CN116288018B - 耐腐蚀热轧盘条及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种耐腐蚀热轧盘条及其生产方法，采用依序进行的钢液冶炼、连铸、加热、热连轧以及轧后冷却工序制备得到所述盘条；化学成分：C 0.05~0.1%，Si 0.5~1.0%，Mn 0.5~1.0%，P 0.11~0.15%，S≤0.01%，Cr 0.2~0.5%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.25~0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.2%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%，解决了热轧盘条耐腐蚀性能、焊接性能、成型性及抗冲击韧性难以协调匹配的难题。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种耐腐蚀热轧盘条的生产方法，以及一种采用该生产方法制备而成的耐腐蚀热轧盘条。
背景技术
热轧盘条是海洋工程的主要建筑材料，将热轧盘条经拉拔、冷弯、焊接等工艺可以加工成防护网，防护网在海洋工程中发挥着极其重要的作用。
基于服役环境的要求，热轧盘条需要具备良好的耐海洋大气腐蚀性能；从加工成型的角度考虑，热轧盘条还需要具备良好的机械加工性能和焊接性能；从岛礁防护安全的角度出发，热轧盘条还需具备高韧性，以具备优异的抗冲击性能。
然而目前市场上的热轧盘条，通常采用提高铬含量来提高耐腐蚀性能，但是热轧盘条的焊接性能和冲击韧性较差，而且合金成本较高，不利于生产推广。因此，开发出一种兼具优异的耐腐蚀性能、焊接性能和抗冲击性能且低成本的热轧盘条，以适用于海洋工程，是目前钢材领域中亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀热轧盘条及其生产方法。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种耐腐蚀热轧盘条的生产方法，采用依序进行的钢液冶炼、连铸、加热、热连轧以及轧后冷却工序制备得到所述盘条；其中，
所述钢液冶炼工序中，冶炼所得钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.1%，Si 0.5~1.0%，Mn 0.5~1.0%，P 0.11~0.15%，S≤0.01%，Cr 0.2~0.5%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.25~0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.2%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%；其中，
Pcm=([C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Cr]/20+[Ni]/60+[Mo]/15+[V]/10+5[B])×100%；
I=26.01×[Cu]+3.88×[Ni]+1.20×[Cr]+1.49×[Si]+17.28×[P]-7.29×[Cu]×[Ni]-9.1×[Ni]×[P]-33.39×[Cu]2；
Ceq=([C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Ni]+[Cu])/15)×100%；
所述连铸工序中，将所述钢液冶炼工序所得的钢液浇铸成连铸坯，浇铸全程采用低碳钢保护渣，液渣层厚度为8~10mm，连铸拉速v恒定，且v=2~3m/min；结晶器的配水流量为2000±50L/min，结晶器电磁搅拌电流为350A，搅拌频率为3~5Hz，凝固末端的电磁搅拌电流为400A，搅拌频率为10~12Hz；凝固二冷区包括Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的水流量分别为：m1×v，m2×v，m3×v，其中，m1=65L/m，m2=75L/m，m3=30L/m；
所述加热工序中，加热温度为1000~1100℃；
所述热连轧工序中，将加热后的连铸坯依次进行粗轧、中轧和精轧三阶段轧制，轧制成所述盘条，吐丝温度为800~850℃；
所述轧后冷却工序中，对所述盘条进行分段冷却，第一冷却段采用风冷或者水雾冷却将盘条冷却至700℃，冷却速度＞3℃/s，第二冷却段将盘条缓冷至室温，冷却速度＜2℃/s。
优选地，所述钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.08%，Si 0.6~0.9%，Mn 0.6~0.9%，P 0.11~0.14%，S≤0.01%，Cr 0.3~0.4%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.3~0.45%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。
优选地，所述钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.06~0.07%，Si 0.65~0.85%，Mn 0.65~0.85%，P 0.12~0.135%，S≤0.01%，Cr 0.3~0.4%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.3~0.45%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。
优选地，所述钢液冶炼工序包括依序进行的铁水脱硫、炉内初炼、LF精炼步骤；
所述铁水脱硫步骤中，脱硫终点的铁水温度≥1300℃，S≤0.03%；
所述炉内初炼步骤中，出钢温度为1585~1625℃，出钢时禁止下渣，出钢过程中依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣，出钢全程吹氩，出钢开始至出钢3/4期间的底吹氩气流量为200~1000m3/min，出钢3/4后的底吹氩气流量为200~800m3/min；
所述LF精炼步骤中，钢液到站后开启钢包底吹氩气，依次加入5~7kg/t的磷铁、4~10kg/t的低碳铬铁、0.5~1kg/t的镍板以及2~5kg/t的铜块进行合金化，并向钢液中添加石灰、萤石进行调渣，之后通电升温，至钢液的温度和化学成分达到目标范围后，向LF精炼炉中的钢液表面加入精炼覆盖剂，并快速通电以熔化所述精炼覆盖剂，之后软搅拌，软搅拌时间≥5min，LF精炼终点的出钢温度为TL+40℃~TL+60℃，其中，TL为液相线温度。
优选地，所述炉内初炼步骤采用电炉冶炼，将脱硫铁水与废钢装入电炉中进行冶炼，电炉的总装入量为108~115t，铁水的装入量≥40t；出钢过程中，在出钢量达到15t后，依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化。
优选地，所述炉内初炼步骤采用转炉冶炼，将脱硫铁水与废钢装入转炉中进行冶炼，转炉的总装入量为49~53t，铁水的装入量≥48t；出钢过程中，在出钢量达到10t后，依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化。
优选地，所述连铸工序中，连浇温度为1523~1550℃，中间包过热度为30℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩。
优选地，所述连铸工序中，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃，结晶器的液面高度为80%，控制结晶器的液面波动在±7%以内。
优选地，所述热连轧工序中，粗轧的开轧温度为850~920℃，精轧的开轧温度为900~960℃。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式还提供了一种采用上述耐腐蚀热轧盘条的生产方法制备而成的耐腐蚀热轧盘条。
作为一实施方式的进一步改进，所述盘条的组织为铁素体+珠光体+贝氏体的多相复合组织，其中铁素体的比例为30~45%；
所述盘条的直径为5~16mm，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥25%，0℃冲击功KV2＞100J；
在温度为35℃、湿度为70%、3.5%的NaCl盐雾腐蚀环境下，所述盘条的失重腐蚀速率为0.125~0.236g/(m·h)。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）化学成分设计方面，通过对各个元素及含量、以及多个元素含量之间的关联关系，实现各元素之间的协同作用，具体地，通过采用低C、低S的合金钢成分体系，充分发挥Si、Mn、Cr、Ni等合金元素的耐腐蚀作用和强化作用，不仅可以显著提升热轧盘条的耐腐蚀性能，而且可以解决Cu-P体系钢材容易在晶界处偏析而影响焊接性能、成型性能和抗冲击韧性的问题，进一步解决了Cu-P体系钢材耐腐蚀性能、焊接性能、成型性能、抗冲击韧性与经济性难以协同匹配的技术难题；
（2）通过化学成分的优化设计，采用低焊接冷裂纹敏感指数和低碳当量的化学成分设计方案，结合相变原理，进一步对生产工艺进行控制，不仅保证了合金元素强化作用的发挥以及铁素体+珠光体+贝氏体多相复合组织的获得，提高了最终制备的盘条的耐海洋环境腐蚀性能，解决了热轧盘条耐腐蚀性能、焊接性能、成型性及抗冲击韧性难以协调匹配的难题，而且降低了原材料成本和生产难度，从而可以利用现有生产线装备实现连续生产，而且操作简便；
（3）采用本发明的生产方法制备的热轧盘条具有铁素体+珠光体+贝氏体的多相复合组织，其中铁素体的比例为30~45%；盘条的直径为5~16mm时，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥25%，0℃冲击功KV2＞100J，具有优异的力学性能；进一步地，在温度为35℃、湿度为70%、3.5%的NaCl盐雾腐蚀环境下，所述盘条的失重腐蚀速率为0.125~0.236g/(m·h)，耐海洋环境腐蚀性能得到了大幅改善。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明一实施方式提供了一种耐腐蚀热轧盘条的生产方法，以及采用该生产方法制备而成的耐腐蚀热轧盘条。
该生产方法中，按预定的化学成分设计方案进行钢液冶炼，所得钢液浇注成连铸坯，再将连铸坯依次经过加热工序、热连轧工序、以及轧后冷却工序制备得到耐腐蚀热轧盘条。
具体地，冶炼所得钢液的化学成分设计方案如下，也即，钢液冶炼而后浇注成的连铸坯的化学成分如下，也即，最终所得热轧盘条的化学成分如下：
以质量百分比计包括：C 0.05~0.1%，Si 0.5~1.0%，Mn 0.5~1.0%，P 0.11~0.15%，S≤0.01%，Cr 0.2~0.5%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.25~0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.2%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%；其中，
Pcm=([C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Cr]/20+[Ni]/60+[Mo]/15+[V]/10+5[B])×100%；
I=26.01×[Cu]+3.88×[Ni]+1.20×[Cr]+1.49×[Si]+17.28×[P]-7.29×[Cu]×[Ni]-9.1×[Ni]×[P]-33.39×[Cu]2；
Ceq=([C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Ni]+[Cu])/15)×100%。
其中，[C]表示C的质量百分比值，[Si]表示Si的质量百分比值，[Mn]表示Mn的质量百分比值，[Cu]表示Cu的质量百分比值，[Cr]表示Cr的质量百分比值，[Ni]表示Ni的质量百分比值，[Mo]表示Mo的质量百分比值，[V]表示V的质量百分比值，[B]表示B的质量百分比值，[Si]表示Si的质量百分比值，[P]表示P的质量百分比值。所谓质量百分比值，以[C]为例，若C的质量百分比为0.05%，则C的质量百分比值[C]为0.05，其它化学组分以此类推。若化学成分中未写明的化学元素，其质量百分比值以0计，在本实施例中，Mo的质量百分比值[Mo]计为0，V的质量百分比值[V]计为0，B的质量百分比值[B]计为0。
上述化学成分设计方案通过对各个元素及含量、以及多个元素含量之间的关联关系，实现各元素之间的协同作用。具体地，通过采用低C、低S的合金钢成分体系，充分发挥Si、Mn、Cr、Ni等合金元素的耐腐蚀作用和强化作用，不仅可以显著提升热轧盘条的耐腐蚀性能，而且可以解决Cu-P体系钢材容易在晶界处偏析而影响焊接性能、成型性能和抗冲击韧性的问题，进一步解决了Cu-P体系钢材耐腐蚀性能、焊接性能、成型性能、抗冲击韧性与经济性难以协同匹配的技术难题。
优选地，冶炼所得钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.08%，Si 0.6~0.9%，Mn 0.6~0.9%，P 0.11~0.14%，S≤0.01%，Cr 0.3~0.4%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.3~0.45%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。对应地，钢液冶炼而后浇注成的连铸坯的化学成分也如上所述，最终所得热轧盘条的化学成分亦如上所述。采用该化学成分设计方案最终制备的热轧盘条具备更加优异的耐腐蚀性能、焊接性能、成型性能和抗冲击韧性。
更优选地，冶炼所得钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.06~0.07%，Si0.65~0.85%，Mn 0.65~0.85%，P 0.12~0.135%，S≤0.01%，Cr 0.3~0.4%，Ni 0.05~0.1%，Cu0.3~0.45%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。对应地，钢液冶炼而后浇注成的连铸坯的化学成分也如上所述，最终所得热轧盘条的化学成分亦如上所述。采用该化学成分设计方案最终制备的热轧盘条的耐腐蚀性能、焊接性能、成型性能和抗冲击韧性得到了进一步的优化。
在工艺流程方面，如前所述，所述生产方法采用依序进行的钢液冶炼、连铸、加热、热连轧以及轧后冷却工序制备得到所述盘条。下面分别对各个工序进行详细介绍。
（1）钢液冶炼工序
包括依序进行的铁水脱硫、炉内初炼、LF精炼步骤。
a.铁水脱硫步骤
将高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，脱硫终点的铁水温度≥1300℃，S≤0.03%。
b.炉内初炼步骤
首先，将经过所述铁水脱硫步骤之后的脱硫铁水与废钢混合后，采用电炉或转炉进行脱磷脱碳；之后出钢，出钢温度为1585~1625℃，出钢时禁止下渣，出钢过程中依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣，出钢全程吹氩，出钢开始至出钢3/4期间的底吹氩气流量为200~1000m3/min，出钢3/4后的底吹氩气流量为200~800m3/min。
具体地，当采用电炉冶炼时，将脱硫铁水与废钢装入电炉中进行冶炼，电炉的总装入量为108~115t，铁水的装入量≥40t；出钢过程中，在出钢量达到15t后，依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣。通过电炉冶炼，在通电加热熔化废钢后再加入铁水进行冶炼，通过高比例的铁水可以提高钢液的纯净度。
当采用转炉冶炼时，将脱硫铁水与废钢装入转炉中进行冶炼，转炉的总装入量为49~53t，铁水的装入量≥48t；出钢过程中，在出钢量达到10t后，依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣。
优选地，所述废钢采用优质废钢，也即钢材的头尾料，从而可以提高钢液的洁净度。
c.LF精炼步骤
将所述炉内初炼步骤所得钢液注入LF精炼炉中对钢液的化学成分和温度进行调整，使得钢液的化学成分和温度快速调整到目标范围，具体可通过通电控温将钢液的温度调整到目标范围，对炉内初炼步骤的出钢钢液取样测定成分，然后根据成分结果补加合金，以将钢液的化学成分调整到目标范围；然后，向LF精炼炉中的钢液表面加入精炼覆盖剂，并快速通电以熔化所述精炼覆盖剂，从而进一步有效控制夹杂物中组分含量；最后，通过软搅拌或真空精炼去除钢液中的夹杂物。
具体地，钢液到站后开启钢包底吹氩气，依次加入5~7kg/t的磷铁、4~10kg/t的低碳铬铁、0.5~1kg/t的镍板以及2~5kg/t的铜块进行合金化，并根据渣况向钢液中添加石灰、萤石进行调渣，之后通电升温，至钢液的温度和化学成分达到目标范围后，向LF精炼炉中的钢液表面加入精炼覆盖剂，并快速通电以熔化所述精炼覆盖剂，之后软搅拌，软搅拌时间≥5min，LF精炼终点的出钢温度为TL+40℃~TL+60℃，其中，TL为液相线温度，其可以采用高温差示扫描量热仪测量得到。
优选地，所述磷铁中的P含量为23%，所述低碳铬铁中的Cr含量为58%，所述镍板中的Ni含量为99%，所述铜块中的Cu含量为99%。
（2）连铸工序
将所述钢液冶炼工序所得的钢液注入连铸设备浇铸成截面尺寸为140mm×140mm的连铸坯。其中，所述连铸设备的结晶器具有电磁搅拌功能以对注入的钢液进行电磁搅拌，以提高连铸坯的等轴晶比例。所述连铸设备还具有可以实现连续大压下量功能的阵列式拉矫机和扇形段，从而可以有效控制连铸坯的中心疏松和中心偏析。
浇铸全程采用低碳钢保护渣，液渣层厚度为8~10mm，连铸拉速v恒定，且v=2~3m/min；结晶器的配水流量为2000±50L/min，结晶器电磁搅拌电流为350A，搅拌频率为3~5Hz，凝固末端的电磁搅拌电流为400A，搅拌频率为10~12Hz；凝固二冷区包括Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的水流量分别为：m1×v，m2×v，m3×v，其中，m1=65L/m，m2=75L/m，m3=30L/m。
优选地，连浇温度为1523~1550℃，中间包过热度为30℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩。
优选地，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃，结晶器的液面高度为80%，控制结晶器的液面波动在±7%以内。
连铸工序结束时，连铸坯的温度为700~800℃，将连铸坯空冷至室温。
（3）加热工序
将所述连铸坯移入加热炉进行加热，加热温度为1000~1100℃，以实现对连铸坯的进一步均质化处理，提高其均质性。
（4）热连轧工序
将加热后的连铸坯依次进行粗轧、中轧和精轧三阶段轧制，以将所述连铸坯轧制成所述盘条，并控制吐丝温度为800~850℃。
优选地，控制粗轧的开轧温度为850~920℃，精轧的开轧温度为900~960℃。
（5）轧后冷却工序
对所述盘条进行分段冷却，第一冷却段采用风冷或者水雾冷却，将盘条冷却至700℃，冷却速度＞3℃/s，第二冷却段采用缓冷将盘条冷却至室温，冷却速度＜2℃/s。
具体地，第一冷却段可以采用斯太尔摩冷却线对盘条进行风冷，并通过控制斯太尔摩冷却线的辊道速度以及风机的开启数量、位置和风量，实现对冷却速度的控制。
基于上述化学成分设计方案，结合对生产工艺流程的管控，最终所制备的热轧盘条的组织为铁素体+珠光体+贝氏体的多相复合组织，其中铁素体的比例为30~45%；盘条的直径为5~16mm时，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥25%，0℃冲击功KV2＞100J，具有优异的力学性能；进一步地，在温度为35℃、湿度为70%、3.5%的NaCl盐雾腐蚀环境下，所述盘条的失重腐蚀速率为0.125~0.236g/(m·h)，耐海洋环境腐蚀性能得到了大幅改善。
概括来说，本实施方式通过化学成分的优化设计，采用低焊接冷裂纹敏感指数和低碳当量的化学成分设计方案，结合相变原理，进一步对生产工艺进行控制，不仅保证了合金元素强化作用的发挥以及铁素体+珠光体+贝氏体多相复合组织的获得，提高了最终制备的盘条的耐海洋环境腐蚀性能，解决了热轧盘条耐腐蚀性能、焊接性能、成型性及抗冲击韧性难以协调匹配的难题，而且降低了原材料成本和生产难度，从而可以利用现有生产线装备实现连续生产，而且操作简便。
下面提供本发明的5个实施例（序号分别为1~5），来对本发明的技术方案进一步说明。当然，这5个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。
具体地，5个实施例中，分别按照如下化学成分设计方案进行钢液冶炼，所得钢液浇注成连铸坯，并按照本发明的所述生产方法将所述连铸坯制备成盘条。
所述化学成分设计方案为化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.1%，Si 0.5~1.0%，Mn 0.5~1.0%，P 0.11~0.15%，S≤0.01%，Cr 0.2~0.5%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.25~0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.2%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。
下面对5个实施例的具体生产方法进行介绍：
（1）钢液冶炼工序
a.铁水脱硫步骤
将高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，脱硫终点的铁水温度、铁水中的S含量如表1所示。
b.炉内初炼步骤
首先，将经过所述铁水脱硫步骤之后的脱硫铁水与废钢混合后进行冶炼，冶炼方式可以采用电炉冶炼，也可以采用转炉冶炼，具体冶炼方式以及铁水的装入量均如表1所示；脱磷脱碳之后出钢，出钢时禁止下渣，出钢过程中依次向钢包中加入硅锰、硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣，出钢全程吹氩，出钢开始至出钢3/4期间的底吹氩气流量为200~1000m3/min，出钢3/4后的底吹氩气流量为200~800m3/min。其中，出钢温度、硅锰的加入量、硅铁的加入量均如表1所示。
其中，若采用电炉冶炼，则在出钢量达到15t后，依次向钢包中加入硅锰、硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣。若采用转炉冶炼，则在出钢量达到10t后，依次向钢包中加入硅锰、硅铁进行脱氧合金化，之后加入渣料进行调渣。
表1
c.LF精炼步骤
将所述炉内初炼步骤所得钢液注入LF精炼炉中，到站后开启钢包底吹氩气，依次加入磷铁、低碳铬铁、镍板以及铜块进行合金化，并根据渣况向钢液中添加石灰、萤石进行调渣，之后通电升温，至钢液的温度和化学成分达到目标范围后，向LF精炼炉中的钢液表面加入精炼覆盖剂，并快速通电以熔化所述精炼覆盖剂，之后软搅拌，软搅拌时间≥5min，LF精炼终点的出钢温度为TL+40℃~TL+60℃，其中，TL为液相线温度，在本实施例中，磷铁、低碳铬铁、镍板以及铜块的加入量，出钢温度，软搅拌时间如表2所示。
其中，所述磷铁中的P含量为23%，所述低碳铬铁中的Cr含量为58%，所述镍板中的Ni含量为99%，所述铜块中的Cu含量为99%。
表2
对经过钢液冶炼工序所得的钢液进行取样并测定成分，5个实施例的钢液的化学成分以质量百分比计的取样检测结果如表3所示。
表3
（2）连铸工序
将所述钢液冶炼工序所得的钢液注入连铸设备浇铸成截面尺寸为140mm×140mm的连铸坯，5个实施例的连铸坯的化学成分以质量百分比计经取样检测结果如表3所示。
连浇温度为1523~1550℃，中间包过热度为30℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩；浇铸全程采用低碳钢保护渣，液渣层厚度为8~10mm，连铸拉速v恒定，具体如表4所示；结晶器的配水流量为2000±50L/min，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃，结晶器的液面高度为80%，控制结晶器的液面波动在±7%以内，结晶器电磁搅拌电流为350A，搅拌频率为3~5Hz，凝固末端的电磁搅拌电流为400A，搅拌频率为10~12Hz；凝固二冷区的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的水流量分别如表4所示。
连铸工序结束时，连铸坯的温度为700~800℃，将连铸坯空冷至室温。
表4
（3）加热工序
将所述连铸坯移入加热炉进行加热，加热温度如表5所示。
（4）热连轧工序
将加热后的连铸坯依次进行粗轧、中轧和精轧三阶段轧制，以将所述连铸坯轧制成盘条，盘条的直径如表5所示，5个实施例的盘条的化学成分以质量百分比计经取样检测结果如表3所示。其中，粗轧的开轧温度、精轧的开轧温度、吐丝温度如表5所示。
（5）轧后冷却工序
对所述盘条进行分段冷却，第一冷却段采用斯太尔摩冷却线对盘条进行风冷，将盘条冷却至700℃，第二冷却段采用缓冷将盘条冷却至室温，第一冷却段和第二冷却段的冷却速度分别如表5所示。
表5
采用光学显微镜对所得盘条的组织进行观察，5个实施例的盘条的金相组织结果如表6所示。
力学性能方面，参照ASTM A370钢制品力学性能试验的标准试验方法及定义，采用拉伸试验机对5个实施例的盘条的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率进行测试；参照GB/T229《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》，采用美国英司特朗公司生产的摆锤冲击试验机测试5个实施例的盘条的冲击功，测试温度为0℃，测试试样规格：宽×高×长为10mm×10mm×55mm，缺口形状为V型；测得5个实施例的力学性能结果如表6所示。
耐腐蚀性能方面，截取长度为100mm的盘条试样，在温度为35℃、湿度为70%的条件下，将盘条试样放入pH值为7.0的3.5%的NaCl溶液中进行盐雾腐蚀试验，测试时间为14天，并采用电子显微天平测试腐蚀前后盘条试样的重量，测得5个实施例的盘条的失重腐蚀速率如表6所示。
表6
由表6可知，实施例1至实施例5的盘条，组织均为铁素体+珠光体+贝氏体的多相复合组织，其中铁素体的比例为30~45%；盘条的直径为5~16mm时，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥25%，0℃冲击功KV2＞100J，力学性能优异；在温度为35℃、湿度为70%、3.5%的NaCl盐雾腐蚀环境下，所述盘条的失重腐蚀速率为0.125~0.236g/(m·h)，耐腐蚀性能得到了大幅改善，可以适用于服役环境严苛的海洋工程。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，采用依序进行的钢液冶炼、连铸、加热、热连轧以及轧后冷却工序制备得到所述盘条，所述盘条的组织为铁素体+珠光体+贝氏体的多相复合组织，其中铁素体的比例为30~45%；所述盘条的直径为5~16mm，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥25%，0℃冲击功KV2＞100J；在温度为35℃、湿度为70%、3.5%的NaCl盐雾腐蚀环境下，所述盘条的失重腐蚀速率为0.125~0.236g/(m·h)；其中，
所述钢液冶炼工序包括依序进行的铁水脱硫、炉内初炼、LF精炼步骤；所述炉内初炼步骤中，出钢过程中依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化；所述LF精炼步骤中，钢液到站后开启钢包底吹氩气，依次加入5~7kg/t的磷铁、4~10kg/t的低碳铬铁、0.5~1kg/t的镍板以及2~5kg/t的铜块进行合金化，所述钢液冶炼工序冶炼所得钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.1%，Si 0.5~1.0%，Mn 0.5~1.0%，P 0.11~0.15%，S≤0.01%，Cr 0.2~0.5%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.25~0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.2%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%；其中，
Pcm=([C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Cr]/20+[Ni]/60+[Mo]/15+[V]/10+5[B])×100%；
I=26.01×[Cu]+3.88×[Ni]+1.20×[Cr]+1.49×[Si]+17.28×[P]-7.29×[Cu]×[Ni]-9.1×[Ni]×[P]-33.39×[Cu]2；
Ceq=([C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Ni]+[Cu])/15)×100%；
所述连铸工序中，将所述钢液冶炼工序所得的钢液浇铸成连铸坯，浇铸全程采用低碳钢保护渣，液渣层厚度为8~10mm，连铸拉速v恒定，且v=2~3m/min；结晶器的配水流量为2000±50L/min，结晶器电磁搅拌电流为350A，搅拌频率为3~5Hz，凝固末端的电磁搅拌电流为400A，搅拌频率为10~12Hz；凝固二冷区包括Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的水流量分别为：m1×v，m2×v，m3×v，其中，m1=65L/m，m2=75L/m，m3=30L/m；
所述加热工序中，加热温度为1000~1100℃；
所述热连轧工序中，将加热后的连铸坯依次进行粗轧、中轧和精轧三阶段轧制，轧制成所述盘条，吐丝温度为800~850℃；
所述轧后冷却工序中，对所述盘条进行分段冷却，第一冷却段采用风冷或者水雾冷却将盘条冷却至700℃，冷却速度＞3℃/s，第二冷却段将盘条缓冷至室温，冷却速度＜2℃/s。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.08%，Si 0.6~0.9%，Mn 0.6~0.9%，P 0.11~0.14%，S≤0.01%，Cr 0.3~0.4%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.3~0.45%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.24%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述钢液的化学成分以质量百分比计包括：C 0.06~0.07%，Si 0.65~0.85%，Mn 0.65~0.85%，P 0.12~0.135%，S≤0.01%，Cr 0.3~0.4%，Ni 0.05~0.1%，Cu 0.3~0.45%，余量为Fe和不可避免的杂质，且满足：0.5≤Si/Mn≤1.0，1.24%≤Si+Cu+Cr+Ni+P≤2%，焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.2%，耐候指数I≥8.0，碳当量Ceq≤0.35%。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述铁水脱硫步骤中，脱硫终点的铁水温度≥1300℃，S≤0.03%；
所述炉内初炼步骤中，出钢温度为1585~1625℃，出钢时禁止下渣，脱氧合金化后加入渣料进行调渣，出钢全程吹氩，出钢开始至出钢3/4期间的底吹氩气流量为200~1000m3/min，出钢3/4后的底吹氩气流量为200~800m3/min；
所述LF精炼步骤中，合金化时向钢液中添加石灰、萤石进行调渣，之后通电升温，至钢液的温度和化学成分达到目标范围后，向LF精炼炉中的钢液表面加入精炼覆盖剂，并快速通电以熔化所述精炼覆盖剂，之后软搅拌，软搅拌时间≥5min，LF精炼终点的出钢温度为TL+40℃~TL+60℃，其中，TL为液相线温度。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述炉内初炼步骤采用电炉冶炼，将脱硫铁水与废钢装入电炉中进行冶炼，电炉的总装入量为108~115t，铁水的装入量≥40t；出钢过程中，在出钢量达到15t后，依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化。
6.根据权利要求4所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述炉内初炼步骤采用转炉冶炼，将脱硫铁水与废钢装入转炉中进行冶炼，转炉的总装入量为49~53t，铁水的装入量≥48t；出钢过程中，在出钢量达到10t后，依次向钢包中加入6~16kg/t的硅锰、7~18kg/t的硅铁进行脱氧合金化。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，连浇温度为1523~1550℃，中间包过热度为30℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃，结晶器的液面高度为80%，控制结晶器的液面波动在±7%以内。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述热连轧工序中，粗轧的开轧温度为850~920℃，精轧的开轧温度为900~960℃。
10.一种耐腐蚀热轧盘条，其特征在于，采用如权利要求1~9任一项所述的耐腐蚀热轧盘条的生产方法制备而成。
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