一种煤气管道用高韧性耐酸钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种煤气管道用高韧性耐酸钢及其制造方法，成分为：C：0.04～0.06％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.70～0.90％；P：≤0.020％；S：≤0.008％；Cr：0.80～1.00％；Ni：0.10～0.25％；Cu：0.25～0.35％；Als：0.020～0.045％；Ti：0.015～0.040％；Sb：0.06～0.12％；余量为Fe及不可避免的夹杂。与现有技术相比，本发明专利技术提供的煤气管道用高韧性耐酸钢，具有优良的低温冲击韧性和耐酸性腐蚀性能。

A high toughness acid resistant steel for gas pipeline and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种煤气管道用高韧性耐酸钢及其制造方法
本专利技术属于钢铁材料及其制造领域，具体涉及一种煤气管道用高韧性耐酸钢及其制造方法。
技术介绍
工厂高炉煤气输送管道通常采用普通碳钢，高炉燃料中含有的硫经燃烧分解成二氧化硫和三氧化硫，在露点温度与水蒸气结合变成硫酸，对高炉煤气管道具有强烈的腐蚀作用，使得煤气泄漏等事故的风险升高，高炉管道的使用寿命降低，维修工作量大。另外，考虑到部分煤气输送管道在极寒条件下服役，譬如我国的东北地区，要求制管材料具有良好的低温韧性。因此研发煤气管道用高韧性耐酸钢板对提高煤气管道的使用寿命，降低后期维护成本，保证煤气输送的安全性具有重要的意义，并具有巨大的市场空间。目前，国内关于耐硫酸露点腐蚀钢及其制造方法申报的专利已有多项。例如：2010年7月14日公开的，公开号为CN101775544A的专利公开了一种耐硫酸露点腐蚀钢KNS及其轧制方法，其化学成分为：C≤0.10％，Si：0.30％～0.40％，Mn：0.70％～0.80％，V：≤0.010％，Cu：0.20～0.30％，Cr：0.60％～0.90％，Ti：0.015％～0.025％，Sb：≤0.010％，S：≤0.020％，P：≤0.020％，其余为Fe及不可避免的不纯物。所得耐硫酸露点腐蚀钢耐腐蚀性能是普通钢Q195的5.3倍，是SPA-H的2.89倍，比普碳钢和耐候钢有更优良的耐硫酸腐蚀性能。但是低温韧性达不到要求，无法保证极寒条件下服役的安全性。2015年5月20日公开的，公开号为CN104630657A公开了一种耐磨耐硫酸露点腐蚀热连轧钢，其特征是各种成分的质量百分比为：C：0.10％～0.20％，Si：0.10％～0.35％，Mn：1.0％～1.8％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cu：0.2％～0.5％，Sb：0.04％～0.10％，Ti：0.01％～0.06％，Nb：0.01％～0.03％，余量为Fe。成分设计中没有添加镍元素，而是以锑元素替代镍元素，锑与铜元素结合可显著提高钢种的耐硫酸腐蚀性能，但是低温韧性达不到要求，无法保证极寒条件下服役的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤气管道用高韧性耐酸钢，优化成分设计，具有良好的低温韧性、耐酸性腐蚀性能，主要应用于煤气管道，还可拓展应用至具有耐酸性腐蚀要求的其他领域。本专利技术另一目的在于提供一种煤气管道用高韧性耐酸钢的制造方法。本专利技术具体技术方案如下：一种煤气管道用高韧性耐酸钢，包括以下质量百分比的元素：C：0.04～0.06％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.70～0.90％；P：≤0.020％；S：≤0.008％；Cr：0.80～1.00％；Ni：0.10～0.25％；Cu：0.25～0.35％；Als：0.020～0.045％；Ti：0.015～0.040％；Sb：0.06～0.12％；余量为Fe及不可避免的夹杂。进一步的，所述煤气管道用高韧性耐酸钢所含元素满足耐候指数I≥6.0的要求：参照美国材料与试验协会标准ASTMG101-01中修正的Legault-Leckie公式计算该钢种的耐候指数I，I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)-7.29(％Cu)×(％Ni)-9.10(％Ni)×(％P)-33.39(％Cu)2≥6.0。本专利技术提供的一种煤气管道用高韧性耐酸钢的制造方法，包括以下工艺流程：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→连铸→板坯加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取。进一步的，铁水预处理深脱硫至[S]≤0.008％；精炼采用LF炉处理，降低非金属夹杂物含量，提高钢水洁净度。为保证连铸过程的流程顺畅和铸坯的质量良好，钢水浇铸全流程采用专用保护渣保护浇铸，所述连铸板坯的厚度为230mm。板坯在加热炉中进行加热，加热温度为1200℃～1250℃，板坯出炉后粗轧和精轧。粗轧阶段采用2架四辊可逆式轧机在奥氏体再结晶区进行往返轧制。精轧采用7架四辊轧机连轧，入口温度≤1030℃，精轧终轧温度为850～890℃，结束后进行层流控制冷却、卷取，卷取温度控制在550～640℃，热轧卷空冷至室温。按上述方法生产的钢板，金相组织为铁素体+珠光体，铁素体晶粒度为10～12级。C含量过高会使贝氏体转变区右移，并与Cr共同作用促进第二相的析出，Mn含量过高会导致形成大尺寸的晶粒和成分的偏析，过高的C和Mn含量都不利于提高材料的韧性，因而本专利技术采用低C低Mn的合金成分设计。区别于传统的Cu-P-Cr-Ni系耐候钢，成分设计时将P含量控制在0.020％以下，从而降低P元素在晶界偏析对钢材低温韧性的不利影响。生产过程中采用的高品质洁净钢冶炼工艺控制技术，将S含量控制在0.008％以下，炉外精炼提高钢水纯净度，钢水浇铸全流程采用专用保护渣保护浇铸，避免钢水被二次氧化，减少钢水中非金属夹杂物含量，提高其塑韧性。通过上述的工艺步骤使得本专利技术具有良好的低温韧性。通过合理的Cu、Cr和Ni元素匹配，并添加提高钢板耐酸性的合金元素Sb，提高其耐酸性腐蚀性能。采用550～640℃卷取使得钢板的显微组织为铁素体+珠光体。本专利技术钢板的力学性能：屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥470MPa，延伸率≥25％，-40℃横向夏比V型冲击功KV2＞300J(试样尺寸：10mm×10mm×55mm)，具有优良的强韧性匹配。本专利技术钢板具有良好的耐酸性腐蚀性能：按照JB/T7901《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》规定的试验方法，在温度20℃、硫酸浓度20％、全浸24h条件下，腐蚀速率为1.00～1.05mm/a，相对于Q235B腐蚀速率约为15.48％。本专利技术提供的煤气管道用高韧性耐酸钢，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥470MPa，延伸率≥25％，-40℃横向夏比V型缺口冲击功＞300J(试样尺寸：10mm×10mm×55mm)；按照JB/T7901规定的试验方法，在温度20℃、硫酸浓度20％、全浸24h条件下，腐蚀速率为1.00～1.05mm/a，具有优良的低温冲击韧性和耐酸性腐蚀性能。附图说明图1为本专利技术实施例3的金相组织，铁素体占比92.48％，珠光体7.52％。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。实施例1-实施例3一种煤气管道用高韧性耐酸钢，按照本专利技术提供的化学成分要求，铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→连铸→板坯加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取。具体包括：铁水预处理深脱硫至[S]≤0.008％；精炼采用LF炉处理，降低非金属夹杂物含量，提高钢水洁净度。为保证连铸过程的流程顺畅和铸坯的质量良好，钢水浇铸全流程采用专用保护渣保护浇铸，所述连铸板坯的厚度为230mm。板坯在加热炉中进行加热，加热温度为1200℃～1250℃，板坯出炉后粗轧和精轧。粗轧阶段采用2架四辊可逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤气管道用高韧性耐酸钢，其特征在于，所述煤气管道用高韧性耐酸钢包括以下质量百分比的元素：/nC：0.04～0.06％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.70～0.90％；P：≤0.020％；S：≤0.008％；Cr：0.80～1.00％；Ni：0.10～0.25％；Cu：0.25～0.35％；Als：0.020～0.045％；Ti：0.015～0.040％；Sb：0.06～0.12％；余量为Fe及不可避免的夹杂。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤气管道用高韧性耐酸钢，其特征在于，所述煤气管道用高韧性耐酸钢包括以下质量百分比的元素：
C：0.04～0.06％；Si：0.25％～0.50％；Mn：0.70～0.90％；P：≤0.020％；S：≤0.008％；Cr：0.80～1.00％；Ni：0.10～0.25％；Cu：0.25～0.35％；Als：0.020～0.045％；Ti：0.015～0.040％；Sb：0.06～0.12％；余量为Fe及不可避免的夹杂。


2.根据权利要求1所述的煤气管道用高韧性耐酸钢，其特征在于，所述煤气管道用高韧性耐酸钢所含元素满足耐候指数I≥6.0的要求。


3.一种权利要求1或2所述的煤气管道用高韧性耐酸钢的制造方法，包括以下工艺流程：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→连铸→板坯加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取。


4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，铁水预处理深脱硫至[S]≤0.008％。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭锐，胡学文，何博，张宜，王海波，石践，汪飞，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34