一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋及其生产方法，其耐腐蚀稀土钢筋的成分以重量百分比计为：C：0.15‑0.30％；Si：0.30‑0.80％；Mn：1.0‑1.80％；P 0.015‑0.025％；S≤0.008％；RE：0.15‑0.20％；Cu：0.20‑0.60％；Cr：0.30‑0.80％；Ni：0.30‑0.70％；V：0.10‑0.15％；Mo：0.1‑0.3％；其余为铁和不可避免杂质；本发明专利技术的生产方法包括冶炼，精炼，连铸以及轧制等工序；本发明专利技术所生产的600MPa级稀土钢筋的成分、夹杂物以及力学性能完全满足钢筋的技术要求，符合质量控制要求，具有高强度、高塑性、耐腐蚀等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋及其生产方法
本专利技术涉及钢筋生产
，尤其涉及一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋及其生产方法。
技术介绍
钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已经成为世界各国普遍关注的一大灾害，尤其是高温潮湿、污染严重的海洋环境，极容易导致混凝土内部钢筋腐蚀。现有耐腐蚀钢筋钢都是以铜磷系耐大气腐蚀、镍铬系耐氯离子腐蚀钢筋为主。由于镍铬铁合金价格较高，生产成本成为制约耐腐蚀钢筋发展的主要因素。据统计，钢筋材料在大气环境中的腐蚀损失约占材料腐蚀损失的50％以上。而在兼有Cl沉积和SO2污染的海洋大气中更容易导致钢筋材料发生严重的腐蚀破坏，有80％以上均发生严重或较严重的钢筋锈蚀破坏。出现破坏的码头甚至距建成时间仅5～10年，造成了严重的经济损失和安全隐患。目前，热轧带肋钢筋的强度级别基本是以400MPa级为主，少量为500MPa级，而600MPa级钢筋只有个别厂家尚在开发中。600MPa钢筋开发面临的主要问题是，如何在降低成本的前提下还能保证钢筋的高强度、高耐腐蚀性，以及具有良好的塑性、焊接性等性能。现有技术中钢筋强度以及耐腐蚀性等性能的研究开发与快速发展的复杂环境有些差距，或者钢筋成分中合金含量较高，导致生产成本过高。因此，研究开发适用于复杂腐蚀环境下高强度、耐腐蚀、低成本的高性能钢筋，加快钢筋产品的升级换代非常必要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋及其生产方法。本专利技术通过添加稀土元素和少量耐腐蚀合金，并通过多次实验进行成分比例的合理分配，提高了钢筋的强度和耐腐蚀性能，使600MPa级钢筋的平均腐蚀速率可达到普通牌号钢筋平均腐蚀速率的20-40％，相比普通钢筋提高了其强度和耐腐蚀性能，相比高合金钢筋降低了生产成本。本专利技术通过采用添加稀土元素以及合理的冶炼方法，改善了钢中的夹杂物形态，控制钢筋中的非金属夹杂物等级之和小于等于0.5级，大大提高了钢筋的强度、塑性和耐腐蚀性。根据本专利技术方法生产的耐腐蚀稀土钢筋，其夹杂物分布均匀、无偏析、缩孔等缺陷，具有良好的强度、塑性及耐腐蚀性。本专利技术一方面提供了一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述耐腐蚀稀土钢筋的成分以质量百分比计为：C：0.15-0.30％；Si：0.30-0.80％；Mn：1.0-1.80％；P：0.015-0.025％；S≤0.008％；RE：0.15-0.20％；Cu：0.20-0.60％；Cr：0.30-0.80％；Ni：0.30-0.70％；V：0.10-0.15％；Mo：0.1-0.3％；其余为铁和不可避免杂质；本专利技术所述RE元素为高丰度稀土，包括Ce(铈)30-60％、La(镧)30-60％、Y(钇)10-20％、Gd(钕)10-20％；钢筋金相组织为铁素体+珠光体组织，其占比80％以上，无回火马氏体组织；钢筋中非金属细系夹杂物等级之和≤0.5级，非金属粗系夹杂物等级之和≤0.5级。进一步，本专利技术600MPa级耐腐蚀稀土钢筋的成分以重量百分比计优选为：C：0.20-0.30％，Si：0.45-0.70％，Mn：1.4-1.80％，P：0.015-0.025％，S≤0.008％，RE：0.15-0.20％，Cu：0.35-0.50％，Cr：0.45-0.70％，Ni：0.40-0.65％，V：0.10-0.15％，Mo：0.15-0.30％，其余为铁和不可避免杂质。更进一步，所述钢筋的成分优选为：C：0.28％，Si：0.55％，Mn：1.5％，P：0.020％，S：0.008％，RE：0.18％，Cu：0.45％，Cr：0.60％，Ni：0.55％，V：0.13％，Mo：0.2％，其余为铁和不可避免杂质。本专利技术上述成分所生产的600MPa级耐腐蚀稀土钢筋的抗拉强度达到750-800MPa，屈服强度达到600-650MPa，断后伸长率大于24％。钢筋非金属细系夹杂物等级之和≤0.5级，非金属粗系夹杂物等级之和≤0.5级。600MPa级钢筋的平均腐蚀速率是普通钢筋牌号平均腐蚀速率的20-40％。钢筋金相组织为铁素体+珠光体组织，占比80％以上，无回火马氏体组织。本专利技术中各元素的作用和功能如下：C是提高钢材强度最有效的元素，但是当其含量低于0.15％时，会导致力学性能不足，当其含量高于0.30％时，会产生塑性、韧性、焊接性能下降。因此，本专利技术在试制过程中，选择C在0.15-0.30％范围内比较合理。Si是一种强化元素，可以提高钢的强度，但是Si含量过高会影响钢的焊接性能及塑性，所以本专利技术选择Si的范围适合在0.30～0.80％。Mn可以提高钢的强度和硬度，但Mn含量过高会降低钢的抗腐蚀能力，因此本专利技术通过试验选择Mn在1.0-1.80％范围内可发挥其上述优点。P易在晶界偏析而增加钢筋的脆性。但P能够促进阳极钝化，提高钢筋的耐腐蚀性能，选择P的范围在0.015-0.025％。而S容易形成MnS夹杂，降低钢筋的力学性能及耐腐蚀性能，选择S的范围在小于0.008％较好。RE元素能够同时提高钢筋的耐腐蚀性、力学性能并且改善夹杂物形态，但RE元素过高会增加钢中第二相的数量，所以在试验后选择RE的范围在0.15-0.20％更能发挥其综合性能。Cu元素能够抑制S的有害作用，提高钢筋耐腐蚀性。但是铜元素过高会影响钢筋的塑性，所以选择Cu的范围在0.20-0.60％。Cr元素能够提高钢筋强度和耐腐蚀性，但也能降低钢筋塑性。本专利技术选择Cr的范围在0.30-0.80％正好能折衷其不需要的功能。Ni元素可提高钢的强度、塑性和耐腐蚀性，但其价格较高，本专利技术适宜地选择Ni的范围在0.30-0.70％最为经济。V元素可以细化晶粒，提高强度，但是V元素过高影响钢材塑性，本专利技术选择V的范围在0.10-0.15％。Mo元素可以细化晶粒、提高钢材强度及耐腐蚀性，但含量过高影响其焊接性且增加成本，本专利技术选择Mo的范围在0.1-0.30％。本专利技术另一方面提供了一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋的生产方法，该方法在生产中可对所述钢筋的成分，非金属夹杂物进行控制。该方法包括转炉冶炼步骤、LF精炼步骤、RH精炼步骤、连铸步骤以及轧制步骤；其工艺步骤如下：本专利技术的转炉冶炼步骤包括：采用硫含量低于0.002％的原料铁水及低硫自产废钢进行转炉冶炼，出钢温度1670-1690℃；出钢前加入活性石灰进行渣洗脱硫，终渣碱度控制范围为3.2-3.5，转炉终点钢水中S以重量百分比计为：S≤0.010％。硫在钢铁中被认为是有害元素，主要以硫化锰和硫化亚铁形式存在，引起钢的热脆，降低钢的强度、塑性、耐蚀性及焊接性能。本专利技术的稀土耐腐蚀钢筋为了获得较低的夹杂物等级，更好的力学性能及耐腐蚀性，要求钢中硫元素控制在0.008％以下。本专利技术转炉冶炼步骤采用低于0.002％的低硫原料铁水及低硫废钢，保证了转炉炼钢原料中尽量少带入硫。由于转炉炼钢期间使用高碱度渣以及高温冶炼均有利于转炉内的脱硫过程，因此本专利技术采用了较高的转炉出钢温度1670-1690℃，较高的炉渣碱度3.2-3.5，保证了转炉出钢时钢水中硫含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述钢筋的成分以重量百分比计为：C：0.15-0.30％，Si：0.30-0.80％，Mn：1.0-1.80％，P：0.015-0.025％，S≤0.008％，RE：0.15-0.20％，Cu：0.20-0.60％，Cr：0.30-0.80％，Ni：0.30-0.70％，V：0.10-0.15％，Mo：0.1-0.3％，其余为铁和不可避免的杂质；/n所述RE元素包括Ce(铈)、La(镧)、Y(钇)、Gd(钕)；/n所述钢筋金相组织为铁素体+珠光体组织，占比80％以上，无回火马氏体组织；/n所述钢筋中非金属细系夹杂物等级之和≤0.5级，非金属粗系夹杂物等级之和≤0.5级。/n

【技术特征摘要】
1.一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述钢筋的成分以重量百分比计为：C：0.15-0.30％，Si：0.30-0.80％，Mn：1.0-1.80％，P：0.015-0.025％，S≤0.008％，RE：0.15-0.20％，Cu：0.20-0.60％，Cr：0.30-0.80％，Ni：0.30-0.70％，V：0.10-0.15％，Mo：0.1-0.3％，其余为铁和不可避免的杂质；
所述RE元素包括Ce(铈)、La(镧)、Y(钇)、Gd(钕)；
所述钢筋金相组织为铁素体+珠光体组织，占比80％以上，无回火马氏体组织；
所述钢筋中非金属细系夹杂物等级之和≤0.5级，非金属粗系夹杂物等级之和≤0.5级。


2.如权利要求1所述600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述钢筋的成分以重量百分比计为：C：0.20-0.30％，Si：0.45-0.70％，Mn：1.4-1.80％，P：0.015-0.025％，S≤0.008％，RE：0.15-0.20％，Cu：0.35-0.50％，Cr：0.45-0.70％，Ni：0.40-0.65％，V：0.10-0.15％，Mo：0.15-0.30％，其余为铁和不可避免杂质。


3.如权利要求2所述600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述钢筋的成分以重量百分比计为：C：0.28％，Si：0.55％，Mn：1.5％，P：0.020％，S：0.008％，RE：0.18％，Cu：0.45％，Cr：0.60％，Ni：0.55％，V：0.13％，Mo：0.2％，其余为铁和不可避免杂质。


4.如权利要求1至3所述600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述RE元素为高丰度稀土，包括Ce(铈)30-60％、La(镧)30-60％、Y(钇)10-20％、Gd(钕)10-20％。


5.如权利要求4所述600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述钢筋的抗拉强度为750-800MPa，屈服强度为600-650MPa，断后伸长率大于24％。


6.如权利要求5所述600MPa级耐腐蚀稀土钢筋，其特征在于，所述钢筋的平均腐蚀速率是普通牌号钢筋平均腐蚀速率的20-40％。


7.一种600MPa级耐腐蚀稀土钢筋的生产方法，其特征在于，包括转炉冶炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长城，谢吉祥，刁承民，
申请(专利权)人：盐城市联鑫钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32