一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋及其生产方法技术

本发明专利技术提供了一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋及其生产方法。该螺纹钢筋包含如下组分(wt％)：基本成分：C 0.06～0.10％，Si 0.60～0.80％，Mn 0.60～1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr 3.20～3.50％，Al 0.70～0.90％,Mo 0.35～0.45％，Ni0.70～0.90％；可选成分：V 0.01～0.06％，Nb 0.01～0.030％，中的任意一种或两种的组合；其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术的优点在于，钢筋的耐海水腐蚀性能较好，相对普通螺纹钢筋可提高3倍以上，同时具备高的伸长率和强屈比，强屈比达到1.50以上，抗震性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋及其生产方法，属于钢铁冶金和轧钢领域。
技术介绍
随着建筑、桥梁、机械、压力容器等各类工程结构朝大型化、多功能、高参数等方向的发展，高强度高等级大厚度钢板的市场需求量逐渐增加，同时对厚板的质量性能要求也越来越高，如低温韧性、抗层状撕裂性能、成型和焊接性能等。而制约厚板生产和性能稳定的一个重要原因是随着厚度的增加，韧性变差，尤其是60mm以上钢板心部韧性明显降低，无法满足高质量工程结构的技术要求。为此，宽厚板生产厂家一般通过提高板坯厚度，从而提高厚板的轧制压缩比(如≥4)来保证其心部性能，增加了生产难度和成本。目前，有许多提高厚板低温韧性的专利，如专利CN105256117A、CN105063485A等均采用常规的TMCP工艺(一次加热和控轧控冷)来获得优异的低温韧性，如专利CN105420468A、CN105177445A、CN105112815A、CN105102656A等采用了常规TMCP工艺和后续热处理相结合的方式以获得良好的低温韧性。综合来看，厚板的现有生产技术主要采用一次加热和控轧控冷的工艺路线。但是这种工艺路线很难保证厚板厚度方向的性能稳定，如60mm以上钢板心部与其他厚度位置处相比，组织晶粒尺寸更为粗大且韧性更差。随着钢筋混凝土结构的广泛运用，由钢筋腐蚀造成混凝土结构过早失效的案例屡见不鲜，造成严重的经济损失。尤其在严酷的海洋环境下，钢筋的腐蚀更是一大技术难题，目前较好的耐海水腐蚀钢筋为不锈钢钢筋，但其成本高，大部分工程难以承受高昂的造价，通过添加合金元素提高普通钢筋本身的耐腐蚀性能，尤其是耐海水腐蚀性能可进一步增加建筑工程寿命，同时仅少量增加成本，是一种有效的提升工程寿命的手段。近来国内外对耐海水腐蚀钢进行了大量研究和开发，但均有一定的局限性，难以达到耐蚀性能和应用推广相结合，无法达到既能保证钢筋的强塑性、抗震性能，又能具备较高的耐腐蚀性能。如中国专利CN102605255A公开了一种400MPa的钢筋，其组分及含量为：C0.1％-0.25％，Si0.5％-0.90％，Mn0.7％-1.5％，P0.04％-0.09％，S≤0.015％，Cu0.3％-0.6％，Ni0.1％-0.4％，Cr≤0.1％，V0.03％-0.08％，余为Fe及不可避免的杂质，其中添加了较高的Cu元素，虽然有利于提高耐蚀性能，但其易导致热裂问题，且其耐蚀性能也未提高到理想程度，美国专利1141403公开的具有优异机械性能和腐蚀性能的低碳钢及其制造方法，含Cr1.0～13.0％，Si0.5～2.0％，未指出其耐腐蚀性能提高的量化指标，且其断后延伸率为7％，钢筋塑性较差。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋及其生产方法，显微组织以铁素体和贝氏体为主，通过Cr、Ni、Mo、Al等元素复合作用，调控组织中两相比，同时通过产生钝化膜提高其耐海水腐蚀性能，达到强塑性、抗震性能和耐海水腐蚀性能的综合兼顾，并控制钢材成本。为达到上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋的化学组成按照重量百分比计算包括：C0.06～0.10％，Si0.60～0.80％，Mn0.60～1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr3.20～3.50％，Al0.70～0.90％，Mo0.35～0.45％，Ni0.70～0.90％；可选V0.01～0.6％，Nb0.01～0.030％中的任意一种或两种的组合；其中，Al、Ni含量比为1:1；其余为Fe和不可避免的杂质。上述耐腐蚀高强屈比抗震钢筋的生产方法，包括依次进行的以下步骤：电炉或转炉冶炼、LF-RH精炼、小方坯连铸连轧、冷床冷却；轧制过程中，加热温度1050-1100℃，开轧温度920-960℃，经6架粗轧、6架中轧，精轧前经一段水冷，精轧温度控制在870-930℃，精轧后不穿水，上冷床温度为880-950℃。采用上述生产方法生产的钢筋抗拉强度≥700MPa，下屈服强度≥400MPa，断后伸长率≥18％，最大力总伸长率≥9％，强屈比≥1.50，显微组织为铁素体和贝氏体。Al是钢中常用的脱氧剂，本专利技术中铝主要通过在基体表面与空气间形成致密的Al2O3薄膜，同时固溶在基体中的Al会提高基体的电极电位，使钢材的耐腐蚀性大为提高，其同时对力学性能有一定影响，添加量过高会降低其焊接性能，本专利技术中添加量控制在0.70-0.90％，镍具有提高钢材自腐蚀电位，增强耐腐蚀性能的作用，但其合金成本较高，同时Ni为奥氏体稳定化元素，对双向组织有较大影响，本专利技术中Ni添加量控制在0.70-0.90％。本专利技术成分关键还在在于控制Al和Ni含量比为1:1，以控制组织中两相比，达到组织和耐蚀性能的兼顾，从而实现高的强屈比和高的耐腐蚀性能，经过上述工序生产的耐腐蚀钢筋抗拉强度≥700MPa，下屈服强度≥400MPa，断后伸长率≥16％，最大力总伸长率大于等于9％，强屈比≥1.50，显微组织为铁素体和贝氏体，耐蚀性能相较于普通HRB400E钢筋提升3倍以上。本专利技术中其它组分的机理及作用：C是钢材中最基本的强化元素，C含量每增加0.01％，钢的抗拉强度约增加10MPa，但过量的C会降低钢筋的塑性和可焊性。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。为保证钢种良好的耐蚀性能，本专利技术中C含量的范围选为0.06～0.10％。Si是铁素体强化元素，能够通过固溶强化提高铁素体的强度，Si也是重要的脱氧剂，有助于降低钢中的氧含量，减少夹杂物。在本专利技术中，Si含量范围选为0.60～0.80％。Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，在钢中主要起固溶强化作用，是重要的强韧元素，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，降低钢的塑性和可焊性。本专利技术中Mn含量的范围选为0.6～1.0％。S和P在炼钢过程中为有害杂质元素，在钢中易形成有害夹杂物，降低钢的韧性和塑性。且磷易在晶界处偏聚，增加钢的脆性，因此本专利技术中采用极低的S和P含量，均控制在0.01％范围内。Cr有利于提高钢筋的耐腐蚀能力，同时可以提高强度，Cr的添加提高了奥氏体的稳定性，可以阻止热轧时晶粒的长大，是提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性的重要元素，在适当环境下促进钢表面形成稳定的钝化膜，从而提高钢的耐腐蚀性能。本专利技术中Cr含量的范围选为3.2～3.5％。V是一种微合金化元素，能够析出V(C，N)化合物，阻止奥氏体和铁素体晶粒长大，具有较强的析出强化和细晶强化作用，可以显著提高钢的强度，从而弥补碳含量低造成强度不足的缺陷。本专利技术中V含量的范围选为0.01～0.06％。Mo可以普遍提高钢的抗腐蚀性能，在还原性酸和强氧化性的盐溶液中都可以使钢表面发生钝化，还能防止钢在氯化物溶液中发生点蚀。钼含量较高(>3％)时，会使钢的抗氧化性发生恶化。本专利技术中Mo含量的范围选为0.35-0.45％。Nb是一种微合金化元素，其析出相具有较高的溶解析出温度，有效阻止奥氏体晶粒长大，具有较强的细晶强化效果，可以显著提高钢的强度，但添加量较高细晶作用增加不明显，同时增加成本。本专利技术中Nb含量的范围选为0.01～0.03％。与现有技术相比较，本专利技术至少具有以下有益效果：通过Cr、Ni、Mo、Al等元素复合作用，调控组织中两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋，其特征在于，钢筋的化学组成按照重量百分比计算包括：C 0.06～0.10％，Si 0.60～0.80％，Mn 0.60～1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr 3.20～3.50％，Al 0.70～0.90％，Mo 0.35～0.45％，Ni 0.70～0.90％；可选V 0.01～0.6％，Nb 0.01～0.030％中的任意一种或两种的组合；其中，Al、Ni含量比为1:1；其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋，其特征在于，钢筋的化学组成按照重量百分比计算包括：C0.06～0.10％，Si0.60～0.80％，Mn0.60～1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr3.20～3.50％，Al0.70～0.90％，Mo0.35～0.45％，Ni0.70～0.90％；可选V0.01～0.6％，Nb0.01～0.030％中的任意一种或两种的组合；其中，Al、Ni含量比为1:1；其余为Fe和不可避免的杂质。2.一种耐腐蚀高强屈比抗震钢筋的生产方法，包括依次进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，张建春，左龙飞，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