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耐候钢加入磷、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。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。
耐候钢的合金成分及重量百分比含量为:C:0.12~0.21、Si:0.2~2.0、Mn:0.7~2.0、S ≤0.036、P≤0.034、Cu:0.10~0.40、Al<0.2,其余为Fe和微量杂质。通过Cu、 Mn、Si、Al等合金化,并简单调整普通低碳钢(Q235钢)的部分元素含量,在不需改变Q235钢生产工艺条件下,就能生产出具有良好的耐大气腐蚀性能、综合机械性能的经济耐候钢。
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我国从60年代起也已经开始大量研制耐候钢板,自1965~1979年将多种含Cu及P、RE、Ti的低合金钢在风沙干燥、工业大气、潮湿都市、农村等不同的环境下进行长达15年之久的大气曝露试验,取得了耐候钢的 手数据。1984年我国制定了耐大气腐蚀钢标准GB4171―84及GB4172―84,纳入了高耐候性的3个牌号:09CuPCrNi―A、09CuPCrNi―B、09CuP和焊接结构用耐候钢的4个牌号:16CuCr、1MnCuCr、15MnCuCr、及15MnCuCr―QT。许多钢厂也有不同的耐候钢产品,如铵钢的05CuPCrNi ,09CuPCrNi , 10CrNiCuP系列、武钢的06CuPRE、05CuPCrNi、09CuPTiR、09CuPCrNi系列、宝钢集团上海 钢铁有限公司10PCuRE高耐候钢等等。虽然我国耐候钢的产品及研究也不少,但耐候钢主要应用于桥梁、铁路客车、集装箱、工程机械、海洋设施、海港建筑结构等,用于建筑外墙面层几乎还未出现。 耐候钢在与大气的接触使用过程中,金属基体表面形成致密的、粘附性好的非晶态氧化层保护膜,颜色由锈红逐渐变成暗青、终成为暗紫色,并从此不再锈蚀稳定下来,这层保护膜有效地阻挡了腐蚀的侵入,延长了构件的使用寿命。国外某独立的科研机构将耐候钢与普通碳钢在不同环境中的耐腐蚀性能作了对比,显示出耐腐钢材的良好耐候性。高品质的耐候钢在海边环境中16年后平均腐蚀深度约0.1~0.2mm,在工业区及乡村大约为0.02~0.04mm。我国武汉钢铁公司也对其生产的耐候钢进行的测试表明即使在海边城市耐候钢的平均腐蚀深度约0.02mm/年。即使考虑到其他非正常因素,一般认为,耐候钢耐大气腐蚀性能是一般结构钢的3~4倍,即使在裸装使用条件下,其耐腐蚀性寿命也可达30年以上。
【耐候钢制造工艺】
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。
耐侯钢
工程实例、高性能耐候钢和耐火钢可减小钢结构的维护费用,为解决外露无防护钢结构的防火防腐问题提供了新的解决方案上海2010年世博会中的卢森堡大公国 馆,该馆主体建筑外观整体呈锈色,因为建筑用料是一种名叫耐候钢的特殊钢材。耐候钢又叫考顿钢,它的特别之处在于,暴露在自然环境中,经与空气、雨水等作用,钢材表面会自动形成抗腐蚀的保护层,无需涂漆保护,材料的寿命在80年以上。耐候钢的提供商为安赛乐米塔尔上海代表处,它是总部位于卢森堡的全球 钢铁企业———安赛乐米塔尔集团的在华总部。耐候钢在中国还是首次应用于建筑外观,完工后的卢森堡馆整体将呈现耐候钢的天然原色,展馆的内墙则由冷杉木组成。新型的耐候钢与自然的冷杉木,营造出雕塑式的古堡,不仅艺术感十足,也谙和了环保和可持续的当代理念。同时,这也刻画出与钢铁密切相关的卢森堡形象———100多年来,卢森堡一直以精湛的炼钢技术闻名于世,当年巴黎建造埃菲尔铁塔所用的钢材,就来自于卢森堡。这次卢森堡馆所用的耐候钢,也将全部从卢森堡进口。此外,建造整个卢森堡馆的耐候钢在展馆拆除后可回收利用。
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