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一、简介
耐候钢板,一种耐气腐蚀钢板,又名考顿钢,俗称锈钢板。是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列。耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度而成,耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2~ 8倍,并且使用时间愈长,耐蚀作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外,还具有优良的力学、焊接等使用性能。
二、原理
钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素后,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约50μm~100μm厚的非晶态尖晶石型氧化物层致密且与基体金属黏附性好,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,大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。(注:耐候钢并非不锈钢, 初期同普通碳钢一样也会锈蚀,只是后期形成了一层致密氧化膜后,大大减缓了锈蚀的速度)耐候钢是可减薄使用、裸露使用或简化涂装,而使制品抗蚀延寿、省工降耗、升级换代的钢系,也是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。
三、用途
制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件,各种交通车辆、工程机械、塔架,结构件的焊接及制造。
四、优点
1.耐锈,使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗,省工节能
2.具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、疲劳等
3.与普碳钢相比,耐候钢在大气中具有更优良的抗蚀性能
4. 耐候性为普碳钢的2~8倍,涂装性为普碳钢的1.5~10倍,能减薄使用、裸露使用或简化涂装使用
五、制作工艺
耐候钢一般采用精料入炉-冶炼(转炉、电炉-微合金化处理-吹氩-LF精炼-低过热度连铸(喂入稀土丝)-控轧控冷等工艺路线。在冶炼时,废钢随炉料一起加入炉内,按常规工艺冶炼,出钢后加入脱氧剂及合金,钢水经吹氩处理后,随即进行浇铸,吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元素,耐候钢得到净化,夹杂物含量大为减少。
六、牌号
主要的牌号有武钢09CuPTiRe、08CuP、09CuPCrNi、鞍钢的08CuPVRe、济钢的09MnNb以及上钢三厂的10CrMoAl和10CrCuSiV等。
1900年,人们已经开始关注不同合金元素对钢材耐大气腐蚀能力的作用,一种铜钢已在市场上出现。
美国和日本是较早使用耐候钢的国家,我国耐候钢的开发发轫于1960年前后,虽然不算早,但也有相当长的历史。当时铁道部向冶金部提出仿制Corten牌号的耐候钢,1965年试制出09Mn2Cu薄钢板。1967年用武钢生产的09MnCuPTi等两种牌号的耐候钢制造了两辆P61型试验棚车, 经过18年的运行, 在1985年厂修时检查发现, 两种耐候钢的防腐能力均比普通碳素钢高2~3倍。铁道部已决定从1990年起新造车辆全部采用耐候钢, 这使耐候钢成为铁路车辆制造的主要材料。由于这种材料的使用使车辆维修周期延长, 截换率下降,在一定程度上缓和了目前铁路运力紧张、车辆不足的矛盾。
国际上对耐候钢的研究,早期主要致力于研究低合金化对于抗大气腐蚀的影响、开发新钢种、累计工程数据、开展应用调查等。20世纪60年代以后,开始注重环境因素对耐候钢表面腐蚀产物的影响,并阐明了耐候钢抗大气腐蚀机理。而从20世纪90年代至今,很多研究者将目光转向低成本、高强度、耐蚀性能更高的新型高性能耐候钢的开发,并且取得了一定成果。
在美国、日本等发达国家,耐候钢已经得到了广泛应用。美国等一些发达国家耐候钢的强度水平己达到500Mpa级,俄罗斯正在研制生产600Mpa级高强度钢。
我国耐候钢起步较晚,但随着国民经济的迅速发展,耐候钢的应用已引起国内有关部门的高度重视,所以耐候钢及其防腐蚀的研发和升级,具有重要现实意义,同时也有利于促进钢铁行业产品结构的升级。
2008年, 武钢开发出了450Mpa级高耐腐蚀性能耐候钢WQ450GN。随着我国铁路运输的快速发展, 与国际化接轨, 具有更高强度、更高耐候性的耐候钢将成为我国铁路车辆发展的趋势,开发550~650Mpa级高耐候系列钢将具有很好的发展前途。
目前, 武钢的铁路车辆及集装箱用耐候钢主要以12mm厚以下为主,厚规格高强度耐候钢不仅生产难度较大, 而且在国内外均属于空白。为满足车辆制造厂对厚规格耐候钢的需求及拓展耐候钢的应用范围, 应加大450~600Mpa级厚规格耐候钢的研发力度, 尤其是武钢4300mm轧机投产在即,这是一个良好的契机。
我国开发耐候钢种的主要特点是:钢中不含Ni和Cr,以添加Cu或P、或Cu和P为主,同时结合我国富有的V、Ti、Nb、Al和Re资源。我国的耐候钢产品主要用于铁路车辆、集装箱、桥梁等领域, 建筑、工程机械、煤矿机械等大量暴露于大气或特殊工况条件下器械, 由于腐蚀引起使用寿命缩短而造成的经济损失, 或因腐蚀失效造成重大事故, 因此, 这一领域对耐候结构钢的需求将会日益增多, 但由于在具有良好机械性能、成型性、焊接性和低温韧性的基础上, 同时具有良好的耐腐蚀性能造成耐候结构钢的成本偏高, 因此开发具有低成本的经济耐候结构钢具有良好的市场前景和市场竞争力。
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