是在钢中添加Cu、Cr、Ni、Mo、Ti等多种耐腐蚀元素，同时降低硫含量来提高钢的耐蚀性能。这就增加了耐蚀钢的生产成本和生产工艺难度，使耐蚀钢的成本远远高于普通碳钢，难以满足广大中、低层次消费者的需要，在一定程度上制约了耐蚀钢的发展。因此，社会上急需低成本的耐蚀钢，3以满足不同层次消费者的需要。
发明内容本发明的目的是要提供一种低成本耐海水腐蚀钢，该钢成分简单，杂质含量少，耐腐蚀性能强，并且生产成本低。为实现上述目的，本发明所设计的低成本耐海水腐蚀钢，其化学成分按重量百分数计为:C:0.060.15、Si:0.050.40、Mn:0.501.20、P:0.0100.030、S《0.020、Als:0.0040.070、0:0.00400.0100。进一步的，上述低成本耐海水腐蚀钢中，各成分优选的重量百分比为C:0.060.15、Si:0.050.40、Mn:0.501.20、P:0.0100.030、S《0.020、Als:0.0040.070、0:0.00500.0070。本发明低成本耐海水腐蚀钢中各化学成分的作用及其限定原因如下C:在钢中碳是最有效的强化元素，主要以碳化物形式存在。根据金属腐蚀学原理，渗碳体相对于碳钢(基体为铁素体)是阴极，因此，当碳量增加时，增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流增加了，因而导致其耐腐蚀性降低。为此，根据耐海水腐蚀钢性能要求，本发明中C的重量百分比控制在0.060.15的较低范围。Si:在炼钢过程中硅有很强的还原能力，是一种脱氧剂，为保持钢中有适当的氧含量，本发明中Si重量百分含量控制在O.050.40较低范围。Mn:锰能强化铁素体，而且还固溶增加耐海水腐蚀钢材的硬度，本发明的Mn重量百分含量控制在0.501.20有利于更好改善钢材的性能。Al:钢中Al的加入会形成酸溶铝(Als)和酸不溶铝，而酸溶铝包括固溶铝和A1N，弥散的A1N粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒，从而有助于改善钢板的加工成型性。但随着Al的增加，钢中的A1203夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大，将导致钢板的耐蚀性能变差；为了保证钢水脱氧及连铸坯的表面质量，本发明的Als控制在O.0040.070的范围内。P:在一般情况下是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。通常要求钢中磷重量百分含量小于O.045，优质钢则要求其含量更低。但磷是提高钢耐腐蚀性能有效的合金元素之一，一定程度上可有效地提高耐蚀性，因此，本发明P的重量百分含量控制在0.0100.030的范围内。S:在钢中为有害元素，为减少钢中有害杂质对钢的冲压性能的不良影响，本发明严格控制钢中的S重量百分含量小于0.020。O:钢液中氧在结晶时会发生碳氧反应生成一氧化碳，钢中氧含量如果过高，连铸步骤中铸造坯表面外壳下会形成蜂窝气泡带，如果外壳层太薄，加热时外壳层将被氧化掉，会引起气泡内壁被氧化而使轧制时气泡无法焊合，造成冶金产品的表面质量受损。同时固态钢的氧含量增加，钢的范性、韧性随之降低，这使钢的冷冲压成型性、锻造加工性以及切削加工性变坏，甚至会失去使用价值。因此氧被认为是固态钢的有害元素，应尽量除去。在现代冶金中，为了获得好的铸坯质量和钢的低温韧性，钢中的氧一般都尽量除净，重量百分含量一般都除到O.002%左右，甚至到0.001%以下。但是，本发明人经大量研究发现，钢中的氧除了负面作用外，还存在有益的一面，当钢中的氧含量控制在适当的水平，反而能促使4钢产品具有很好的耐蚀性，而对钢的综合力学性能产生较小的影响。研究结果表明，钢产品中将0重量百分含量控制在0.0040以上且不超过0.0100的范围内时，钢产品表现出良好的耐腐蚀性能，同时还具有较好的综合力学性能。本发明的低成本耐海水腐蚀钢将0重量百分含量控制在0.00400.0100的范围内，优选0.00500.0070的范围，既能够提高钢材的耐腐蚀性能，同时该钢还具有良好的综合力学性能。本发明是在保持普通碳钢成分和冶炼工艺的前体下，在脱氧工艺中控制钢中0重量百分含量维持在0.00400.0100的水平就能实现提高钢的耐海水腐蚀性能。同时，本发明通过优化钢的化学成分，不添加任何耐蚀合金成分，大幅度降低了耐海水腐蚀钢的生产成本。本发明的低成本耐海水腐蚀钢产品经在重量百分含量为3%的NaCl溶液中，温度45.5±0.5。C时，相对湿度〉70%RH的周浸试验检验，其耐蚀性与MARINER钢的耐蚀性相当(市售普通MARINER钢在NaCl溶液中周浸试验的平均腐蚀率为4.47g/m2.h)。并且，本发明钢的成分简单，杂质含量少，与现有的耐腐蚀钢技术相比，生产成本更低，有利于推广应用。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的低成本耐海水腐蚀钢作进一步详细说明实施例1低成本耐海水腐蚀钢的化学成分按重』P:0.013、S:0.016、Als:0.070、0:0.0050。该钢在NaCl溶液中经20天周浸试验MARINER钢的97.6%。实施例2低成本耐海水腐蚀钢的化学成分按重』P:0.010、S:0.011、Als:0.039、0:0.0040。该钢在NaCl溶液中的20天周浸试验MARINER钢的98.7%。实施例3低成本耐海水腐蚀钢的化学成分按重』P:0.030、S:0.019、Als:0.004、0:0.0061。该钢在NaCl溶液中经20天周浸试验MARINER钢的104%。实施例4低成本耐海水腐蚀钢的化学成分按重』P:0.030、S:0.020、Als:0.019、0:0.0100。该钢在NaCl溶液中经20天周浸试验MARINER钢的98%。实施例5低成本耐海水腐蚀钢的化学成分按重』P:0.030、S:0.019、Als:0.009、0:0.0070。该钢在NaCl溶液中经20天周浸试验:百分数计为C:0.06、Si:0.16、Mn:0.70、平均腐蚀率为4.58g/m2.h，耐蚀性相当于:百分数计为C:0.10、Si:0.22、Mn:0.75、平均腐蚀率为4.53g/m2.h，耐蚀性相当于:百分数计为C:0.07、Si:0.28、Mn:0.50、平均腐蚀率为4.28g/m2.h，耐蚀性相当于:百分数计为C:0.15、Si:0.40、Mn:0.98、平均腐蚀率为4.56g/m2.h，耐蚀性相当于:百分数计为C:0.15、Si:0.28、Mn:1.20、平均腐蚀率为4.52g/m2.h，耐蚀性相当于MARINER钢的98.9%。实施例6低成本耐海水腐蚀钢的化学成分按重量百分数计为C:0.07、Si:0.05、Mn:0.73、P:0.027、S:0.019、Als:0.004、0:0.0061。该钢在NaCl溶液中经20天周浸试验，平均腐蚀率为4.61g/m2.h，耐蚀性相当于MARINER钢的96.9%。对上述六个实施例产品的屈服强度Rel(MPa)、抗拉强度Rm(MPa)、延伸性A%、-2(TC抗冲击韧性等力学性能进行检测，结果见表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>通过表1的力学性能数据可以看出，所述实施例钢的屈服强度Rd均在350430Mpa之间，抗拉强度Rm均在420520Mpa之间，延性均在3036%之间，-20°C抗冲击韧性均在6080J范围，表明钢板具有良好的综合机械性能。权利要求一种低成本耐海水腐蚀钢，其特征在于，该钢的各化学成分按重量百分数计为C0.06～0.15、Si0.05～0.40、Mn0.50～1.20、P0.010～0.030、S≤0.020、Als0.004～0.070、O0.0040～0.0100。2.根据权利要求1所述低成本耐海水腐蚀钢，其特征在于，该钢的各化学成分按重量百分数计为C:0.060.15、Si:0.050.40、Mn:0.501.20、P:0.0100.030、S《0.020、Als:0.0040.070、0:0.00500.0070。全文摘要本发明公开了一种低成本耐海水腐蚀钢。该钢的化学成分按重量百分数计为C0.06～0.15、Si0.05～0.40、Mn0.50～1.20、P0.010～0.030、S≤0.020、Als0.004～0.070、O0.0040～0.0100。经试验验证，该钢具有优良的耐腐蚀性能，其化学成分简单，杂质含量少，与现有的耐腐蚀钢技术相比，生产成本更低，有利于推广应用。文档编号C22C38/06GK101787485SQ20101013707公开日2010年7月28日申请日期2010年3月30日优先权日2010年3月30日发明者刘建容,张万灵,汪福成,涂元强,石争鸣申请人:武汉钢铁(集团)公司