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CN108048758A - 一种户外用高强度防腐钢板及其加工工艺 - Google Patents

一种户外用高强度防腐钢板及其加工工艺 Download PDF

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CN108048758A
CN108048758A CN201711347202.3A CN201711347202A CN108048758A CN 108048758 A CN108048758 A CN 108048758A CN 201711347202 A CN201711347202 A CN 201711347202A CN 108048758 A CN108048758 A CN 108048758A
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outdoor high
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顾建强
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Suzhou Saiside Engineering Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种户外用高强度防腐钢板，涉及金属冶炼技术领域。其化学成分的质量百分比为：C：0.23‑0.38%、Co：1.24‑1.36%、Ni：0.91‑1.34%、Cr:4.12‑5.36%、Mo：0.86‑1.32%、Al：0.55‑0.57%、Ti：0.42‑0.78%、Si：0.13‑0.18%、Ge：0.09‑0.14%、W：0.13‑0.16%、Re：0.16‑0.21%、N：0.31‑0.34%、稀土元素：5.21‑5.89%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种户外用高强度防腐钢板的加工工艺，不仅有效提高了钢板的强度和韧性，同时还提高了钢板的耐腐蚀性能，从而有效地延长了钢板的使用寿命。

Description

一种户外用高强度防腐钢板及其加工工艺
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，特别是涉及一种户外用高强度防腐钢板及其加工工艺。
背景技术
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02％至2.11％之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分，可以说钢是现代社会的物质基础。
钢板目前被应用在各个领域，一般的钢板虽然具有良好的防火耐火性能，但是强度不够，而且在一些潮湿或者酸碱性环境中易发生腐蚀，防腐蚀性较差，从而极大地影响了钢材的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种户外用高强度防腐钢板及其加工工艺，不仅有效提高了钢板的强度和韧性，同时还提高了钢板的耐腐蚀性能，从而有效地延长了钢板的使用寿命。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种户外用高强度防腐钢板，其化学成分的质量百分比为：C：0.23-0.38％、Co：1.24-1.36％、Ni：0.91-1.34％、Cr:4.12-5.36％、Mo：0.86-1.32％、Al：0.55-0.57％、Ti：0.42-0.78％、Si：0.13-0.18％、Ge：0.09-0.14％、W：0.13-0.16％、Re：0.16-0.21％、N：0.31-0.34％、稀土元素：5.21-5.89％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分的质量百分比为：C：0.31％、Co：1.29％、Ni：1.16％、Cr:4.68％、Mo：1.15％、Al：0.56％、Ti：0.59％、Si：0.15％、Ge：0.12％、W：0.15％、Re：0.18％、N：0.33％、稀土元素：5.56％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种户外用高强度防腐钢板，稀土元素的组分质量百分比为La：14％、Pr：23％、Nd：16％、Sm：28％、Gd：6％，余量为Tb。
本发明还提供了一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，包括以下步骤：S1：将各金属原料置于电子束熔炼炉体内，调节电子束熔炼炉体内的真空度0.04～0.05Pa，电子枪体使电子束流轰击到原料上直至原料熔化成合金溶液，然后加入精炼剂，进行精炼除渣；
S2：将合金溶液入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢板坯料；
S3：将钢板坯料放入加热炉中加热至590-625℃，保温25-30min，然后通过喷雾冷却的方式将钢板坯料冷却至室温，再加热至830-875℃，保温1-2小时，然后通过水冷的方式将钢板坯料冷却至室温；
S4：将钢板坯料再次放入加热炉中，加热至980-1050℃，保温2-3小时，然后通过水冷和空冷结合的方式将钢板坯料冷却至室温；
S5：将钢板坯料加热至540-560℃，进行第一次回火，然后保温2-3小时，再通过水冷的方式将钢材冷却至390-400℃，然后空冷至室温，然后将钢板坯料加热至725-740℃，进行第二次回火，然后空冷至室温；
S6：将S4得到的钢板坯料置于酸液中进行酸洗，酸洗后将钢板坯料放入清水槽中，进行水洗，水洗后再将钢板坯料置于溶剂槽中，在溶剂中浸泡3-5分钟，然后取出，放置在烘干台上进行烘干处理，烘干后将钢板坯料置于融化的高温锌液中，使钢板坯料表面附着一层锌层，然后将钢板坯料取出，用压缩空气进行外吹；
S7：对钢板坯料进行清理，抛光打磨，然后用超声波无损探伤仪检测钢材内部是否有裂痕，检验合格的为成品，入库。
前所述的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，S6中酸液为盐酸水溶液。
前所述的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，S6中溶剂为氯化锌、氯化铵的混合水溶液。
前所述的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，S6中锌液的温度为445-455℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中，在原料中加入C和W，在高温熔炼时可以形成碳化钨，碳化钨硬度与金刚石相仿，且耐磨性强，可提高钢板的强度与耐磨性能；加入了Ti、Nb等可细化晶粒的元素，在冶炼时可细化原料中的晶粒，从而提高了钢板的强度与韧性；Co、Mo、Cr、Ti可提高马氏体回火抗力，抑制位错亚结构回复；Ni能提高Fe基体的韧性和强度，稀土元素可以组织腐蚀介质与钢板的相互作用，还可以增加钢板的延展性，消除钢材中因氢气引起的气泡，同时减少钢板成型时的裂纹；
(2)本发明中，采用电子束熔炼合金，极大地降低合金熔炼过程中O、N、S等有害杂质元素，从降低有害元素的含量角度提高合金的纯净度，从而提高钢板的强度；
(3)本发明中，对钢材进行热处理时按照退火-淬火-两次回火的方式进行，使奥氏体形成的珠光体组织更为均匀，避免形成不完全相同的组织，使钢材获得更高的强度与韧性；
(4)本发明中，对热处理后的钢板进行热镀锌处理，钢板在浸入熔融的锌液中时，先在界面上形成锌与α铁固熔体，当锌在固熔体中达到饱和后，铁锌两种元素原子互相扩散，扩散到铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，当钢板从锌液中移出时表面形成纯锌层，使钢板具有优异的耐腐蚀性能。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供的一种户外用高强度防腐钢板，其化学成分的质量百分比为：C：0.23％、Co：1.24％、Ni：0.91％、Cr:4.12％、Mo：0.86％、Al：0.55％、Ti：0.42％、Si：0.13％、Ge：0.09％、W：0.13％、Re：0.16％、N：0.31％、稀土元素：5.21％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，稀土元素的组分质量百分比为La：14％、Pr：23％、Nd：16％、Sm：28％、Gd：6％，余量为Tb。
本实施例提供的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各金属原料置于电子束熔炼炉体内，调节电子束熔炼炉体内的真空度0.04Pa，电子枪体使电子束流轰击到原料上直至原料熔化成合金溶液，然后加入精炼剂，进行精炼除渣；
S2：将合金溶液入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢板坯料；
S3：将钢板坯料放入加热炉中加热至590℃，保温25min，然后通过喷雾冷却的方式将钢板坯料冷却至室温，再加热至830℃，保温1小时，然后通过水冷的方式将钢板坯料冷却至室温；
S4：将钢板坯料再次放入加热炉中，加热至980℃，保温2小时，然后通过水冷和空冷结合的方式将钢板坯料冷却至室温；
S5：将钢板坯料加热至540℃，进行第一次回火，然后保温2小时，再通过水冷的方式将钢材冷却至390℃，然后空冷至室温，然后将钢板坯料加热至725℃，进行第二次回火，然后空冷至室温；
S6：将S4得到的钢板坯料置于盐酸水溶液中进行酸洗，其中，盐酸水溶液中盐酸的含量为15％，酸洗后将钢板坯料放入清水槽中，进行水洗，水洗后再将钢板坯料置于溶剂槽中，在氯化锌、氯化铵的混合水溶液中浸泡3分钟，然后取出，放置在烘干台上进行烘干处理，烘干后将钢板坯料置于融化的高温锌液中，使钢板坯料表面附着一层锌层，然后将钢板坯料取出，用压缩空气进行外吹，锌液的温度为445℃；
S7：对钢板坯料进行清理，抛光打磨，然后用超声波无损探伤仪检测钢材内部是否有裂痕，检验合格的为成品，入库。
实施例2
本实施例提供的一种户外用高强度防腐钢板，其化学成分的质量百分比为：C：0.38％、Co：1.36％、Ni：1.34％、Cr:5.36％、Mo：1.32％、Al：0.57％、Ti：0.78％、Si：0.18％、Ge：0.14％、W：0.16％、Re：0.21％、N：0.34％、稀土元素：5.89％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，稀土元素的组分质量百分比为La：14％、Pr：23％、Nd：16％、Sm：28％、Gd：6％，余量为Tb。
本实施例提供的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各金属原料置于电子束熔炼炉体内，调节电子束熔炼炉体内的真空度0.05Pa，电子枪体使电子束流轰击到原料上直至原料熔化成合金溶液，然后加入精炼剂，进行精炼除渣；
S2：将合金溶液入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢板坯料；
S3：将钢板坯料放入加热炉中加热至625℃，保温30min，然后通过喷雾冷却的方式将钢板坯料冷却至室温，再加热至875℃，保温2小时，然后通过水冷的方式将钢板坯料冷却至室温；
S4：将钢板坯料再次放入加热炉中，加热至1050℃，保温3小时，然后通过水冷和空冷结合的方式将钢板坯料冷却至室温；
S5：将钢板坯料加热至560℃，进行第一次回火，然后保温3小时，再通过水冷的方式将钢材冷却至400℃，然后空冷至室温，然后将钢板坯料加热至740℃，进行第二次回火，然后空冷至室温；
S6：将S4得到的钢板坯料置于盐酸水溶液中进行酸洗，其中，盐酸水溶液中盐酸的含量为18％，酸洗后将钢板坯料放入清水槽中，进行水洗，水洗后再将钢板坯料置于溶剂槽中，在氯化锌、氯化铵的混合水溶液中浸泡5分钟，然后取出，放置在烘干台上进行烘干处理，烘干后将钢板坯料置于融化的高温锌液中，使钢板坯料表面附着一层锌层，然后将钢板坯料取出，用压缩空气进行外吹，锌液的温度为455℃；
S7：对钢板坯料进行清理，抛光打磨，然后用超声波无损探伤仪检测钢材内部是否有裂痕，检验合格的为成品，入库。
实施例3
本实施例提供的一种户外用高强度防腐钢板，其化学成分的质量百分比为：C：0.31％、Co：1.29％、Ni：1.16％、Cr:4.68％、Mo：1.15％、Al：0.56％、Ti：0.59％、Si：0.15％、Ge：0.12％、W：0.15％、Re：0.18％、N：0.33％、稀土元素：5.56％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，稀土元素的组分质量百分比为La：14％、Pr：23％、Nd：16％、Sm：28％、Gd：6％，余量为Tb。
本实施例提供的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各金属原料置于电子束熔炼炉体内，调节电子束熔炼炉体内的真空度0.045Pa，电子枪体使电子束流轰击到原料上直至原料熔化成合金溶液，然后加入精炼剂，进行精炼除渣；
S2：将合金溶液入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢板坯料；
S3：将钢板坯料放入加热炉中加热至605℃，保温28min，然后通过喷雾冷却的方式将钢板坯料冷却至室温，再加热至855℃，保温1.5小时，然后通过水冷的方式将钢板坯料冷却至室温；
S4：将钢板坯料再次放入加热炉中，加热至1015℃，保温2.5小时，然后通过水冷和空冷结合的方式将钢板坯料冷却至室温；
S5：将钢板坯料加热至550℃，进行第一次回火，然后保温2.5小时，再通过水冷的方式将钢材冷却至395℃，然后空冷至室温，然后将钢板坯料加热至730℃，进行第二次回火，然后空冷至室温；
S6：将S4得到的钢板坯料置于盐酸水溶液中进行酸洗，其中，盐酸水溶液中盐酸的含量为17％，酸洗后将钢板坯料放入清水槽中，进行水洗，水洗后再将钢板坯料置于溶剂槽中，在氯化锌、氯化铵的混合水溶液中浸泡4分钟，然后取出，放置在烘干台上进行烘干处理，烘干后将钢板坯料置于融化的高温锌液中，使钢板坯料表面附着一层锌层，然后将钢板坯料取出，用压缩空气进行外吹，锌液的温度为450℃；
S7：对钢板坯料进行清理，抛光打磨，然后用超声波无损探伤仪检测钢材内部是否有裂痕，检验合格的为成品，入库。
将普通钢板作为对比例，将实施例1～实施例3与对比例进行性能对比试验，各项性能按国标进行测定，试验条件及其他实验材料均相同，测试结果如表1所示：
试验项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
布氏硬度/HB 261 253 276 239
抗拉强度/MPa 658 661 686 624
断面收缩率/％ 24.3 25.2 27.5 22.3
年腐蚀深度 0.04 0.05 0.03 0.06
表1
由表1可以看出，与普通钢材相比，本发明制备的户外用高强度防腐钢板，不仅硬度更高，抗拉强度更大，而且端面收缩率更大，同时年腐蚀深度更小，由此可见，本发明制备的户外用高强度防腐钢板，不仅有效提高了钢板的强度和韧性，同时还提高了钢板的耐腐蚀性能，从而有效地延长了钢板的使用寿命。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种户外用高强度防腐钢板，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.23-0.38%、Co：1.24-1.36%、Ni：0.91-1.34%、Cr:4.12-5.36%、Mo：0.86-1.32%、Al：0.55-0.57%、Ti：0.42-0.78%、Si：0.13-0.18%、Ge：0.09-0.14%、W：0.13-0.16%、Re：0.16-0.21%、N：0.31-0.34%、稀土元素：5.21-5.89%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种户外用高强度防腐钢板，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.31%、Co：1.29%、Ni：1.16%、Cr:4.68%、Mo：1.15%、Al：0.56%、Ti：0.59%、Si：0.15%、Ge：0.12%、W：0.15%、Re：0.18%、N：0.33%、稀土元素：5.56%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种户外用高强度防腐钢板，其特征在于：所述稀土元素的组分质量百分比为La：14%、Pr：23%、Nd：16%、Sm：28%、Gd：6%，余量为Tb。
4.一种如权利要求1所述的户外用高强度防腐钢板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将各金属原料置于电子束熔炼炉体内，调节电子束熔炼炉体内的真空度0.04～0.05Pa，电子枪体使电子束流轰击到原料上直至原料熔化成合金溶液，然后加入精炼剂，进行精炼除渣；
S2：将合金溶液入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢板坯料；
S3：将钢板坯料放入加热炉中加热至590-625℃，保温25-30min，然后通过喷雾冷却的方式将钢板坯料冷却至室温，再加热至830-875℃，保温1-2小时，然后通过水冷的方式将钢板坯料冷却至室温；
S4：将钢板坯料再次放入加热炉中，加热至980-1050℃，保温2-3小时，然后通过水冷和空冷结合的方式将钢板坯料冷却至室温；
S5：将钢板坯料加热至540-560℃，进行第一次回火，然后保温2-3小时，再通过水冷的方式将钢材冷却至390-400℃，然后空冷至室温，然后将钢板坯料加热至725-740℃，进行第二次回火，然后空冷至室温；
S6：将S4得到的钢板坯料置于酸液中进行酸洗，酸洗后将钢板坯料放入清水槽中，进行水洗，水洗后再将钢板坯料置于溶剂槽中，在溶剂中浸泡3-5分钟，然后取出，放置在烘干台上进行烘干处理，烘干后将钢板坯料置于融化的高温锌液中，使钢板坯料表面附着一层锌层，然后将钢板坯料取出，用压缩空气进行外吹；
S7：对钢板坯料进行清理，抛光打磨，然后用超声波无损探伤仪检测钢材内部是否有裂痕，检验合格的为成品，入库。
5.根据权利要求4所述的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，其特征在于：所述S6中酸液为盐酸水溶液。
6.根据权利要求4所述的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，其特征在于：所述S6中溶剂为氯化锌、氯化铵的混合水溶液。
7.根据权利要求4所述的一种户外用高强度防腐钢板的制备方法，其特征在于：所述S6中锌液的温度为445-455℃。
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