技术摘要：
本发明属于冶金和钢板制备领域，具体涉及一种经济型耐腐蚀耐火钢板，其包含：C 0.2～0.04％，Si 0.02～0.08％，Mn 1.7～1.9％，P≤0.015％，S≤0.004％，Cu 0.1～0.3％，Cr 1.0～1.4％，Al 0.015～0.06％，B 0.002～0.003％，Sb 0.04～0.08％，余量为铁和不可避免的杂  全部
背景技术：
近年来，钢材的防腐蚀和防火性能开始得到重视，在钢材防腐蚀技术领域，主要技 术手段为通过向钢种加入一定量的Cr、Ni、Cu来提高钢材的耐蚀性能。此外钢结构建筑的抗 火灾能力较差，相关研究鲜有成果。而随着钢材产量的稳步增加，钢结构的使用越来越多。 钢结构建筑较钢筋混凝土具有施工便捷、抗震性能好、对环境污染少、环保可回收等诸多方 面的优势，它适合于各种工程结构。近年来钢产量逐渐增加，应用技术逐渐深入，其已经成 为国际上的发展趋势所在。钢结构建筑的抗火灾能力和防腐蚀能力有待进一步提高。 由于在发生火灾时高温的影响将使钢材料的强度急剧下降而不能保证建筑结构 的稳固性要求。当这些材质的钢结构本身问题超过550℃时，钢材屈服强度将显著下降，甚 至会超过50％以上；而当温度超过600℃时，钢材将完全丧失承载能力。 此外，在涉及桥梁、铁塔和建筑物等钢结构中所使用的钢材应用中，需要钢材保持 有较高的耐腐蚀性，以便在盐分腐蚀环境下具有高的耐腐蚀性能，从而延长使用寿命并减 少维护成本。 现有技术领域中的耐腐蚀耐火钢板的主要缺陷体现在以下几方面： (1)抗拉强度级别低，最高强度级别为700MPa，不利于构件的减重； (2)存在耐腐蚀性和耐火性的功能匹配问题，单一耐腐蚀性钢和单一耐火性钢的 发展较快，但缺乏同时具备超高的耐腐蚀耐火性的钢板； (3)产品的规格较厚、制备工艺单一，主要集中在热轧工艺生产的厚规格的钢板； (4)现有技术生产此类钢材料的生产成本偏高，钢的耐腐蚀性能的提升主要依靠 Cr-Ni-Cu的合金结构，钢的耐火性能的提升主要依靠Mo、V、Nb等元素，其中Ni、Mo、V、Nb、Cu 等元素均属于高成本合金，从而导致生产成本大幅度提高； (4)传统高强钢的成型性能差，折弯易开裂。 因此，亟需一种具备经济型的强度级别高的耐蚀性耐火性能钢材的开发，使其在 温度为600℃下的屈服强度＞260MPa强度级别，同时具备优良的成型性，从而保证钢结构建 筑的抗震能力、抗火灾以及防腐蚀性能。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提供一种经济型的具有超高耐腐蚀性和耐火性的钢板、其 制备方法及其应用。本发明提供的经济型超高耐腐蚀耐火钢板的厚度为0.5～1.5mm，屈服 强度＞700MPa，抗拉强度＞800MPa，180°D＝a冷弯合格，腐蚀速率≤23.89g/m2·h，并且在 温度为600℃下的屈服强度＞260MPa，不易折弯开裂，具有超高的抗拉强度、耐腐蚀性、耐火 性和优异的成型性。 4 CN 111593271 A 说　明　书 2/9 页 用于实现上述目的的技术方案如下： 本发明提供一种经济型耐腐蚀耐火钢板，其特征在于，按质量百分比计，所述经济 型耐腐蚀耐火钢板包含：C  0.02～0.04％，Si  0.02～0.08％，Mn  1.7～1.9％，P≤0.015％， S≤0.004％，Cu  0.1～0.3％，Cr  1 .0～1.4％，Al  0.015～0.06％，B  0.002～0.003％，Sb  0.04～0.08％，余量为铁和不可避免的杂质。 在一个实施方案中，本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板中，按质量百分比计，所 述经济型耐腐蚀耐火钢板包含：C  0.033％，Si  0.02％，Mn  1.82％，P  0.01％，S  0.002％， Cu  0.16％，Cr  1.12％，Al  0.045％，B  0.0028％，Sb  0.08％，余量为铁和不可避免的杂质。 在一个实施方案中，本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板中，所述经济型耐腐蚀 耐火钢板的厚度为0.5～1.5mm，屈服强度＞700MPa，抗拉强度＞800MPa，180°D＝a冷弯合 格，腐蚀速率≤23.89g/m2·h； 优选地，所述经济型耐腐蚀耐火钢板相比于Q355B钢板(所述Q355B钢板的执行标 准为GB/T1591-2018《低合金高强度结构钢》)的相对腐蚀速率≤45％； 在进一步的优选实施方案中，所述经济型耐腐蚀耐火钢板在温度为600℃下的屈 服强度＞260MPa。 本发明还提供本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板的制备方法，所述制备方法包 括：冶炼并连铸得到钢板坯，将所述钢板坯依次进行加热和热轧，得到热轧板；将所述热轧 板依次进行层流冷却和卷取，得到钢卷；将所述钢卷进行缓冷，得到缓冷后的钢卷；将所述 缓冷后的钢卷依次进行平整处理和酸轧，得到带钢；将所述带钢依次进行退火处理和平整 处理，得到所述经济型耐腐蚀耐火钢板； 其中，按质量百分比计，所述钢板坯包含：C  0.02～0.04％，Si  0.02～0.08％，Mn  1.7～1.9％，P≤0.015％，S≤0.004％，Cu  0.1～0.3％，Cr  1.0～1.4％，Al0.015～0.06％， B  0.002～0.003％，Sb  0.04～0.08％，余量为铁和不可避免的杂质； 在进一步的优选实施方案中，按质量百分比计，所述钢板坯包含：C  0 .033％，Si  0 .02％，Mn  1 .82％，P  0 .01％，S  0 .002％，Cu  0 .16％，Cr  1 .12％，Al  0 .045％，B  0.0028％，Sb  0.08％，余量为铁和不可避免的杂质。 在一个实施方案中，本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板的制备方法中，所述将 所述钢板坯进行加热的过程中，加热温度为1180～1240℃，保温时间为210～220min； 在进一步的优选实施方案中，所述加热温度为1210℃，保温时间为210min。 在一个实施方案中，本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板的制备方法中，所述热 轧包括粗轧和精轧； 所述精轧的入口温度为1010～1060℃；所述精轧的终轧温度为840～880℃； 在进一步的优选实施方案中，所述粗轧后的所述热轧板的厚度为3.5～15mm； 优选的，所述精轧后的所述热轧板的厚度为2.5～3.5mm； 在进一步的优选实施方案中，所述精轧的入口温度为1050℃；所述精轧的终轧温 度为850℃；所述精轧后的所述热轧板的厚度为2.7mm。 在一个实施方案中，本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板的制备方法中，所述层 流冷却为前段冷却模式，所述层冷冷却的速率为30～40℃/s；所述卷取温度为540～580℃； 在进一步的优选实施方案中，所述卷取温度为580℃； 5 CN 111593271 A 说　明　书 3/9 页 在进一步的优选实施方案中，所述缓冷时间为72～75h，所述缓冷后的钢卷的温度 为150～160℃(缓冷坑的出坑温度)； 在进一步的优选实施方案中，所述将所述缓冷后的钢卷依次进行平整处理和酸轧 的过程中，所述平整处理的延伸率为1～1.5％；所述酸轧后的带钢厚度为0.5～1.5mm(将所 述带钢酸轧至厚度为0.5～1.5mm)。 在一个实施方案中，本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板的制备方法中，所述退 火处理包括： (1)将所述带钢加热至温度为690～720℃(本说明书实施例中也表述为加热温 度)，后缓冷至温度为630～650℃(缓冷结束温度)； (2)将经步骤(1)处理后的带钢进行过时效处理，所述过时效处理温度为360～420 ℃，后快冷至温度为180～200℃(终冷温度)； 在进一步的优选实施方案中，所述退火处理包括： (1)将所述带钢加热至温度为705℃，后以冷却速率为4～9℃/s缓冷至温度为650 ℃； (2)将经步骤(1)处理后的带钢进行过时效处理，所述过时效处理温度为380℃，后 以冷却速率为36～39℃/s快冷至温度为200℃； 在进一步的优选实施方案中，所述退火处理后的平整处理的延伸率为0 .15- 0.25％。 本发明另外还提供本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板的制备方法制备得到的 经济型耐腐蚀耐火钢板。 本发明另外又提供本发明所述的经济型耐腐蚀耐火钢板在制备建筑用钢材料中 的应用。 本发明提供的经济型耐腐蚀耐火钢板中，化学成分采用中低含量的C元素、低含量 的Si元素和高含量的Mn元素的成分设计，并通过控制C和Si元素的添加量来控制碳当量，保 证获得理想的低碳低温转变组织并保证钢材料具有良好的表面质量和涂镀性能；此外，适 当提高Mn含量能够保证钢板的强度，其中不添加Ni、Mo、V、Nb等贵重元素能够大幅度降低所 述钢板的合金成本。本发明合金元素的成分设计中，还采用高含量的Cr和低含量的Cu的复 合添加的方式来保证所述钢板的耐腐蚀性，并通过进一步添加低含量的Sb元素来进一步提 高钢板的耐腐蚀性。本发明基于以上所限定的各合金元素的成分优化设计，并配合以最适 当的加热、热轧和退火工艺，可获得经济成本低的耐腐蚀耐火钢板，同时该最终产品还具有 超高的强度、良好的耐腐蚀耐火性能和高温力学性能并具有优异的成型性。 本发明所述经济型耐腐蚀耐火钢板针对合金成分的设计思路如下： C：C元素的主要作用是提高钢的强度，但过高的C含量将对钢的塑性及成型性能产 生不利影响，因此需要对上下限做明确限定，在本发明中，C元素含量被设定在0.0 .02～ 0.04％，以获得本发明所述的性能。 Si：Si为固溶强化元素，然而添加过高含量的Si元素将会对钢的塑性产生负面影 响。在本发明中，Si元素含量被设定在0.02～0.08％，以获得本发明所述的性能。 Mn：Mn元素具有固溶强化作用，其同时可提高钢材料的淬透性，成为提高钢强度的 重要元素之一。然而Mn元素的含量过高则容易使钢结构产生偏析并会降低钢的韧性，从而 6 CN 111593271 A 说　明　书 4/9 页 导致钢材料的性能恶化。本发明在合理控制C元素和Mn元素的添加量的基础上，适当提高了 Mn元素的添加量。在本发明中，Mn元素含量被设定在1.7～1.9％，以获得本发明所述的性 能。 P和S：P和S元素的含量过高会对钢材料的韧性和塑性产生不利影响。在本发明中， S元素的含量被设定为S≤0.004％，且P元素的含量被设定为P≤0.015％，以获得本发明所 述的性能。 Al：Al脱氧元素，本发明中将Al的含量控制在0.015～0.06％，以保证在有效地降 低钢中氧含量的基础上不影响钢材料的各项综合性能。 Cu：本发明加入Cu元素的目的是提高钢材料的耐腐蚀性能，同时也可提高钢材料 的高温力学性能；发明人经过大量平衡优化试验，在考虑经济成本的基础上，将本发明中的 Cu元素含量设定为0.1～0.3％，以获得本发明所述的性能。 Cr：Cr元素是作为耐腐蚀性的元素添加的，其可同时提高钢材料的耐腐蚀性和耐 火性能，发明人经过大量平衡优化试验，将本发明中的Cr元素为设定为1.0～1.4％，以获得 本发明所述的性能。 B：B元素是一种能够增强钢的淬透性元素，特别是在本发明所述退火工艺过程中 能够保证得到低温转变组织，从而提高钢材料的高温性能，并实现产品的经济化生产；此 外，B作为晶界强化的元素，其还可提高钢材料的高温力学性能，从而大幅度提高钢材料的 防火性能。因此，本发明中所限定的添加量为0.002～0.003％。 Sb：Sb元素是一种能够提高钢材料的耐腐蚀性能的元素，本发明选择添加特定含 量即0.04～0.08％的Sb元素来提高钢材料在酸性腐蚀环境下的耐腐蚀效果。 本发明针对发明目的，为制备得到经济型耐腐蚀耐火钢板，在所述钢板的冶炼过 程中严格控制P和S的含量以减少夹杂物、保证钢板坯的质量符合要求。此外，在后续的轧制 过程中严格控制热轧板的层流冷却工艺，使所述钢材料保留一定量的高位错密度的中低温 转变组织，以提高最终产品的高温性能；并将卷取后的钢卷置入缓冷坑中进行缓冷处理然 后进行平整处理，从而极大地提高了热轧钢卷性能的均匀性和板形质量。 在本发明所述制备过程中，将轧制前的加热温度限定为1180～1240℃，保温时间 大于210分钟，从而可以避免由于添加Cu元素所产生的坯子裂纹，同时还保证了奥氏体均匀 化及后续轧制工艺的稳定高效地进行。 本发明所述热轧过程采用两阶段控制轧制，粗轧后的中间坯厚度是成品厚度的7 ～10倍，这可以保证粗轧后的钢坯具有足够的奥氏体未再结晶区的压下量，从而有利于细 化晶粒、增加位错密度，以提高最终产品的高温性能；进一步地，增加中间坯的厚度同时还 可以缩短该中间坯的长度，以减小精轧过程的头尾温度差，防止尾部温度降低过大而增加 轧机负荷。所述精轧过程需严格控制精轧温度，将精轧入口温度设定为1010℃～1060℃，终 轧温度为840～800℃，从而保证轧制工艺的稳定性和轧制板形质量。 本发明得到的热轧板采用的层流冷却方式为前段冷却模式，这一方面有利于加强 钢材料相变后的组织强化效果和细晶组织强化效果，另一方面还有利于增强钢材料位错的 强化效果，从而有效提高最终产品在高温下的强度。本发明将卷取温度限定为540～580℃， 将层流冷却速率限定为30～40℃/s，能够获得中低温转变组织的钢，从而避免出现大量的 多边形铁素体而导致最终成品的高温性能降低。 7 CN 111593271 A 说　明　书 5/9 页 将本发明卷取后的钢卷置于缓冷坑进行缓冷处理，缓冷时间需保证大于72小时， 并保证钢卷出坑温度(缓冷后的钢卷温度)为150～160℃。采用上述缓冷处理，可以使钢的 通卷力学性能更加均匀，并可以使钢材料中内应力有效地得到释放和均匀化，从而改善最 终产品的板形质量，并有利于控制后续钢材料的残余应力。将缓冷后的钢卷依次进行平整 处理和酸轧，其中，平整延伸率为1～1.5％，酸轧后的带钢厚度为0.5～1.5mm，极好地解决 了本发明所述热轧带钢的浪形问题。 在本发明所述的退火处理工艺中，将加热温度设定为690～720℃，缓冷结束温度 设定为630～650℃(将带钢缓冷至温度为630～650℃)，并设定过时效温度为360～420℃， 终冷温度设定为180-200℃(将带钢快冷至温度为180～200℃)。在本发明的连续退火工艺 中，对加热温度的控制是关键因素，这可以保留钢材料中大量的位错并避免钢材料的完全 奥氏体化，以提高最终产品的高温力学性能，此外还通过设定合适的过时效温度来进一步 改善带钢的冷成型性能。 本发明为进一步提高钢板的高温力学性能，对进行退火处理后的带钢进行平整， 其平整延伸率设定为0.15～0.25％。 本发明的技术效果： 本发明基于以上针对各合金元素的成分优化设计，充分发挥了钢的微观组织位错 强化效果，制备得到厚度为0.5～1 .5mm的经济型耐腐蚀耐火钢板，该钢板的屈服强度＞ 700MPa，抗拉强度＞800MPa，180°D＝a冷弯合格，腐蚀速率≤23.89g/m2·h，并且在温度为 600℃下的屈服强度＞260MPa，不易折弯开裂，具有超高的抗拉强度、耐腐蚀性、耐火性和优 异的成型性，同时还具有经济成本低的显著优点。 附图说明 以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中： 图1示出了本发明实施例1试验组6所制备得到的经济型耐腐蚀耐火钢板的金相组 织照片。