[发明专利]一种稀土耐蚀钢板及其制备方法

说明书

本发明属于冶金领域，具体涉及一种稀土耐蚀钢板及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种稀土耐蚀钢板，钢板的化学成分及质量百分比为：C：0.05～0.25％、Si：0.07～0.37％、Mn：0.90～1.65％、S：0.001～0.008％、P：0.003～0.015％、Al：0.015～0.055％、Cu：0.10～0.50％、Cr：0.20～0.50％、RE：0.01～0.05％、N：0.0010～0.0060％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。本发明提供的稀土耐蚀钢板，具有强度高、厚度薄、耐腐蚀性能良好和使用寿命长的特点。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种稀土耐蚀钢板及其制备方法。

背景技术

随着基础设施建设和厂房建筑的持续增加，钢结构建筑得到普及和持续发展，钢结构广泛应用于建筑、铁路、桥梁和住宅等方面。量大面广的普碳钢(占比约70％)和低合金钢(占比约20％)都面临着严重的易腐蚀问题。据统计我国每年因腐蚀造成的损失约占GDP的3-4％，损失巨大。钢铁腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有行业，尤其是基础设施用钢日复一日面对着大气腐蚀，如何以低成本显著提高建筑钢材耐大气腐蚀性能是开发和推广应用新型耐蚀钢的关键问题。

发明内容

本发明提供一种稀土耐蚀钢板及其制备方法，具有强度高、厚度薄、耐腐蚀性能良好和使用寿命长的特点。

本发明的技术方案如下：

一种稀土耐蚀钢板，钢板的化学成分及质量百分比为：C：0.05～0.25％、Si：0.07～0.37％、Mn：0.90～1.65％、S：0.001～0.008％、P：0.003～0.015％、Al：0.015～0.055％、Cu：0.10～0.50％、Cr：0.20～0.50％、RE：0.01～0.05％、N：0.0010～0.0060％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

上述稀土耐蚀钢板的制备方法，包括如下工序：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热→2300mm热连轧→控制冷却→卷取。

进一步地，所述的稀土耐蚀钢板的制备方法，所述加热工序的加热温度控制在1200～1260℃，保温时间控制在25分钟。

本发明的耐蚀性机理：通过研究稀土大原子向锈层和基体的界面处偏聚，使得钢表面形成锈层后，在靠近锈层的基体处形成了具有保护性的稀土原子层，阻碍锈层向基体内部的扩展，有效减缓腐蚀速率，起到“以锈防锈”的作用。周浸、盐雾等腐蚀试验均证实了稀土界面的有效偏聚作用能够显著提高耐腐蚀性能。从腐蚀实验中可以看出，随着腐蚀时间的延长，锈层厚度增加，同时锈层颗粒也在发生变化。稀土合金化前的锈层颗粒整体上较大，表面锈层不同区域存在高度差并且分布不均，有些区域锈层较为致密，而有些区域则相对疏松，这是由浸润过程中水流的波动造成的。稀土合金化后的锈层较为平整，厚度相比稀土合金化前的锈层要薄很多，锈层颗粒较小且致密性更好。通过对锈层截面进行元素分布分析，稀土合金化前锈层较厚，表面锈层疏松、脱落严重。由于合金元素含量较低，锈层中没有明显的元素富集现象，其中环氧树脂与锈层结合处明显高于基体含量的Al峰是由外界环境带入。加入稀土元素后内外锈层结合较好，脱落程度轻，致密性好。稀土的加入提高了P、Cr、Ni等元素在锈层中的富集，促进了各耐候元素在锈层中的重新分布。除此以外，在锈层和基体结合处，稀土元素La和Ce的含量相对较高，说明稀土在此处发生了偏聚，进而改善了锈层的性质，有效阻碍了锈层向基体内部的扩展，提高了耐腐蚀性。

本发明的有益效果为：

1、本发明的稀土耐蚀钢板在大气环境下，相比于传统的普碳钢和低合金耐大气腐蚀性能能够提高2～5倍，可避免钢材运输过程中的锈蚀损失。稀土耐蚀钢结构可免除涂装与镀锌，目前钢材镀锌后寿命约为15年，稀土耐蚀钢可延长使用寿命至20年以上，减轻环保负担，利于资源合理化应用。