高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼及其制造方法，該耐腐蝕鋼的化學(xué)成分重量百分比為C：0.07-0.12％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.4-0.6％，Cr：0.5-0.7％，Ni：0.1-0.3％，Cu：0.25-0.45，Al：0.008-0.025％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余為Fe。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化鋼的成分設(shè)計(jì)，使得各元素之間產(chǎn)生協(xié)同作用，在保證鋼的韌性以及焊接性能的前提下，提高鋼的強(qiáng)度，提高鋼的耐腐蝕性能。
【專利說(shuō)明】高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低合金鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腐蝕是高爐煤氣管道的一種常見(jiàn)現(xiàn)象，近幾年，高爐煤氣凈化系統(tǒng)投運(yùn)干法除塵、TRT發(fā)電后，后部管道煤氣冷凝水呈現(xiàn)強(qiáng)酸性，管道設(shè)施均出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，存在巨大的安全隱患。高爐煤氣管道腐蝕主要是酸性露點(diǎn)腐蝕，高爐煤氣成分包括n2、co、co2、so2以及塵粒(包括Cl-、CO32'SO32'Fe3+等)，其中氣體中C02、S02均為酸性氣體，塵粒中CaCl2、FeCl3等均為強(qiáng)酸弱堿鹽。這些酸性氣 體和酸性鹽在高爐煤氣降溫后溶解到煤氣冷凝水中，該酸性溶液伴隨氣流到后部管道設(shè)施造成腐蝕。目前，眾多鋼廠均采取了不同的措施預(yù)防、控制腐蝕。較典型的控制手段有以下幾種:
[0003](I)酸堿中和法，即在管道噴淋NaOH溶液控制煤氣冷凝水酸性腐蝕，其優(yōu)點(diǎn)是煤氣酸性控制較好，缺點(diǎn)是占用場(chǎng)地，堿液制備和輸送系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，維護(hù)工作量大。
[0004](2)管道內(nèi)壁涂防腐層，即在管道內(nèi)壁噴涂防腐層，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備設(shè)施沒(méi)有專用場(chǎng)地，節(jié)約空間，日常設(shè)備維護(hù)工作量小，缺點(diǎn)是該防腐措施屬被動(dòng)型，不能根本解決煤氣腐蝕，未噴涂區(qū)域還存在煤氣酸性的腐蝕。
[0005](3)原燃料控制，即減少入爐原燃料S、Cl含量，從源頭上消除或減少高爐煤氣中酸性組分，其優(yōu)點(diǎn)是不存在設(shè)備、設(shè)施投入，但原燃料的控制極易造成原燃料的成本升高，也有可能影響高爐爐況，不利于生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]以上幾種方法設(shè)備成本或維護(hù)成本較高，均不能從根本上解決和控制高爐煤氣管道的腐蝕問(wèn)題，目前普遍用于煤氣管道制造的鋼鐵材料已不能滿足高爐煤氣管道的耐腐蝕要求，這就要求有能適應(yīng)高爐煤氣環(huán)境的新型耐腐蝕鋼。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有高爐煤氣管道腐蝕且不易維護(hù)的問(wèn)題。
[0009]( 二 )技術(shù)方案
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼及其制造方法，以滿足高爐煤氣管道用鋼的需求。
[0011]本發(fā)明所涉及的高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼，其化學(xué)成分重量百分比為:c:0.07-0.12 %, Si:0.1-0.3 %, Mn:0.4-0.6 %, Cr:0.5-0.7 %，N1:0.1-0.3 %, Cu:
0.25-0.45，Al:0.008-0.025%, P ( 0.025%, S ≤ 0.015%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
[0012]本發(fā)明所涉及高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼的制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、二次精煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉和二次精煉，連續(xù)澆鑄成板坯，上述板坯加熱到1150-1250°C，采用二階段控制軋制，累計(jì)壓下量不低于65%，終軋溫度控制在840-880°C，再經(jīng)過(guò)層流冷卻卷曲成卷，冷卻速度5-12°C /S，終冷溫度控制在620-660°C。
[0013](三)有益效果
[0014]本發(fā)明的高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼及其制造方法，通過(guò)優(yōu)化鋼的成分設(shè)計(jì)，使得各元素之間產(chǎn)生協(xié)同作用，在保證鋼的韌性以及焊接性能的前提下，提高鋼的強(qiáng)度，提高鋼的耐腐蝕性能。本發(fā)明對(duì)制造工藝無(wú)特別要求，采用常規(guī)鋼材的制造工藝即可，可結(jié)合力學(xué)性能要求采用靈活的軋制及冷卻工藝，降低了制造難度及成本，同時(shí)使得耐腐蝕鋼達(dá)到優(yōu)異的拉伸和屈服性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0016]本發(fā)明提供了一種高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼，其化學(xué)成分重量百分比為:C:
0.07-0.12%,Si:0.1-03%, Mn:0.4-0.6%, Cr:0.5-0.7%,N1:0.1-0.3%, Cu:0.25-0.45，Al:0.008-0.025%, P ( 0.025%, S ≤ 0.015%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
[0017]上述高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼的制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、二次精煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻，其特征在于:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉和二次精煉，連續(xù)澆鑄成板坯，上述板坯加熱到1150-1250°c，采用二階段控制軋制，累計(jì)壓下量不低于65 %，終軋溫度控制在840-880°C，再經(jīng)過(guò)層流冷卻卷曲成卷，冷卻速度5-12°C /S，終冷溫度控制在620-660°C。
[0018]本發(fā)明的高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼鋼中各合金成分作用機(jī)理:C是鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，但當(dāng)C含量超過(guò)一定量時(shí)鋼材焊接性能惡化，從產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性和焊接性能角度考慮，C含量控制在0.07-0.12%。
[0019]Si是煉鋼過(guò)程中脫氧所必要的元素，也能提高鋼的強(qiáng)度，但假如大量的硅會(huì)降低母材及焊接部位的韌性和耐腐蝕性，所以將其含量控制在0.1-0.3%。
[0020]Mn是保證鋼的強(qiáng)度和韌性的必要元素，Mn能與S結(jié)合形成MnS，避免晶界處形成FeS導(dǎo)致的熱裂紋，同時(shí)Mn也是良好的脫氧劑，Mn含量低于0.20%，很難保證上述效果，若Mn元素太高則會(huì)加重鑄坯偏析和惡化焊接性能，因此Mn含量應(yīng)該控制在0.4-0.6%。
[0021]Cr能提高鋼的強(qiáng)度、硬度，但同時(shí)降低塑形和韌性，Cr隨著氧化進(jìn)行在鋼表面形成致密的Cr203層，可抑制酸性腐蝕環(huán)境下的陰離子侵入，從而減少Cl-等陰離子在鋼表面的富集，顯著提高其耐腐蝕性和抗氧化性。從成本、性能和耐腐蝕效果方面考慮，添加Cr的含量范圍為0.5-0.7%。
[0022]Ni可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性，提高材料的低溫韌性，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度，還可以改善Cu在鋼中引起的熱脆性，改善鋼的加工性和可焊性，同時(shí)還可以提高鋼的抗腐蝕能力，Ni加入量過(guò)低，效果不明顯，加入量過(guò)高則顯著增加成本，因此，本發(fā)明鋼中Ni 含量為 0.1-0.3%o
[0023]Cu能在腐蝕介質(zhì)中，與Cr、Ni等元素在表面氧化層下形成富集層，隨著時(shí)間的推移，表層變?yōu)橛谰眯缘姆冷P膜，所以Cu能顯著提高鋼在鹽酸和硫酸中的耐腐蝕性，進(jìn)一步改善鋼的耐點(diǎn)蝕性。
[0024]Al作為本發(fā)明必須添加的脫氧、固氮和細(xì)化晶粒元素，添加含量在0.008%以上，但含量過(guò)高時(shí)易產(chǎn)生鑄坯熱裂紋，形成大量夾雜，同時(shí)鋼的韌性降低，因此Al含量范圍為0.008-0.025%。
[0025]P和S等雜質(zhì)元素，為提高韌性和耐蝕性，要盡量降低其含量。
[0026]上述高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼的制造方法技術(shù)方案說(shuō)明如下:
[0027](I)通過(guò)轉(zhuǎn)爐調(diào)整鋼的5個(gè)主要元素C、S1、Mn、P、S的含量至本發(fā)明范圍內(nèi)，并根據(jù)要求添加相應(yīng)合金進(jìn)行脫氧合金化。
[0028](2)轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水通過(guò)精煉爐進(jìn)行二次精煉，過(guò)程全程底吹氬，進(jìn)一步降低O、S、
非金屬夾雜等有害雜質(zhì)含量。
[0029](3)將上述鋼通過(guò)連鑄工藝制成板坯，之后在進(jìn)加熱爐加熱板坯。
[0030](4)將上述鋼板坯加熱到不低于1150°C但不高于1250°C的溫度，在低于1100°C的溫度不足以讓合金元素完全溶解到奧氏體中，不能保證熱軋所需的終軋溫度，另一方面，在高于1250°C的溫度會(huì)是奧氏體晶粒粗化，將降低鋼的韌性。同時(shí)采用高溫快燒的加熱制度，加快升溫速度，縮短保溫時(shí)間，減少表面氧化，防止銅在晶界及鋼坯表面的富集。
[0031](5)從滿足高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼的力學(xué)性能要求考慮，選擇合適的工藝熱軋，采用1150-980°C奧氏體再結(jié)晶區(qū)和920-820°C未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制，并保證兩階段軋制累計(jì)壓下量不低于65%，終軋溫度控制在840-880°C。
[0032](6)熱軋后根據(jù)厚度規(guī)格及力學(xué)性能要求不同，冷卻速度控制在5_12°C /s，終冷溫度控制在620-660°C
[0033]以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
[0034]將鐵水及廢鋼在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，出鋼后加入合金調(diào)整成分，然后鋼水送鋼包二次精煉，調(diào)整化學(xué)成分如表1實(shí)施例1-5所示各鋼成分，鋼水經(jīng)連鑄制造成180 X IOlOmm斷面板坯，將這些板坯加熱至120(TC，進(jìn)行粗軋和精軋，終軋溫度840-88(TC，軋制后經(jīng)層流冷卻，終冷溫度為620-660°C，制成厚度分別為6mm、8mm、10mm的鋼板，其力學(xué)性能對(duì)應(yīng)表2實(shí)施例1-5所示。
[0035]表1鋼化學(xué)成分
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼，其特征在于，其化學(xué)成分重量百分比為:C:0.07-0.12 %, Si:0.1-0.3 %, Mn:0.4-0.6 %, Cr:0.5-0.7 %，N1:0.1-0.3 %, Cu:0.25-0.45，Al:0.008-0.025%, P ≤ 0.025%, S ≤ .0.015%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼，其特征在于，其化學(xué)成分重量百分比為:C:0.09%, Si:0.215%, Mn:0.509%, Cr:0.566%, N1:0.186%, Cu:0.277%, Al:0.023%, P ≤0.020%, S:0.007%。
3.如權(quán)利要求1所述的高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼，其特征在于，C:0.084%，Si:0.204%, Mn:0.501%, Cr:0.605%, Ni:0.162%, Cu:0.285%, Al:0.022%, P:0.014%, S:0.011%。
4.如權(quán)利要求1所述的高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼，其特征在于，C:0.070%, Si:0.162%, Mn:0.467%, Cr:0.526%, Ni:0.163%, Cu:0.272%, Al:0.021%, P:0.017%, S:0.007%。
5.一種高爐煤氣管道用耐腐蝕鋼的制造方法，其特征在于，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、二次精煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻，其特征在于:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉和二次精煉，連續(xù)澆鑄成板坯，上述板坯加熱到1150-1250°C，采用二階段控制軋制，累計(jì)壓下量不低于65%，終軋溫度控制在840-880°C，再經(jīng)過(guò)層流冷卻卷曲成卷，冷卻速度5-12°C /S，終冷溫度控制在620_660°C。
【文檔編號(hào)】C22C38/42GK103924159SQ201410176068
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】顧鳳義, 張震, 雷敬武, 程飛 申請(qǐng)人:遷安軋一鋼鐵集團(tuán)有限公司