專利名稱：耐淡水腐蝕的熱軋u型鋼板樁用鋼及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼板樁用鋼及其生產方法，具體屬于耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼及其生產方法。
背景技術：
鋼板樁作為一種新型環保建筑鋼材，在國外廣泛應用于碼頭、提防護岸、擋土墻、 船塢、斷流、建橋圍堰等工程中。鋼板樁的基本結構一是鋼制板樁，二是兩邊系接頭結構， 三是在地里或水中構成墻壁。由于它的特殊結構，因而具有獨特的優點高強度、輕型、隔 水性能好；耐久性強，使用壽命達到20-50年；可重復使用，一般可使用3-5次；環保效果 顯著，在施工中可大大減少取土量和混凝土的使用量，有效保護土地資源；具有較強的救災 搶險的功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙的搶險救災中，見效特別快；施工簡單，工期縮 短，建設費用較省。當鋼板樁在湖泊、河流等淡水中使用時，將面臨淡水腐蝕的問題。我國是一個淡 水資源短缺的國家，但目前淡水水體受到的污染程度之深、范圍之廣，已經成為眾多環境問 題中的一個突出問題。全國七大水系普遍受到污染，城市內湖中氮、磷污染較重，水質普遍 較差，污染淡水水體已成為我國一種典型而普遍的水環境。淡水水體是金屬材料服役的重 要場所，淡水水體遭受污染后，服役環境發生改變，必然帶來金屬材料腐蝕行為與規律的變 化。大量工業廢水和生活污水排人河道及湖泊，使地表水系遭到嚴重污染，生態環境惡化， 水體中酸、堿、鹽及某些有機物等腐蝕性強的污染物質增加，加快了金屬材料的腐蝕速度， 因此，有必要開發一種耐淡水腐蝕熱軋U型鋼板樁，以減少由于淡水腐蝕所帶來的損失。在公開的標準BS EN 1993-5 :2007、美標 A 572/A 572M-07、JIS A 5528 :2006 和 中國國家標準GB/T 20933-2007沒有提到淡水腐蝕的問題。在本發明前，國內外所公開的 專利均沒有涉及到淡水腐蝕的問題。
發明內容
本發明的目的在于解決上述在此技術領域用鋼存在的不足，提供一種在湖泊、河 流等淡水中使用，耐久性強，使用壽命長，并能重復使用的具有耐淡水腐蝕性能的熱軋U型 鋼板樁用鋼及其生產方法。實現上述目的的技術措施耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 10 0. 30%,MnO. 80 1. 80%,Si 0. 10 0. 245%,P 0. 022 0. 15%,S 彡 0. 02%、鑭系元素 0. 01 0. 15%，其余為Fe及不可避免的雜質。其在于P的重量百分比為0.03 0.1%。其在于鑭系元素的重量百分比為0. 02 0. 12%。生產耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1660°C ；
2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在15 45分鐘；在轉爐精煉開始后20 30 分鐘內，按照5 10公斤/噸鋼加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1570 1585°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1150 1300°C ； 5)進行軋制控制開軋溫度在1120 1250°C，控制終軋溫度在850 980°C。本發明中各合金元素的作用及機理C :C是決定鋼強度的主要元素，是形成珠光體的主要物質，碳化物在鋼中的形態 和多少決定鋼的硬度和強度，即隨著C含量的增加鋼的強度、硬度增加，而鋼的塑性和韌性 下降。所以C含量不宜太高，而碳是提高強度最有效的元素，C含量不宜過低。因此，將C含 量控制在0. 10 0. 30%范圍內。Mn :Mn主要固溶于鐵素體中以提高材料的強度，其又是良好的脫氧劑和脫硫劑， 含有一定量的錳可以消除或減弱鋼因硫引起的脆性，從而改善鋼的加工性能。但當錳含量 較高時，有使鋼晶粒粗化的傾向，冶煉澆鑄和軋后冷卻不當時，容易使鋼產生白點，因此Mn 含量不易太高。故Mn含量控制在0.8 1.8%范圍內。Si :Si在鋼中不形成碳化物，是以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中，顯著 提高鋼的彈性極限，故Si含量不宜過高，故將其控制在0. 10 0. 245%范圍內。P =P是對抗淡水腐蝕性能有利元素，P是陽極去極化劑，鋼中加入P后可以促進鋼 的均勻溶解，有助于在鋼表面形成均勻的a-FeOOH銹層，阻止進一步腐蝕。此外P能夠提 高低溫脆性轉變溫度，使鋼的低溫沖擊性能大幅下降，因此含量不宜過高，故將P含量控制 0. 022 0. 15%范圍內。S :S是強烈的裂紋敏感性元素，因而應盡可能的低，S含量過高，會形成大量的 MnS,MnS在鋼液凝固時易在晶界析出，在熱軋時被軋成帶狀夾雜，降低了鋼材的延展性及韌 性，因此S含量越低越好，S含量控制在< 0. 020%。鑭系元素稀土元素有夾雜物變性和凈化鋼質的作用，變性后夾雜物特別是稀土 硫化物，在腐蝕過程中發生水解，改變鋼質表面微區PH值，對腐蝕有抑制作用，稀土含量超 過一定值才有作用，所以其含量不宜過低，但稀土含量過高會大量增加鋼中第二相數量，對 力學性能有不利影響，故將鑭系元素含量控制0. 010 0. 15%范圍內。研究結果表明磷和稀土是耐蝕性作用十分突出的合金元素，在淡水腐蝕的條件 下，鋼中的磷是陽極去極化劑，稀土元素是陰極沉淀型緩蝕劑。合金元素P和鑭系元素同時 加入后，能夠促進鋼表面穩定腐蝕產物的形成，使內銹層更加致密化，從而提高鋼的耐腐蝕 性能。此外，磷在鋼中起到固溶強化的作用，提高鋼的強度。在鋼中加入稀土可以凈化鋼 液和控制夾雜物的形態，使之球化，從而提高鋼的塑性及耐蝕性能。合金元素P和鑭系元素 的同時加入，使鋼的綜合性能得到提高。本發明耐淡水腐蝕性能好，在湖泊、河流等淡水中使用，耐久性強，使用壽命長，即 可達20 50年，并能重復使用，其生產工藝簡單，利于推廣。
具體實施例方式實施例1
耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 10%, Mn 0. 80%, Si 0. 10%, P 0.022%、S < 0.02%、鑭系元素0.01%，其余為Fe及不可避免的雜質。一種生產耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1650°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在15分鐘；在轉爐精煉開始后20分鐘時，按照 5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1570 1575°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1150 1170°C ；5)進行軋制控制開軋溫度在1120 1130°C，控制終軋溫度在850 860°C。 實施例2耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 18%, Mn
0.95%,Si 0. 14%, P 0.03%、S彡0.02%、鑭系元素0.02%，其余為Fe及不可避免的雜質。一種生產耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1655°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在20分鐘；在轉爐精煉開始后25分鐘時，按照
6.5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1572 1578°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1185 1190°C ；5)進行軋制控制開軋溫度在1150 1165°C，控制終軋溫度在880 890°C。實施例3耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 23%, Mn
1.2%,Si 0. 18%,P 0. 10%、S彡0.02%、鑭系元素0.08%，其余為Fe及不可避免的雜質。一種生產耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1655 1660°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在32分鐘；在轉爐精煉開始后28分鐘時，按照
7.5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1580°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1195 1230°C ；5)進行軋制控制開軋溫度在1180 1195°C，控制終軋溫度在900 910°C。實施例4耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 26%, Mn 1. 5%,Si 0. 21%,P 0. 12%,S彡0. 02%、鑭系元素0. 12%，其余為Fe及不可避免的雜質。一種生產耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1655°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在40分鐘；在轉爐精煉開始后26分鐘時，按照
8.5公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1580 1585°C，并電磁攪拌始終；
4)將連鑄坯加熱到1235 1260°C ；5)進行軋制控制開軋溫度在1200 1225°C，控制終軋溫度在920 945°C。實施例5耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 30%, Mn 1.80%, Si 0. 245%, P 0. 15%、S彡0.02%、鑭系元素0. 15%，其余為Fe及不可避免的雜質。一種生產耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1655 1660°C ； 2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在45分鐘；在轉爐精煉開始后30分鐘時，按照 10公斤/噸鋼一次性加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1580 1585°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1280 1300°C ；5)進行軋制控制開軋溫度在1235 1250°C，控制終軋溫度在965 980°C。上述實施例進行耐淡水腐蝕的試驗情況為周浸試驗，其浸試條件見表1，試驗溶液見表2，周浸及力學性能檢測試驗結果 見表3。表1周浸試驗條件
T2375-93 96其是在模擬材料在淡水中的腐蝕行為，采用腐蝕速度來表征耐腐蝕能力，腐蝕速 度采用失重法計算，腐蝕速度越低，其耐腐蝕能力越強。注試驗循環周期為60分鐘，其中浸潤時間12士 1. 5分鐘。表2試驗溶液情況 表3 產品的力學性能及周浸試驗結果
權利要求
耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0.10～0.30％、Mn 0.80～1.80％、Si 0.10～0.245％、P 0.022～0.15％、S≤0.02％、鑭系元素0.01～0.15％，其余為Fe及不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其特征在于P的重量百分 比為0. 03 0. 1%。
3.如權利要求1所述的耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼，其特征在于鑭系元素的 重量百分比為0. 02 0. 12%。
4.一種生產權利要求1所述的耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1660°C；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在15 45分鐘；在轉爐精煉開始后20 30分鐘 內，按照5 10公斤/噸鋼加入Al塊；3)進行連鑄控制澆鑄溫度在1570 1585°C，并電磁攪拌始終；4)將連鑄坯加熱到1150 13000C；5)進行軋制控制開軋溫度在1120 1250°C，控制終軋溫度在850 980°C。
全文摘要
本發明涉及耐淡水腐蝕的熱軋U型鋼板樁用鋼及生產方法。其化學成分及重量百分比為C 0.10～0.30％、Mn 0.80～1.80％、Si 0.10～0.245％、P 0.022～0.15％、S≤0.02％、鑭系元素0.01～0.15％，其余為Fe及不可避免的雜質。其步驟冶煉；轉爐精煉控制其精煉時間在15～45分鐘；在轉爐精煉開始后20～30分鐘內加入A1塊；連鑄澆鑄溫度在1570～1585℃并攪拌；將鑄坯加熱到1150～1300℃；軋制控制開軋溫度在1120～1250℃，控制終軋溫度在850～980℃。本發明在湖泊、河流等淡水中使用耐淡水腐蝕性能好，并能重復使用，其生產工藝簡單。
文檔編號B21B37/74GK101845584SQ20101014770
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月9日 優先權日2010年4月9日
發明者任安超, 吉玉, 周劍華, 朱敏, 李立軍, 歐陽標, 韓斌 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司