一种具有高耐腐蚀性的高强钢筋及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高耐腐蚀性的高强钢筋，包括以下成分：C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Al、Cu、Mo、Ti及Fe。本发明专利技术还提供了所述具有高耐腐蚀性的高强钢筋的制备方法。本发明专利技术的钢筋，性能稳定，具有优异的耐腐蚀性能，同时具有良好的力学性能，可广泛的应用于沿海及盐湖地区的建筑工程中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金领域，具体涉及一种具有高耐腐蚀性的高强钢筋及其制备方法。
技术介绍
通常，钢筋混凝土结构在沿海及近海地区中服役10-15年后，就普遍出现严重腐蚀破坏的现象，而在盐湖地区，仅服役2-3年便会呈现出非常严重的腐蚀破坏的状态。其中，作为主要的结构材料，钢筋的锈蚀是钢筋混凝土结构腐蚀的重要因素。钢筋的锈蚀不仅大大缩短了建筑物的整体寿命，也造成了安全的隐患。因此，钢筋的耐腐蚀性能成为国内外工程界关注的热点问题。目前采用的耐腐蚀钢筋主要有涂层钢筋、不锈钢筋和合金耐腐蚀钢筋。其中，涂层钢筋又分为环氧涂层钢筋和金属镀层钢筋，其共同的问题是涂层在运输及施工过程中容易被破坏，失去对基体的保护作用，反而加剧局部腐蚀，并且涂层还具有影响钢筋与混凝土的结合力的缺陷；不锈钢筋在普通环境中耐腐蚀效果较好，但在氯离子含量较高的海水中容易发生点蚀，加之其昂贵的成本和较低的强度使其无法满足广泛的工程应用的需求；合金耐蚀钢筋是解决钢筋腐蚀问题的有效方法，但现有技术中合金钢筋的耐腐蚀性能较普通钢筋提升较为有限。日本专利文献JPH09263886A公开了一种钢筋混凝土结构用钢材，含有0.005-1.0%的C、0.01-0.35%的Si、0.01-1.5%的Mn、0.001-0.15%的P、0.030%以下的S、1.5-10.0%的Ni、1.5-10.0%的Cr、0.05-5.0%的Al，及其他不可避免的杂质。还可选择性的添加Cu、Mo、W、Nb、V、Ti、Ta、B、REM、Ca、Zr中的一种或多种。其制备方法为将原料真空熔融后采用常规方法热轧、机械加工为所需尺寸。上述钢材通过Ni-Cr-Al的复合添加，提高其耐腐蚀性。但是，由于每种元素的量的调整均可能会在多个方面对得到的钢筋的性能产生影响，因此，上述钢材的效果实际上并不稳定。当得到的钢材具有较好的耐腐蚀性时，却不能保证得到的钢材同时还具有良好的力学性能。中国专利文献CN102534390A公开了一种耐腐蚀螺纹钢筋及其生产方法，所述钢筋包括C0.18-0.25%、Si0.40-0.80%、Mn0.30-1.00%、P0.02-0.04%、S≤0.01%、Cr0.45-1.00%、Cu0.05-0.20%、V0.01-0.05%，及余量的铁和杂质。其制备方法包括依次进行的电路或转炉冶炼、炉外精炼、连铸、热轧、冷床空冷、倍尺剪切、平头工序。上述钢筋，虽相较于常规的螺纹钢筋，其耐腐蚀性有一定的提高，但在耐腐蚀性与力学性能的综合性能上仍然有待提高。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀性优良且具有良好的力学性能、综合性能稳定的钢筋。本专利技术还提供了所述钢筋的制备方法。本专利技术的具有高耐腐蚀性的高强钢筋，按重量百分比计算，包括以下成分：C0.005-0.050%；Si0.36-0.60%；Mn0.3-0.6%；P≤0.03%；S≤0.01%；Cr7.0-9.0%；Ni1.5-4.0%；Al≤2.0%；Cu≤1.0%；Mo＜0.5%；Ti≤0.05%；余量为Fe。需要说明的是，在制备过程中可能存在微量的不可避免的杂质，但并不影响本专利技术的实施及技术效果实现。所述Cr与所述Ni的质量比满足(2.7-8):1，优选为(2.7-6):1。所述C的重量百分比为0.005-0.010%。所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋的制备方法，包括以下步骤：1）脱硫：取铁矿石熔融为铁水，加入脱硫剂脱硫；2）脱碳、脱磷、脱氧：控制温度1550-1670℃下冶炼100-150min；3）连铸：将步骤2）中得到的所述钢水在保护气体下浇铸，得到连铸坯；4）轧制：在温度950-1200℃下，对步骤3）中得到的所述连铸坯轧制为所需尺寸。5）冷却：控制冷床温度900-950℃，不穿水，冷床空冷。进一步的，所述步骤1）中，将所述铁水采用转速为90-110r/min的搅拌桨搅拌，搅拌1-3min后，加入脱硫剂，搅拌反应10-15min，静置5-10min。其中，所述脱硫剂为以9:1的质量比混合的石灰粉与莹石。所述步骤2）具体为：先冶炼至钢液中碳含量低于0.05%、磷含量低于0.01%，出钢；再精炼脱碳、精炼脱氧至钢液中含氧量为0.002%-0.005%。所述出钢过程中采用保护气体以0.5-0.1MPa的压力搅拌钢液，出钢进行至1/4时加入Si、Mn合金元素合金脱氧，加入碳粉和造渣料。所述精炼时加入Cr合金元素后进行脱碳，精炼脱氧后，加入Ni合金元素，再加入钙铁合金，软搅拌5min以上；或，所述精炼时加入Cr合金元素后进行脱碳，精炼脱氧后，加入Ni合金元素及Al、Cu、Mo、Ti中的一种或多种合金元素，再加入钙铁合金，软搅拌5min以上。需要说明的是，所述冶炼、精炼的方式并不唯一，本专利技术提供一种具体的实现方式：先采用转炉冶炼，惰性气体以0.5-0.1MPa的压力搅拌钢液，冶炼至钢液中碳含量低于0.05%、磷含量低于0.01%，出钢，出钢进行至1/4时加入Si、Mn合金元素合金脱氧，加入碳粉和造渣料；再采用RH真空精炼脱碳，所述RH真空精炼时加入Cr合金元素后进行脱碳；采用LF炉外精炼脱氧至钢液中含氧量为0.002%-0.005%。LF炉外精炼脱氧后，加入Ni合金元素，再加入钙铁合金，软搅拌5min以上；或，LF炉外精炼脱氧后，加入Ni合金元素及Al、Cu、Mo、Ti中的一种或多种合金元素，再加入钙铁合金，软搅拌5min以上。所述步骤3）具体为：氩气下，保持拉坯速度为2.6-2.7m/min，连铸为横截面150mm×150mm、长度16m的方坯，得到连铸坯。所述步骤4）具体为：先将所述连铸坯加热至1100-1200℃下粗轧、中轧，再降温至950-1050℃，精轧。在钢筋中，C是重要的强化元素，通过固溶强化和析出强化等作用显著提高钢的强度，但C和Cr具有很强的亲和力，可以跟Cr形成一系列复杂的碳化物，在增加钢的强度和硬度的同时，显著降低钢的耐蚀性。另外，C含量过高会降低钢的塑性和韧性，恶化钢的焊接性能；Si是重要的还原剂和脱氧剂，钢中加入硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度。硅和钼、钨、铬等结合，对提高抗腐蚀性和抗氧化性有一定作用，但增加含硅量会降低钢筋的焊接性能；Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，在钢中主要起固溶强化作用，是重要的强化元素，同时也是奥氏体形成元素，锰含量过高会显著提高钢的淬透性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高耐腐蚀性的高强钢筋，其特征在于，按重量百分比计算，包括以下成分：

【技术特征摘要】
1.一种具有高耐腐蚀性的高强钢筋，其特征在于，按重量百分比计算，
包括以下成分：
2.根据权利要求1所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋，其特征在于，所
述Cr与所述Ni的质量比满足(2.7-8):1。
3.根据权利要求1或2所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋，其特征在于，
所述C的重量百分比为0.005-0.010%。
4.根据以上权利要求1-3任一所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋，其特
征在于，屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥880MPa，断后伸长率≥12%，
且其耐海水腐蚀性能较普通HRB400提高3倍以上。
5.根据权利要求1-4任一所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋的制备方法，
其特征在于，包括以下步骤：
1）脱硫：取铁矿石熔融为铁水，加入脱硫剂脱硫；
2）脱碳、脱磷、脱氧：控制温度1550-1670℃下冶炼100-150min；
3）连铸：将步骤2）中得到的所述钢水在保护气体下浇铸，得到连铸坯；
4）轧制：在温度950-1200℃下，对步骤3）中得到的所述连铸坯轧制为
所需尺寸；
5）冷却：控制冷床温度900-950℃，不穿水，冷床空冷。
6.根据权利要求5所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋的制备方法，其特
征在于，所述步骤1）中，将所述铁水采用转速为90-110r/min的搅拌桨
搅拌，搅拌1-3min后，加入脱硫剂，搅拌反应10-15min，静置5-10min
7.根据权利要求6所述的具有高耐腐蚀性的高强钢筋的制备方法，其特
征在于，所述脱硫剂为以9:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建春，黄文克，李阳，麻晗，
申请(专利权)人：江苏省沙钢钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32