一种耐蚀钢筋及其生产方法技术

一种耐蚀钢筋及其生产方法，化学成分：C 0.15～0.23％，Si0.30～0.65％，Mn0.90～1.60％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr1.40～2.50％，Cu0.20～0.40％，Ti0.010～0.025％，N≤0.015％，O≤0.0020％。感应电炉冶炼出钢温度1650～1670℃。连铸钢液的过热度控制在≤30℃；对中间包使用外加电场熔渣脱氧装置进行脱氧，外加电场的电压为5～20V，电流为600～1000A，提高钢液的洁净度。轧制钢坯加热温度为1130～1170℃，加热时间1.5～2.5h，开轧温度1000～1100℃，终轧温度为950～1050℃。本发明专利技术钢筋Rel≥500MPa，Rm≥630MPa，A≥15％，耐蚀性能是HRB500c钢种轧制钢筋的3～5倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金工艺
，特别涉及一种耐海洋气候腐蚀的钢筋及其生产方法。
技术介绍
钢铁工业是我国经济发展的基础工业，经济发展离不开钢铁等重工业的支持。同时不断提高钢铁工业的发展水平，也是为了满足国民经济现代化建设的各个方面如机械、建筑、国防、交通运输等行业要求的基本前提。近年来，我国的钢产量已位居世界首位，是世界钢铁大国。钢筋是目前工程建材中一种主要的常用材料，广泛应用于工业与民用建筑，其性能好坏直接影响工程混凝土的质量。目前我国基本建设高速发展，钢筋的生产和使用均在不断发展，其产品质量不仅有关各项工程事业的安全，更对人民群众的安居乐业有着深远影响。钢筋的冶炼生产对能源环保产生很大的压力，通过提高钢筋的耐蚀性及强度，可以延长钢筋的使用寿命，减少钢材的用量，为节能环保减轻压力。钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一，也是重大工程提前失效的重要原因。尤其在海洋特有的恶劣环境和动载与静载多重因素的耦合作用下，必将导致钢筋锈蚀加剧，大大缩短了混凝土结构的服役寿命。美国、法国等国家对高强度钢筋的研究和开发比较早，对耐大气腐蚀用集装箱板等研究也比较早，但对混凝土用钢筋的耐腐蚀性研究较晚，目前多处于研究阶段，尚无现成的产品。中国专利公开号CN102605255A公开了一种400MPa级耐腐蚀钢，其元素含量为：C:0.1％～0.25％，Si:0.5％～0.90％，Mn:0.7％～1.5％，P:0.04％～0.09％，S≤0.015％，Cu:0.3％～0.6％，Ni:0.1％～0.4％，Cr≤0.1％，V:0.03％～0.08％，其耐腐蚀性能较普通钢筋提高2倍，但其提升空间较为有限。中国专利公开号为CN101709434A公开了一种耐Cl-腐蚀的高强度低合金钢筋，其元素含量为C：0.08％～0.25％，Si：0.35％～1.1％，Mn：0.7％～2.0％，Cu：0.20％～0.80％，Cr：0.30％～1.6％，Ni：0.20％～1.0％，P：0.05％～0.10％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质；或者，同时另加微合金元素V、Nb、Ti、B中的一种或几种；微合金元素总量控制在0.01％～0.5％(在其实施例中没有加钛示例)，该申请耐蚀性能仍然较低，且均没有对钢中的氧含量进行控制，在钢液洁净度方面没有具体要求，没有关注到提高钢的洁净度，减少夹杂物数量对提高钢的耐蚀性的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在大幅降低钢中的氧含量，减少钢中的夹杂物，在不加入大量合金的前提下，通过提高钢的洁净度，从而显著提高钢筋的耐蚀性。为达此目的，本专利技术所采取的技术解决方案是：一种耐蚀钢筋，其化学成分重量百分比含量为：C：0.15％～0.23％，Si：0.30％～0.65％，Mn：0.90％～1.60％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：1.40％～2.50％，Cu：0.20％～0.40％，Ti：0.010％～0.025％，N≤0.015％，O≤0.0020％，其余为铁及不可避免的杂质。本专利技术的成分选择及含量范围确定原理为：碳是钢中非常重要的强化元素，随着钢中碳含量的增加，可以提高钢的强度和硬度，但是钢的塑性和韧性会相应的下降，耐蚀钢筋中含有适量的碳，可以保证钢筋的强度，但在含铬的耐蚀钢中，碳与铬的亲和力较强，容易形成铬的碳化物，降低钢中所含铬的有效作用，因此钢中碳含量控制在0.15％～0.23％。硅元素在钢中是主要的脱氧及强化元素，对提高抗氧化性和耐腐蚀性也有一定的作用。当硅含量过高时，会使焊接时焊缝金属硬化，飞溅增加，影响焊接工艺性能；当钢中硅含量过低时，脱氧不完全，钢中氧含量过高，因此硅含量控制在0.30％～0.65％。锰在钢中可以与硅起到复合脱氧的作用，锰可以与硫生成硫化锰，抑制硫的有害作用，锰同时也是钢中重要的强韧化元素，当锰含量低时，钢中氧含量偏高，同时钢筋的强度偏低；但当钢中锰含量过高时，塑性和冲击韧性下降，同时对焊接性能有不利影响，因此锰含量控制在0.90％～1.60％。磷元素可以提高钢的强度和耐蚀性能，但在钢中容易出现偏析现象，同时低温时力学性能较差，因此磷含量控制在≤0.030％。硫在钢中生成FeS时，容易引起钢的热脆现象，加入锰元素生成硫化锰，可以消除热脆的影响，但生成的硫化物等夹杂物，在钢中易于形成腐蚀源，因此钢中硫含量控制在≤0.020％。铬在钢中是提高耐蚀性的重要元素，可以提高钢基体的腐蚀电位，在一定的环境下，钢的表面会生成致密的氧化膜，当钢中含有大量铬元素时，会明显增加钢的生产成本，在建筑用钢领域，钢筋的用途不同，对耐蚀性的要求也不一样，与海洋距离远一些的地方，对钢筋耐蚀性的要求就要低一些，因此钢中铬含量控制在1.40％～2.50％。铜在钢中同样是提高耐蚀性的元素，但是钢在加热炉进行加热时，由于铜不易氧化，且熔点较低，这就容易造成钢表面富铜，在热轧时出现热裂现象，因此钢中铜含量控制在0.20％～0.40％。钛是一种较强的脱氧剂，可将钢液中氧脱除到非常低的水平，从而有效地提高钢液的洁净度，减少钢中的夹杂物；钢中的钛元素在进行轧制时，可以析出细小弥散的碳氮化钛粒子，起到很好的细化晶粒的作用；钛在钢中与碳结合，大大地减少了铬与碳结合的机会，有效地
提高铬元素所起的耐蚀作用，因此钢中钛含量控制在0.010％～0.025％。氮在钢中可以起到固溶强化的作用，能够提高钢的强度和硬度，但显著影响钢的韧性，因此钢中氮含量控制在≤0.015％。氧在钢中是以氧化物的形式存在，这些氧化物不仅对钢筋的塑性、韧性等性能有不利影响，同时氧化物也明显降低了耐蚀性能，因此钢中氧含量控制在≤0.0020％。一种耐蚀钢筋的生产方法，包括电炉冶炼、连铸和轧制，其具体生产方法为：电炉冶炼：在感应电炉中进行冶炼，冶炼采用优质废钢，在废钢熔化后，进行造渣操作，并根据钢液初始成分，首先加入增碳剂、硅锰铁、硅铁进行脱氧及合金化，然后再加入铬铁、钛铁进行合金化，待熔炼成分达到要求后进行出钢，出钢温度控制在1650～1670℃。连铸：出钢到钢包后，将钢包吊至中间包处，钢液的过热度控制在≤30℃；对中间包使用外加电场熔渣脱氧装置进行脱氧，脱氧装置的阳极套装在长水口上，阴极固定在上水口上，阳极和阴极通过导线分别与电源的正极和负极连接；外加电场的电压为5～20V，电流为600～1000A，其中长水口外面的阳极，在进行浇注时，阳极随着长水口进入中间包的熔渣内后，接通电源的阳极，中间包的上水口处接阴极与中间包钢液相通，通过直流电源，在钢液和中间包覆盖剂之间构成回路，控制钢液中的氧通过熔渣体系的传导，将熔渣中生成的氧气排出钢液，从而提高钢液的洁净度。轧制：钢坯加热温度为1130～1170℃，加热时间1.5～2.5h，开轧温度1000～1100℃，终轧温度为950～1050℃。本专利技术的有益效果为：通过在钢中添加钛元素，在钢中起到细化晶粒的作用，使碳氮化钛粒子弥散分布，减少铬与碳结合的机会，有效地提高了铬元素所起的耐蚀作用；同时钛也是很好的脱氧剂，可以使钢中的氧含量大幅降低，钢中的夹杂物明显减少，并在连铸钢包长水口与中包上水口之间加上外加电场进行脱氧处理，进一步减少钢中的夹杂物，在不加入大量合金而增加生产成本的前提下，可以显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐蚀钢筋，其特征在于，其化学成分重量百分比含量为：C：0.15％～0.23％，Si：0.30％～0.65％，Mn：0.90％～1.60％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：1.40％～2.50％，Cu：0.20％～0.40％，Ti：0.010％～0.025％，N≤0.015％，O≤0.0020％，其余为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀钢筋，其特征在于，其化学成分重量百分比含量为：C：0.15％～0.23％，Si：0.30％～0.65％，Mn：0.90％～1.60％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：1.40％～2.50％，Cu：0.20％～0.40％，Ti：0.010％～0.025％，N≤0.015％，O≤0.0020％，其余为铁及不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述耐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，包括电炉冶炼、连铸和轧制，其具体生产方法为：电炉冶炼：在感应电炉中进行冶炼，冶炼采用优质废钢，在废钢熔化后，进行造渣操作，并根据钢液初始成分，首先加入增碳剂、硅锰铁、硅铁进行脱氧及合金化，然后再加入铬铁、钛铁进行合金化，待熔炼成分达到要求后进行出钢，出钢温度控制在165...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜利，刘亚辉，姜铁鑫，
申请(专利权)人：海城市欣锐铸件有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21