一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋及其制备方法，涉及钢筋技术领域。本发明专利技术先将生铁和铁水为原料冶炼成钢水，再加入钒氮等多种合金，强化钢筋，提高生产效率，然后脱氧精炼、浇筑成钢坯，接着加热、轧制制成钢筋；再通过射频辅助高频电脉冲在钢筋表面沉积氧化锌，使得钢筋具有耐腐蚀性；接着，利用电沉积在镀锌后的钢筋表面形成一层碳膜，并通过强流脉冲离子束辐照进行抛光处理，提高钢筋表面光滑程度，提高钢筋的耐磨性。本发明专利技术制备的钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋具有耐磨、耐腐蚀的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢筋
，具体为一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着建筑结构不断升级，用钢强度持续提高，不断有新型高强钢问世，促进了建筑用钢筋的升级换代和产品标准的修改完善。然而，随着科学技术的不断发展，对高强度钢筋的要求不断提高，能够在一些特殊环境下长期使用，因此，高强度钢筋还要具备其他的性能，比如耐腐蚀、耐磨等。
[0003]目前因钢筋锈蚀而使钢筋混凝土结构过早受到破坏的问题，已受到世界各国的普遍关注。中国地域广阔，许多地方的建筑由于钢筋易受腐蚀，影响了钢筋混凝土的握裹力，降低了使用性能和建筑使用寿命，增加了建筑维护费用，其带来的巨大损失，已经引起各界广泛重视，人们纷纷开展建筑结构的抗腐蚀性能研究。为了解决钢筋腐蚀，国外陆续出现了不锈钢筋、环氧涂层钢筋、阻锈剂等防腐技术，并制定了相关标准，这在一定程度上延缓了钢筋腐蚀开始的时间，但存在成本高、施工困难或防腐蚀效果不可确定等缺点，限制了耐腐蚀类钢筋的实际应用。
[0004]此外，我国每年因钢筋材料磨损带来工作失效或报废而造成的能源损耗高达1/2，造成经济的重大损失，大幅降低生产效率。面对我国可持续发展的需要和资源相对紧缺的现实，开发耐蚀耐磨钢筋就显得尤为重要和迫切。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋，其特征在于，按重量份数计，主要包括100～200份生铁，50～100份石灰，25～60份白云石，2～8份菱镁球造渣，40～100份复合合金，2～8份脱氧剂，1～4份钢水覆盖剂。
[0007]进一步的，所述复合合金为硅锰合金，硅铁，钒氮合金，铬锆铜合金或钼铁合金的一种或多种混合。
[0008]进一步的，所述脱氧剂为硅铝钡钙铁，铝锰铁，钢芯铝，电石和碳化硅的一种或多种混合。
[0009]进一步的，一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
[0010](1)将生铁及铁水按质量比1:18～1:19加入转炉中，升温至1480～1520℃，保温30～40min后，吹炼，吹炼时加入石灰，白云石和菱镁球造渣，出钢温度为1670～1680℃，出钢至钢包中的钢水量为1/4时，加入生铁质量0.02～0.04倍的脱氧剂和生铁质量0.4～0.5倍的复合合金；出钢后，吹氮处理8～10min，氮气流量为15～20NL/min，然后加入生铁质量
0.01～0.02倍的钢水覆盖剂，浇筑得150mm
×
150mm的钢坯；
[0011](2)将钢坯送入1050～1100℃的加热炉中，加热80～100min后，轧制得钢筋；
[0012](3)将钢筋置于高频电脉冲沉积设备中，钢筋两边连接频率为12～13MHz的射频电压，沉积15～20min得含锌钢筋；
[0013](4)将含锌钢筋用无水乙醇于45℃、25～30kHz下超声洗涤15～19min，再用去离子水洗涤2～3次后，以含锌钢筋为阴极，以铂片电极为阳极，电沉积150～200s后，用去离子水洗涤7～10次，室温干燥1～2h后，脉冲离子束辐照5～9次得钒氮合金制备的高强度耐腐蚀钢筋。
[0014]进一步的，步骤(1)所述生铁的化学成分为：碳3.3～3.6wt％，硅0.35～0.44wt％，锰0.60～0.77wt％，磷0.073～0.086wt％，硫0.025～0.035wt％，其余为铁及不可避免的不纯物；所述铁水的化学成分为：碳4.5～5.0wt％，硅0.30～0.50wt％，锰0.50～0.65wt％，磷0.080～0.10wt％，硫0.020～0.030wt％，其余为铁及不可避免的不纯物。
[0015]进一步的，步骤(1)所述石灰，白云石和菱镁球造渣的质量比为1:0.5:0.04～1:0.6:0.08，石灰和生铁的质量比为0.5:1。
[0016]进一步的，步骤(1)所述出钢过程中采用全程底吹氩工艺，氩气流量为30～35NL/min。
[0017]进一步的，步骤(2)所述轧制过程中开轧温度为1020～1070℃，精轧温度为970～1020℃，终轧温度为980～1020℃。
[0018]进一步的，步骤(3)所述高频电脉冲沉积设备中采用盘状锌为电极，盘状锌电极和钢筋距离为5～7cm，输出电压18～22V，输出电流200～300A，放电频率3500～4000Hz。
[0019]进一步的，步骤(4)所述电沉积的沉积电压为10～15V，沉积温度为40～45℃，电极间距为5～8mm，电解液为氯乙酸、硫酸钠和氯化胆碱按质量比1:30:0.25～1:32:0.3混合；所述脉冲离子束辐照的离子能量为300～350keV，离子束流密度为200～250A/cm2，离子束脉冲宽度为60～70ns，离子束由70％的氢离子和30％的碳离子组成。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0021]本专利技术依次通过钢水冶炼、脱氧合金化、精炼、加热轧制，双镀层制备等步骤制得钢筋，以实现耐腐蚀、耐磨的效果。
[0022]首先，本专利技术先将生铁和铁水为原料冶炼成钢水，再加入钒氮合金和硅锰合金等多种合金，相互配合使用能够降低单一合金用量并增强合金的强化效果，同时简化钢筋炼制时的工艺，提高生产效率，脱氧后送至氩站进行精炼处理，然后浇筑成钢坯，进行加热、轧制制成钢筋。
[0023]其次，通过射频辅助高频电脉冲在钢筋表面沉积氧化锌，使得钢筋具有耐腐蚀性；由于射频辉光放电空间产生的电子能够产生较大的能量，可以活化钢筋，表面暴露出部分晶格结构，使得锌与钢筋表面的结合力更强，然后高频脉冲使得电极的锌汽化，嵌入钢筋表面的晶格内，生长氧化形成氧化锌镀层，并且高频脉冲产生的高能等离子体使得氧化锌镀层与钢筋发生相互作用，产生合金化，从而两者具有优异的结合力，并且射频辅助脉冲沉积获得的氧化锌镀层表面呈微晶结构，氧化锌晶核相互连接，使得氧化锌镀层较为致密，提高钢筋的耐磨性；接着，利用电沉积在镀锌后的钢筋表面形成一层碳膜，并通过强流脉冲离子束辐照进行抛光处理，强流脉冲在材料表面形成冲击波，经碳膜粒子多级衍射后，将辐照能
量传递于镀锌层，使得镀锌层与碳膜之间熔融结合，形成稳定的网络结构，同时强流脉冲细化表面晶粒，提高钢筋表面光滑程度，提高钢筋的耐磨性和耐腐蚀性。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]为了更清楚的说明本专利技术提供的方法通过以下实施例进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋，其特征在于，按重量份数计，主要包括100～200份生铁，50～100份石灰，25～60份白云石，2～8份菱镁球造渣，40～100份复合合金，2～8份脱氧剂，1～4份钢水覆盖剂。2.根据权利要求1所述的一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述复合合金为硅锰合金，硅铁，钒氮合金，铬锆铜合金或钼铁合金的一种或多种混合。3.根据权利要求2所述的一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述脱氧剂为硅铝钡钙铁，铝锰铁，钢芯铝，电石和碳化硅的一种或多种混合。4.一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：(1)将生铁及铁水按质量比1:18～1:19加入转炉中，升温至1480～1520℃，保温30～40min后，吹炼，吹炼时加入石灰，白云石和菱镁球造渣，出钢温度为1670～1680℃，出钢至钢包中的钢水量为1/4时，加入生铁质量0.02～0.04倍的脱氧剂和生铁质量0.4～0.5倍的复合合金；出钢后，吹氮处理8～10min，氮气流量为15～20NL/min，然后加入生铁质量0.01～0.02倍的钢水覆盖剂，浇筑得150mm
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150mm的钢坯；(2)将钢坯送入1050～1100℃的加热炉中，加热80～100min后，轧制得钢筋；(3)将钢筋置于高频电脉冲沉积设备中，钢筋两边连接频率为12～13MHz的射频电压，沉积15～20min得含锌钢筋；(4)将含锌钢筋用无水乙醇于45℃、25～30kHz下超声洗涤15～19min，再用去离子水洗涤2～3次后，以含锌钢筋为阴极，以铂片电极为阳极，电沉积150～200s后，用去离子水洗涤7～10次，室温干燥1～2h后，脉冲离子束辐照5～9次得钒氮合金制备的高强度耐腐蚀钢筋。5.根据权利要求4所述的一种钒氮合金制备高强度耐腐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述生铁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭忠，刘隆，
申请(专利权)人：九江市钒宇新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：