宝钢耐大气腐蚀钢产品开发的回顾、现状及展望研究.pdf

宝钢耐大气腐蚀钢产品开发的回顾、现状及展望 李自刚 温东辉 钱佘海 杨阿娜 (宝山钢铁股份公司技术中心，上海，201900) 摘要耐候钢是宝钢的一类重要产品。本文回顾了宝钢耐候钢产品开发的历程，简要介绍了耐候钢品种开发的 现状，提出今后宝钢耐候钢产品开发应向高强化、厚板化和多样化发展的方向。 关键词 耐候钢宝钢产品开发 1 前言 腐蚀，特别是在大气中的腐蚀(锈蚀)，是钢铁材料的主要破坏形式之一，世界上每年约有1／6年产量的 钢材因腐蚀而损耗。据有关部门统计，我国每年因钢材锈蚀造成的直接经济损失超过100亿元u1；而为防锈 蚀所采取的诸如打磨、涂装等措施所需要的费用更是占到工程投资总费用的相当比例。因此，防止或者减缓 钢铁材料在大气中的腐蚀的重要性是不言而喻的。采用不锈钢能有效防止锈蚀，但大规模使用其成本高得 难以承受，而且不锈钢的力学性能和焊接性能也很难满足各种工程的需要。耐候钢就是在这样的背景下应 运而生的。耐候钢即耐大气腐蚀钢，其特点是在钢中加入少量Cu、P、Cr、Ni等合金元素，使钢铁材料在锈层 和基体之间形成一层约50～100ptm厚的致密且与基体金属粘附性好的非晶态尖晶石型氧化物层。由于这 层致密氧化物膜的存在，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展，从而大大 提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力心J。并且，由于锈层的稳定，使得非裸露用耐候钢的涂装层不易脱落。 研究表明，依耐候钢成分不同，钢构件使用环境不同，耐候钢的抗大气腐蚀能力可比普通钢提高2～8倍，涂 装性可提高1．5～10倍。 耐候钢的研究始于美国，其二十世纪三十年代开发的Cor—Ten系列耐候钢为各国仿制并沿用至今。 由于耐候钢相对于普通钢的抗大气腐蚀的有效性和相对于不锈钢的经济性，耐候钢在世界各国得到了迅速 发展，在Cor—Ten系列基础上，各钢铁大国根据资源和使用要求都开发了品种繁多的耐候钢系列。总的来 Ten钢中的磷、或镍、或铬，改加其它元素。铜是耐候钢中最重要的元素，很少有耐候钢不含铜。由于磷元素 的易形成低熔点化合物和磷元素的偏聚特性，较厚规格高磷含量耐候钢的焊接性能和低温冲击性能难以满 足工程需要，因此，～般焊接结构用耐候钢将P的含量加以限制，而由此带来的耐蚀性和强度等方面的损失 则以加入其它元素来弥补，如英国降低磷含量提高锰量的BS968钢，降低磷量加入钛的有前苏联的HM钢， 降低磷量提高硅量的有前苏联的10CrSiNiCu钢等，日本的JISSMA4l系列钢是采用降磷提锰，美国的Cor —TenB是降磷提高锰含量和加入钒等等L3，引。 我国开发耐候钢品种起步较晚，1961年鞍钢开始研制16MnCu，又结合国内资源特点研制了一批含铜、 磷、钛及稀土等元素的耐候钢。1969年武汉钢铁公司、铁道部科学研究院、齐齐哈尔车辆厂曾共同研制 研院所从1965年起选择了19种含铜钢及含稀土、钛、锰等元素的低合金钢，在我国不同环境条件下进行了 7个周期长达15年的大气暴露试验，积累了一批可靠的数据，对进一步发展我国耐候钢奠定了良好的基 54 础[5|。 2 宝钢耐候钢品种开发回顾 2．1铁路车辆用钢 宝钢耐候钢品种的开发始自铁道部车辆对钢材耐大气腐蚀的需求，宝钢一期工程1985年9月投产的时 候，尽管还没有热轧和冷轧生产线，但耐候钢研制课题小组已开始组建，并与铁道部有关单位、车辆厂等建立 了关系，了解需求、探讨发展、交流技术，共同开发耐候钢品种系列。 硫及钢水精炼等先进技术，使该品种有良好的韧性、延性、焊接性等，用作铁路货车的制造，获得成功。几乎 在同时，宝钢又开发出冷轧Cu—P耐候钢B460NQ，用作铁路客车车厢制造，获得成功。这两个品种的开发 成功和用户使用成功，为宝钢产销研各部门积累了耐候钢经验。 根据铁道部对高耐候钢的需求，宝钢在1991～1994年研制了与美国Cor—TenA相对应的Cu—P—Cr —Ni系的高耐候钢，B480GNQR就是这一时期的产物。该钢种首先用于要求较高的铁道客货车和铁道集装 箱，获得成功。这一钢种最终成为宝钢占领国内集装箱板市场、打破集装箱行业钢材依赖进口的高附加值产 成功用于长春客车厂中标的伊朗地铁车的车厢外板、顶板和地板。 了三台新型喂丝机及先进的喂丝工艺，经过一年多的努力，宝钢09CuPTiRE以其良好的质量、稳定的性能得 铁道部运输局、物资总公司、工业总公司、铁科院、铁道部各车辆厂对宝钢铁道车辆用耐候钢进行了认证，宝 钢耐候钢至此取得了进入铁道行业的许可证，市场机会得