【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑结构用钢筋制造，尤其涉及在海水海砂混凝土、严酷海洋环境建筑结构用钢筋。
技术介绍
1、陆地资源的不断消耗加快了建设海洋强国的步伐。钢筋混凝土结构是基础设施建设中主要的结构形式，广泛应用于跨海交通基础设施、港口码头、海上石油平台、海上风力发电等海上工程。由于暴露于严酷的海洋环境，嵌入在钢筋混凝土结构中的钢材很容易受到氯化物引起的损害。钢筋锈蚀被认为是导致混凝土结构提前破坏而达不到预期耐久性的首要原因。针对钢筋锈蚀问题，科研人员提出阴极保护、表面改性处理、镀层保护等防护措施和技术，但以上技术衍生出施工困难、易老化失效、维护成本高等一系列问题。因此，综合考虑使用性能及生产和维护成本，提高钢筋基体的耐蚀能力是解决问题的根本途径。对于钢筋混凝土结构，当进入混凝土中氯离子浓度渗透到钢筋表面达到并超过阈值时，钢筋表面的钝化膜会受到破坏发生腐蚀，此时需要进行维护工作从而引起额外费用。显然，耐蚀性能有限的普通钢筋不仅会增加维护费用而且存在结构失效的风险。研究人员发现使用不锈钢的钢筋混凝土结构可解决钢筋锈蚀问题，保证长期使用寿命。但是不锈钢因含有过多合金元素、存在可焊接性差、初期生产成本高昂的问题，因此难以进行大规模工程应用。
2、河砂作为混凝土的重要组分，用量巨大。许多沿海城市当地的河砂资源有限，并且远途运输又将极大地提高成本。因此，沿海地区许多工程的建设用砂已转为淡化海砂。但是使用淡化海砂会增加成本，并且如果淡化脱盐处理工艺不彻底会存在钢筋腐蚀的风险。我国拥有漫长的海岸线，具有丰富的海水、海砂资源。海砂含泥量低、颗
3、目前，研究人员开发了系列耐蚀钢筋，但其在海砂海砂混凝土应用的相关研究几乎没有，是否适用于海水海砂混凝土和严苛海洋环境以及是否具有较长的服役寿命仍然存疑。开发和应用海水海砂混凝土、严酷海洋环境建筑结构用钢筋，可以满足建设海洋强国的重大需求，在保证建筑结构安全的基础上降低建设企业的成本，对延长建筑物的使用寿命和减少维护成本以及促进相关产业的节能减排具有重要的实际意义。
4、因此，为克服现有技术的不足，有必要研究一种海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋及其制备方法来解决或减轻上述一个或多个问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋及其制备方法，通过添加cr和mo等元素，设计开发出高耐蚀钢筋，在满足严酷海洋环境建筑结构以及海水海砂混凝土用钢使用性能的条件下尽可能缩减成本。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于各成分的质量百分比为：c≤0.03％，cr 8.5～11.5％，mo 0.5～2.0％，mn 0.8～1.0％，si 0.2～0.4％，p≤0.006％，s≤0.004％，其余为fe及不可避免的杂质。
4、进一步地，所述钢筋性能指标为：屈服强度≥500mpa，抗拉强度≥630mpa，断后伸长率a≥18％，最大力下总伸长率agt≥10.0％。
5、进一步地，所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在含有0.8m氯盐ph＝13.5±0.2的混凝土环境下，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋仍能保持稳定的钝化。
6、进一步地，所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在9.0±0.2≤ph≤10.5±0.2的混凝土严重碳化、含有0.2m氯盐的环境下，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋仍能保持稳定的钝化。
7、进一步地，所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在ph＝13.5±0.2的典型混凝土中，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的临界氯离子浓度大于3.50mo l/l，其抗氯离子能力是普通钢筋hrb500的20倍以上。
8、进一步地，所述钢筋耐腐蚀性能指标为：依据gb/t 33953-2017中对钢筋耐腐蚀性能要求，试验溶液采用高于规定的质量分数为2.00％±0.05％标准的初始浓度为5.0％的氯化钠溶液，溶液温度为45℃±2℃，湿度为70％rh±10％rh，循环周期为60min±5min，其中浸润时间为12min±2min；所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的耐腐蚀性能较gb/t1499.2-2018中hrb500牌号相对腐蚀速率低于8％，且腐蚀168h后锈层平均厚度低于40μm,与hrb500平均厚度130μm的锈层相比具有很小的体积膨胀。
9、一种如上所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，包括以下步骤：
10、s1、按既定的元素质量百分比进行冶炼；
11、s2、lf-rh精炼；
12、s3、连铸控轧或热连轧；
13、s4、控温冷却。
14、进一步地，所述s1的具体过程包括：铁水进行预脱硫，之后将废钢、铁水及生铁加入转炉进行顶底复合吹炼；出钢时采用渣洗及全程底吹氩，并向钢包中加入脱氧剂、高碳锰铁、硅铁和铬铁完成初步脱氧合金化以提高效率；出钢温度＞1610℃。
15、进一步地，所述s2的具体过程包括：lf炉的钢包中以80～120l/min的氩气流量进行全程底吹，加入钢中需要的合金元素cr、mn和mo，保证钢包内合金熔解及均匀化，出钢温度为1550～1600℃；在rh炉中加入微碳铬铁合金以对钢水进一步合金化调控，并进行脱气脱碳，将各元素含量控制到合适范围内；当真空度＜2mbar时进行＞5min净循环处理，出钢温度控制在1560～1600℃。
16、进一步地，所述s3的具体过程包括：将所述rh炉精炼工序的出钢钢水在无碳保护渣或者超低碳保护渣的保护浇注条件下通过连铸机浇注成铸坯；连铸过程中温度控制在1540～1560℃，拉速控制在2.0～2.5m/min；控制轧制过程包括粗轧和精轧，将连铸所得钢坯在加热炉中进行加热，加热温度＞1100℃，加热时间控制在1～2h以保证合金元素得到充分回溶；轧制过程中粗轧温度950～1050℃，精轧温度850～950℃，轧制速度为10～15m/s，而后轧制成直径为10～40mm的直条螺纹钢筋。
17、进一步地，所述s3的热连轧工序，加热炉温度＞1100℃，开轧温度950～1050℃；
18、进一步地，所述s4的具体过程包括：将轧制而成的直条螺纹钢筋在冷床上进行自然冷却，上冷床温度≥840℃。
19、与现有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于各成分的质量百分比为：C≤0.03％，Cr 8.5～11.5％，Mo 0.5～2.0％，Mn 0.8～1.0％，Si 0.2～0.4％，P≤0.006％，S≤0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋性能指标为：屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥630MPa，断后伸长率A≥18％，最大力下总伸长率Agt≥10.0％。
3.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在含有0.8M氯盐pH＝13.5±0.2的混凝土环境下，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋仍能保持稳定的钝化。
4.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在9.0±0.2≤pH≤10.5±0.2的混凝土严重碳化、含有0.2M氯盐的环境下，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋仍能保持稳定的钝化。
5.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐
6.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：依据GB/T 33953-2017中对钢筋耐腐蚀性能要求，试验溶液采用高于规定的质量分数为2.00％±0.05％标准的初始浓度为5.0％的氯化钠溶液，溶液温度为45℃±2℃，湿度为70％RH±10％RH，循环周期为60min±5min，其中浸润时间为12min±2min；所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的耐腐蚀性能较GB/T 1499.2-2018中HRB500牌号相对腐蚀速率低于8％，且腐蚀168h后锈层平均厚度低于40μm,与HRB500平均厚度130μm的锈层相比具有很小的体积膨胀。
7.一种如权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，所述S1的具体过程包括：铁水进行预脱硫，之后将废钢、铁水及生铁加入转炉进行顶底复合吹炼；出钢时采用渣洗及全程底吹氩，并向钢包中加入脱氧剂、高碳锰铁、硅铁和铬铁完成初步脱氧合金化以提高效率；出钢温度＞1610℃。
9.根据权利要求7所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，所述S2的具体过程包括：LF炉的钢包中以80～120L/min的氩气流量进行全程底吹，加入钢中需要的合金元素Cr、Mn和Mo，保证钢包内合金熔解及均匀化，出钢温度为1550～1600℃；在RH炉中加入微碳铬铁合金以对钢水进一步合金化调控，并进行脱气脱碳，将各元素含量控制到合适范围内；当真空度＜2mbar时进行＞5min净循环处理，出钢温度控制在1560～1600℃。
10.根据权利要求7所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，所述S3的具体过程包括：将所述RH炉精炼工序的出钢钢水在无碳保护渣或者超低碳保护渣的保护浇注条件下通过连铸机浇注成铸坯；连铸过程中温度控制在1540～1560℃，拉速控制在2.0～2.5m/min；控制轧制过程包括粗轧和精轧，将连铸所得钢坯在加热炉中进行加热，加热温度＞1100℃，加热时间控制在1～2h以保证合金元素得到充分回溶；轧制过程中粗轧温度950～1050℃，精轧温度850～950℃，轧制速度为10～15m/s，而后轧制成直径为10～40mm的直条螺纹钢筋。
11.根据权利要求7所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，所述S3的热连轧工序，加热炉温度＞1100℃，开轧温度950～1050℃。
12.根据权利要求7所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，所述S4的具体过程包括：将轧制而成的直条螺纹钢筋在冷床上进行自然冷却，上冷床温度≥840℃。
...【技术特征摘要】
1.一种海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于各成分的质量百分比为：c≤0.03％，cr 8.5～11.5％，mo 0.5～2.0％，mn 0.8～1.0％，si 0.2～0.4％，p≤0.006％，s≤0.004％，其余为fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋性能指标为：屈服强度≥500mpa，抗拉强度≥630mpa，断后伸长率a≥18％，最大力下总伸长率agt≥10.0％。
3.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在含有0.8m氯盐ph＝13.5±0.2的混凝土环境下，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋仍能保持稳定的钝化。
4.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在9.0±0.2≤ph≤10.5±0.2的混凝土严重碳化、含有0.2m氯盐的环境下，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋仍能保持稳定的钝化。
5.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：在ph＝13.5±0.2的典型混凝土中，所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的临界氯离子浓度大于3.50mol/l，其抗氯离子能力是普通钢筋hrb500的20倍以上。
6.根据权利要求1或2所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋，其特征在于所述钢筋耐腐蚀性能指标为：依据gb/t 33953-2017中对钢筋耐腐蚀性能要求，试验溶液采用高于规定的质量分数为2.00％±0.05％标准的初始浓度为5.0％的氯化钠溶液，溶液温度为45℃±2℃，湿度为70％rh±10％rh，循环周期为60min±5min，其中浸润时间为12min±2min；所述的海水海砂混凝土用高耐蚀钢筋的耐腐蚀性能较gb/t 1499.2-2018中hrb500牌号相对腐蚀速率低于8％，且腐蚀168h后锈层平均厚度低于40μm,与hrb500平均厚度130μm的锈层相比具有很小的体积膨胀...
【专利技术属性】
技术研发人员：武会宾，张志慧，张鹏程，于新攀，牛刚，丁超，毛新平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。