專利名稱：高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼及其制備方法，屬于建筑用鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，對建筑用熱軋帶肋鋼筋的質(zhì)量要求也越來越高。 熱軋帶肋鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的骨架材料，在結(jié)構(gòu)中承載著各種應(yīng)力，有時(shí)還在一定的腐蝕環(huán)境下使用，因此不僅要求鋼筋具有較高的強(qiáng)度和工藝性能，而且在一定的使用場合下還要求具有較高的功能性，如抗震性能、耐蝕性能等。目前因鋼筋銹蝕而使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)過早受到破壞的問題，已受到世界各國的普遍關(guān)注。根據(jù)1998年的調(diào)查，美國有57. 5萬座鋼筋混凝土橋，其中有一半以上因?yàn)槌霈F(xiàn)鋼筋腐蝕而遭到破壞，其中有40%的橋梁出現(xiàn)承載力不足，必須進(jìn)行修復(fù)和加固處理，而對其進(jìn)行修復(fù)的經(jīng)費(fèi)預(yù)算則高達(dá)1550億美元(為建橋費(fèi)用的4倍)。歐洲、澳大利亞、海灣國家等，都有以氯鹽為主的鋼筋腐蝕破壞問題，其中英國修復(fù)費(fèi)為每年50億英鎊。中國地域廣闊，許多地方的建筑由于鋼筋易受腐蝕，影響了鋼筋混凝土的握裹力，降低了使用性能和建筑使用壽命，增加了建筑維護(hù)費(fèi)用。鋼筋腐蝕帶來的巨大損失，已經(jīng)引起各界廣泛重視，人們紛紛開展建筑結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能研究。為了解決鋼筋腐蝕，國外陸續(xù)出現(xiàn)了不銹鋼筋、鍍鋅鋼筋、環(huán)氧涂層鋼筋、陰極保護(hù)法、阻銹劑等防腐技術(shù)，并制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上延緩了鋼筋腐蝕開始的時(shí)間，但存在成本高、施工困難或防腐蝕效果不可確定等缺點(diǎn)。目前中國建筑正向高層、大跨度的方向發(fā)展，在注重提高鋼筋強(qiáng)度和塑韌性的同時(shí)，也更加注重鋼筋的抗震性能、耐蝕性能等功能，面對我國可持續(xù)發(fā)展的需要和資源相對緊缺的現(xiàn)實(shí)，開發(fā)低成本耐蝕抗震鋼就顯得尤為重要和迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐腐蝕性強(qiáng)、晶粒細(xì)小、強(qiáng)度高、抗震性能好、成本低的高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼及其制備方法。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼具有下列質(zhì)量含量的化學(xué)成分 C 0. 08 0. 13wt%Si :0. 30 0. 50 wt%
Mn :0. 60 0. 90 wt%Cr 0. 40 0. 70 wt%
V 0. 015 0. 025 wt% Nb :0. 008 0. 020 wt% S ^ 0. 040 wt%P ^ 0. 045 wt%
其余為Fe及不可避免的不純物。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼的制備方法包括煉鋼、軋鋼兩個(gè)部份，在鋼水轉(zhuǎn)爐冶煉后，通過出鋼渣洗、澆鑄控制，以及軋鋼控軋控冷等多項(xiàng)工藝技術(shù)的集成、創(chuàng)新，開發(fā)出低成本的高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼。其中在LD煉鋼轉(zhuǎn)爐進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉、造渣等冶煉后，在出鋼過程中依次向鋼包中加入復(fù)合脫氧劑、硅錳合金、硅鐵、中碳鉻鐵、鈮鐵及釩氮合金，進(jìn)行脫氧合金化處理，出完鋼對鋼水軟吹氬4 5分鐘后，澆鑄成鋼坯；將鋼坯在 1080 1120°C溫度下加熱后，控制開軋溫度為960 1010°C，進(jìn)行粗軋和中軋，中軋后進(jìn)入精軋前進(jìn)行控冷，控制終軋溫度為870 960°C進(jìn)行終軋，之后快速水冷使鋼材溫度降至 640 680°C，再自然空冷至室溫，即獲得高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼的生產(chǎn)方法為下列工藝步驟
A、按常規(guī)將鐵水、廢鋼、生鐵及造渣劑加入煉鋼轉(zhuǎn)爐內(nèi)，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，并按常規(guī)造渣，控制終點(diǎn)碳含量為0. 03 0. 06 wt%,出鋼溫度1680°C，并在出鋼前，向鋼包底部加入石灰、螢石，加入量為石灰2 3 kg/t鋼、螢石0.4 0.6 kg/t鋼，之后出鋼;
B、出鋼過程中，當(dāng)鋼包鋼水量達(dá)到或大于1/5時(shí)，進(jìn)行脫氧合金化處理，即向鋼包中依次加入復(fù)合脫氧劑、硅錳合金、硅鐵、中碳鉻鐵、鈮鐵、釩氮合金，并在鋼包鋼水量達(dá)到3/4 時(shí)加完所述各合金，各合金的加入量為
復(fù)合脫氧劑0.8 1.0 kg/t鋼，
硅錳合金9.0 12. 5 kg/t鋼，
硅鐵3.0 4. 2 kg/t鋼，
中碳鉻鐵7. 5 8. 8 kg/t鋼，
釩氮合金0. 15 0. 25 kg/t鋼，
鈮鐵0. 15 0. 25 kg/t 鋼；
出鋼過程中，保持鋼包鋼水全程底吹氬，之后鋼水送氬站吹氬4 5分鐘后，向鋼包內(nèi)加入鋼水覆蓋劑，加入量為1. 0 1. 2 kg/t鋼；
C、將步驟B的鋼水放入連鑄中間包中，控制中間包鋼水溫度為1530 1540°C，連鑄過程中，控制拉速為2. 6 2. 7m/min，二冷段水量為1. 5 1. 8L/kg，得鋼坯；
D、將步驟C的鋼坯在1080 1120°C溫度下，加熱60 80分鐘后，在開軋溫度為960 1010°C，軋制速度為0. 9 1. 4m/s的條件下，粗軋6個(gè)道次，共軋制50 60秒；在軋制速度為3. 5 3. 9m/s的條件下，中軋5 6個(gè)道次，共軋制55 70秒；在冷卻水量為50 IOOmVh的條件下，水冷2 4秒；在速度為10. 0 15. Om/s的條件下，精軋2 5個(gè)道次， 共軋制40 55秒，控制終軋溫度為870 960°C，得到鋼材；
E、將步驟D所得鋼材在冷卻水量為300 380m7h、冷卻水壓力為2. 5 3. 4MPa的條件下，快速冷卻2. O 4. O秒，使鋼材溫度降為640°C 680°C，之后自然空冷至室溫，即獲得400MPa級高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼，該鋼的化學(xué)成份為
C 0. 08 0. 13 Wt%Si 0. 30 0. 50 wt%
Mn 0. 60 0. 90 wt%Cr :0· 40 0· 70 wt%
V 0. 015 0. 025 wt% Nb :0. 008 0. 020 wt% S ^ 0. 040 wt%P ^ 0. 045 wt%
其余為Fe及不可避免的不純物。所述步驟B的復(fù)合脫氧劑、硅錳合金、硅鐵、中碳鉻鐵、鈮鐵、釩氮合金，均為市購
女口
廣 PFt ο所述鋼水覆蓋劑為市購產(chǎn)品。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果采用上述方案，即在鋼中加入鉻后，鋼表面形成了致密的氧化膜，從而提高了鋼的鈍化耐腐蝕能力，同時(shí)加入微合金元素Nb、v，能充分發(fā)揮微合金沉淀析出的強(qiáng)化作用，同時(shí)改善鋼的焊接、時(shí)效等性能，在工藝方法中，通過精軋前的控冷以及終軋后的快速水冷手段，有利于發(fā)揮細(xì)晶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化作用。本發(fā)明工藝顯著改善了鋼材的耐腐蝕性能，其腐蝕率僅是現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的400MPa鋼筋的1/5 1/4，而且晶粒細(xì)小，鐵素體晶粒達(dá)9. 5-11. 5級，工藝力學(xué)性能優(yōu)異，完全滿足GB1499. 2-2007 HRB400E抗震鋼筋性能要求，而成本比同類產(chǎn)品降低20元/t鋼以上，且工藝適用性及控制性較強(qiáng)，可廣泛用于各類建筑工程，有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼的力學(xué)性能見表1。本發(fā)明鋼材產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的400MPa級帶肋鋼筋相比，其性能見表2。表 權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼，其特征在于具有下列質(zhì)量含量的化學(xué)成分 C 0. 08 0. 13wt%Si :0. 30 0. 50 wt%Mn :0. 60 0. 90 wt%Cr 0. 40 0. 70 wt%V 0. 015 0. 025 wt% Nb :0. 008 0. 020 wt% S ^ 0. 040 wt%P ^ 0. 045 wt% 其余為Fe及不可避免的不純物。
2.一種如權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼的的制備方法，其特征在于經(jīng)過下列工藝步驟A、按常規(guī)將鐵水、廢鋼、生鐵及造渣劑加入煉鋼轉(zhuǎn)爐內(nèi)，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，并按常規(guī)造渣，控制終點(diǎn)碳含量為0. 03 0. 06 wt%,出鋼溫度1680°C，并在出鋼前，向鋼包底部加入石灰、螢石，加入量為石灰2 3 kg/t鋼、螢石0.4 0.6 kg/t鋼，之后出鋼;B、出鋼過程中，當(dāng)鋼包鋼水量達(dá)到或大于1/5時(shí)，進(jìn)行脫氧合金化處理，即向鋼包中依次加入復(fù)合脫氧劑、硅錳合金、硅鐵、中碳鉻鐵、鈮鐵、釩氮合金，并在鋼包鋼水量達(dá)到3/4 時(shí)加完所述各合金，各合金的加入量為復(fù)合脫氧劑0.8 1.0 kg/t鋼，硅錳合金9.0 12. 5 kg/t鋼，硅鐵3.0 4. 2 kg/t鋼，中碳鉻鐵7. 5 8. 8 kg/t鋼，釩氮合金0. 15 0. 25 kg/t鋼，鈮鐵0. 15 0. 25 kg/t 鋼；出鋼過程中，保持鋼包鋼水全程底吹氬，之后鋼水送氬站吹氬4 5分鐘后，向鋼包內(nèi)加入鋼水覆蓋劑，加入量為1. 0 1. 2 kg/t鋼；C、將步驟B的鋼水放入連鑄中間包中，控制中間包鋼水溫度為1530 1540°C，連鑄過程中，控制拉速為2. 6 2. 7m/min，二冷段水量為1. 5 1. 8L/kg，得鋼坯；D、將步驟C的鋼坯在1080 1120°C溫度下，加熱60 80分鐘后，在開軋溫度為960 1010°C，軋制速度為0. 9 1. 4m/s的條件下，粗軋6個(gè)道次，共軋制50 60秒；在軋制速度為3. 5 3. 9m/s的條件下，中軋5 6個(gè)道次，共軋制55 70秒；在冷卻水量為50 IOOmVh的條件下，水冷2 4秒；在速度為10. 0 15. Om/s的條件下，精軋2 5個(gè)道次， 共軋制40 55秒，控制終軋溫度為870 960°C，得到鋼材；E、將步驟D所得鋼材在冷卻水量為300 380m7h、冷卻水壓力為2. 5 3. 4MPa的條件下，快速冷卻2. O 4. O秒，使鋼材溫度降為640°C 680°C，之后自然空冷至室溫，即獲得400MPa級高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼，該鋼的化學(xué)成份為C 0. 08 0. 13 Wt%Si 0. 30 0. 50 wt%Mn 0. 60 0. 90 wt%Cr 0. 40 0. 70 wt%V 0. 015 0. 025 wt% Nb :0. 008 0. 020 wt% S ^ 0. 040 wt%P ^ 0. 045 wt% 其余為Fe及不可避免的不純物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟B的復(fù)合脫氧劑、硅錳合金、硅鐵、中碳鉻鐵、鈮鐵、釩氮合金、鋼水覆蓋劑均為市購產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼及其制備方法，在煉鋼爐中進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉、造渣等冶煉后，在出鋼過程中依次向鋼包中加入復(fù)合脫氧劑、硅錳合金、硅鐵、中碳鉻鐵、鈮鐵及釩氮合金，進(jìn)行脫氧合金化處理，出完鋼對鋼水軟吹氬4～5分鐘后，澆鑄成鋼坯；將鋼坯在1080～1120℃溫度下加熱后，控制開軋溫度為960～1010℃，進(jìn)行粗軋和中軋，中軋后進(jìn)入精軋前進(jìn)行控冷，控制終軋溫度為870～960℃進(jìn)行終軋，之后快速水冷使鋼材溫度降至640～680℃，再自然空冷至室溫，即獲得高強(qiáng)度耐腐蝕抗震鋼。顯著改善了鋼材的耐腐蝕性能，其腐蝕率僅是現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的400MPa鋼筋的1/5～1/4，而且晶粒細(xì)小，鐵素體晶粒達(dá)9.5-11.5級，工藝力學(xué)性能優(yōu)異，其成本比同類產(chǎn)品降低20元/t鋼以上。
文檔編號B21B37/74GK102330026SQ20111026674
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者庾郁梅, 張衛(wèi)強(qiáng), 李金柱, 趙宇, 陳偉 申請人:武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司