一种耐腐蚀钢筋及其制造方法技术

本发明专利技术涉及钢铁材料领域，尤其涉及一种耐腐蚀钢筋及其制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1）废钢配料；2）熔炼；3）出钢铸坯；4）轧制钢筋。与现有的技术相比，本发明专利技术的有益效果是：1）通过向钢水中增加铬、锑元素成分，在钢筋表面稳定形成一层富含铬、锑元素的致密氧化膜，此氧化膜显著提高钢筋耐氯离子侵蚀的能力，钢筋耐蚀程度提高。2）在生产工艺中，通过严格控制钢水温度，能避免锑元素的气化损失，提高锑元素的收得率。3）采用本发明专利技术工艺制造的螺纹钢筋，根据YB/T 4367~2014的检测方法，耐腐蚀性能较普通HRB400钢筋提高了30%以上。

A kind of corrosion-resistant steel bar and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀钢筋及其制造方法
本专利技术涉及钢铁材料领域，尤其涉及一种耐腐蚀钢筋及其制造方法。
技术介绍
钢筋混凝土组合结构是目前土木工程结构设计的首选形式，然而钢筋混凝土自专利技术应用开始，其耐久性问题就一直是一个未能攻克的难题，其中，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。一般情况下，混凝土能够为钢筋提供一种保护性的碱性环境，此时钢筋不会发生锈蚀，但随着混凝土遭受碳化、氯离子侵蚀等破坏过程，尤其在高温、高湿、高盐的海洋环境下，常见的混凝土防腐手段不能有效地封闭混凝土中毛细管、小孔以及微小裂缝，对水、氯离子等腐蚀介质的渗透难以产生良好的阻隔作用，导致混凝土结构内部钢筋腐蚀严重，因此，在沿海地区以及海洋工程、沼泽地工程等特定环境下普通钢筋材料无法满足其使用寿命的要求。目前，防止、延缓建筑钢筋腐蚀的方法主要有两类：一种是减缓腐蚀的开始时间，包括添加防锈剂，使用低渗透度的水泥，增加钢筋上的混凝土层厚度等，但这些方法会增加建筑自身重量和成本。第二种方法是延长腐蚀周期，包括使用实心不锈钢筋，环氧涂层钢筋，阻锈剂钢筋及采用镀锌钢筋等。不锈钢筋其价格约为普通钢筋的6~10倍，由于其造价昂贵，无法在建筑中大面积使用，只能在建筑的关键部位和环境最恶劣的地方使用，而且不锈钢筋和普通钢筋搭接时易形成宏电池腐蚀。环氧涂层会降低钢筋与混凝土的粘结强度，且涂层的振动破坏均会导致其应用效果不稳定。钢筋的阻锈剂中一般都含有亚硝酸盐成分，钢筋耐久度不足且对环境有一定影响。镀锌钢筋在进行弯曲等加工时容易造成热浸锌覆盖层的剥落，且当环境pH值超过13.3时，热浸锌覆盖层就几乎起不到任何保护作用了。因此，综合考虑制造成本及使用效果，提高钢筋基体的耐蚀能力、开发新型耐蚀钢筋是解决问题的根本途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐腐蚀钢筋及其制造方法，克服现有技术的不足，通过向钢中增加铬、锑元素成分，在钢筋表面稳定形成一层富含铬、锑元素的致密氧化膜，提高钢筋耐氯离子侵蚀的能力，使钢筋耐蚀程度得到加强。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：技术方案之一：一种耐腐蚀钢筋，含有以下重量百分比的化学成分：碳0.16%~0.24%、硅0.4%~0.7%、锰0.4%~1.3%、磷≤0.03%、硫≤0.02%、铬0.4%~0.8%、钒0.03%~0.12%、氮≤0.01%、锑0.05%~0.15%，以及余量的铁和不可避免的杂质元素。技术方案之二：一种耐腐蚀钢筋的制造方法，具体包括以下步骤：1）废钢配料，选用报废汽车的外部钢板、轴承屑、钢筋头、钢结构边角料为原料，各种原料的重量配比需通过原料成分计算确定，应使废钢熔化后各元素的含量不高于钢筋成品中各元素含量的上限值；2）熔炼，在电弧炉中熔化废钢，废钢熔化后，加入石灰覆盖住钢水表面，利用底吹氩气对钢水进行搅拌，搅拌3~5min后，检测钢水温度、钢水中各化学元素含量及氧含量，当钢水氧含量超过0.0040%时，加入金属铝对钢水进行脱氧，氧含量不高于0.0040%时，停止脱氧，根据钢水各元素含量对钢水进行合金化处理，当钢水成分满足要求后出钢，钢水合金化过程中和出钢前钢水温度均小于1635℃；3）出钢铸坯，将装有钢水的钢包吊运至浇铸平台进行浇铸，浇铸温度在1520℃~1550℃，浇铸过程采取氩气保护浇铸，用方坯连铸机将钢水浇铸成方坯；4）轧制钢筋，将方坯按规格轧制成圆钢、螺纹钢、方钢、扁钢、六角钢或八角钢，开轧温度为950℃~1050℃，终轧温度880℃~980℃，上冷床温度为780℃~880℃。所述石灰的加入量为5kg/t钢~10kg/t钢。所述底吹氩气的流量为1NL/min·t~5NL/min·t，搅拌时间3~5min，搅拌过程应避免钢水大面积裸露于空气中。所述钢水合金化处理时采用的合金为硅铁、硅锰合金、锰铁、铬铁、钒铁、锑锭中的任一种或任两种以上。如果方坯进入轧机轧制前表面温度低于950℃，则需将方坯放入加热炉加热至950℃~1050℃后，再进入轧机轧制。本专利技术在熔炼过程中加入石灰的目的一方面是为了隔绝钢水与空气的接触，避免钢水氧含量过高，另一方面石灰能够与钢水中上浮的夹杂物发生反应，有利于钢水的洁净化。因为锑的沸点为1635℃，一旦钢水超过此温度，加入到钢水中的锑就会气化，一方面降低锑的收得率，影响钢筋的耐腐蚀效果，同时锑的密度较大，一旦加入到钢水内部的锑气化，会引起钢水喷溅。铬、锑元素对提高钢筋的耐腐蚀能力具有良好作用，在钢筋的腐蚀过程中，铬、锑元素富集于靠近基体的锈层中，形成致密的、接近于非晶态的稳定氧化膜，显著阻碍腐蚀性元素的传播，尤其锑元素的加入对以氯离子为代表的酸性腐蚀环境具有理想的耐腐蚀效果，但铬、锑加入量过多会对钢筋的热加工性能以及生产成本产生影响，因此，本专利技术将铬含量控制在0.4%~0.8%、锑含量控制在0.05%~0.15%。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：1）通过向钢水中增加铬、锑元素成分，在钢筋表面稳定形成一层富含铬、锑元素的致密氧化膜，此氧化膜显著提高钢筋耐氯离子侵蚀的能力，钢筋耐蚀程度提高。2）在生产工艺中，通过严格控制钢水温度，能避免锑元素的气化损失，提高锑元素的收得率。3）采用本专利技术工艺制造的螺纹钢筋，根据YB/T4367~2014的检测方法，相对腐蚀率小于70%，即与普通HRB400钢筋相比，耐腐蚀性能提高了30%以上。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明：实施例。一种耐腐蚀钢筋的制造方法，具体包括以下步骤：1）废钢配料，利用电弧炉熔化40吨废钢，废钢种类包括08Al（汽车外壳）、轴承屑、钢筋头、Q235（钢结构边角料）等，废钢熔化后加入200kg石灰，利用底吹氩气对钢液搅拌4min，底吹流量为60NL/min，此后对钢水进行测温取样，钢水成分见表1。表1废钢熔化后的化学成分，%2）熔炼，向钢水中加入7kg金属铝对钢液进行脱氧处理，此后分别加入237kg硅铁（硅含量75%）、440kg锰铁（锰含量80%）、190kg铬铁（铬含量65%）、75kg钒铁（钒含量53%）、28kg锑锭（锑含量99%），利用底吹氩气搅拌完成钢水成分的均匀化，当温度为1615℃时向钢包内出钢，出钢后取样检测钢水成分如表2所示。表2出钢后钢水成分，%3）出钢铸坯，将钢包运至浇注平台，当钢水温度降为1545℃开始浇注，浇注过程采用保护浇注，浇注断面为150mm×150mm的方坯，利用红外测温仪器对出铸机后的方坯表面进行测温，其表面温度为1073℃。取铸坯样检测其氮含量，数值为0.0065%。4）轧制钢筋，方坯不经过加热炉直接进行轧制，开轧温度为1035℃，终轧温度960℃，上冷床温度为870℃。对轧制成的直径为14mm的螺纹钢筋成品进行力学性能检测，其屈服强度为535MPa，抗拉强度为705MPa，强屈比为1.31。根据YB/T4367~2014本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述一种耐腐蚀钢筋含有以下重量百分比的化学成分：/n碳0.16%~0.24%、硅0.4%~0.7%、锰0.4%~1.3%、磷≤0.03%、硫≤0.02%、铬0.4%~0.8%、钒0.03%~0.12%、氮≤0.01%、锑0.05%~0.15%，以及余量的铁和不可避免的杂质元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述一种耐腐蚀钢筋含有以下重量百分比的化学成分：
碳0.16%~0.24%、硅0.4%~0.7%、锰0.4%~1.3%、磷≤0.03%、硫≤0.02%、铬0.4%~0.8%、钒0.03%~0.12%、氮≤0.01%、锑0.05%~0.15%，以及余量的铁和不可避免的杂质元素。


2.一种耐腐蚀钢筋的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）废钢配料，选用报废汽车的外部钢板、轴承屑、钢筋头、钢结构边角料为原料，各种原料的重量配比需通过原料成分计算确定，应使废钢熔化后各元素的含量不高于钢筋成品中各元素含量的上限值；
2）熔炼，在电弧炉中熔化废钢，废钢熔化后，加入石灰覆盖住钢水表面，利用底吹氩气对钢水进行搅拌，搅拌3~5min后，检测钢水温度、钢水中各化学元素含量及氧含量，当钢水氧含量超过0.0040%时，加入金属铝对钢水进行脱氧，氧含量不高于0.0040%时，停止脱氧，根据钢水各元素含量对钢水进行合金化处理，当钢水成分满足要求后出钢，钢水合金化过程中和出钢前钢水温度均小于1635℃；
3）出钢铸坯，将装有钢水的钢包吊运至浇铸平...

【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