屈服強度≥600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋及生產(chǎn)方法
【專利摘要】屈服強度≥600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋，其組分及重量百分比含量為：C:0.17～0.28%、Si:0.50～0.90%、Mn：0.70～1.50%、P：0.04～009%、S≦0.015%、V：0.08～0.15%、Nb：0.025～0.045%；生產(chǎn)工藝：鐵水脫硫；轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉；氬站精練；LF爐精煉；連鑄；堆垛冷卻至室溫；鑄坯加熱；粗軋及精軋；自然冷卻至室溫。本發(fā)明環(huán)氧樹脂涂層鋼筋相比不存在涂層脫落而造成腐蝕速率加速的缺點；與不銹鋼鋼筋相比，大量減少了Cr的含量；與普通鋼筋相比，其抗Cl離子腐蝕能力是普通鋼筋的2倍以上；且在現(xiàn)有400MPa級鋼筋工藝線上只加添LF爐精煉即可；噸鋼增加不超過30元，就能滿足生產(chǎn)。
【專利說明】屈服強度& 600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼筋及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種帶肋鋼筋及其生產(chǎn)方法，尤其適用于通過釩鈮微合金強化技術(shù)來提高強度的屈服強度> 600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國內(nèi)建筑工程向大型化、大負荷方向的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的施工效率、節(jié)能環(huán)保問題引起了普遍關(guān)注，對建筑鋼筋使用性能的要求越來越高。HRB600耐腐蝕鋼筋，是制造重大工程項目、高強度土木建筑工程的原材料。與目前國內(nèi)建筑行業(yè)大量使用的HRB400鋼筋相比，HRB600耐腐蝕鋼筋在塑性小幅度下降情況下，強度值有很大提高；屈服強度提高了200MPa，抗拉強度提高了 190MPa。在工程施工中用它替代HRB400熱軋帶肋鋼筋，可節(jié)約鋼材28%。它的應(yīng)用，可大量減少施工的鋼筋用量，降低施工難度，提高工程質(zhì)量，并大幅度提高工程的安全性和使用壽命 。
[0003]國內(nèi)外調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在土木建筑工程中使用的鋼筋腐蝕嚴重。美國每年的鋼鐵總腐蝕損失占國民生產(chǎn)總值(GDP)的4.2%。使用在基礎(chǔ)設(shè)施中的鋼筋，其腐蝕破壞的年經(jīng)濟損失就達1500億美元。日本運輸省檢查103座混凝土海港碼頭狀況，發(fā)現(xiàn)使用20年以上的碼頭，都有相當(dāng)大的順筋銹裂。澳大利亞對62座海岸混凝土結(jié)構(gòu)進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)海岸混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題都鋼筋的嚴重銹蝕有關(guān)。我國由鋼筋腐蝕引起的損失也非常嚴重，在對我國華南華東地區(qū)27座海港混凝土結(jié)構(gòu)進行的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)因鋼筋銹蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞占74%。1981年，對18座使用7-25年海港鋼筋混凝土碼頭調(diào)查的結(jié)果表明，鋼筋銹蝕或不耐久的占89%。出現(xiàn)銹蝕破壞的時間有的僅為5-10年，這些結(jié)構(gòu)使用壽命基本上都達不到設(shè)計基準(zhǔn)期要求。由于大氣及海洋氣氛引起的鋼筋銹蝕，使得混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，被公認為是導(dǎo)致沿海工程混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。
[0004]我國在上世紀(jì)60年代，就開始進行鋼的耐腐蝕性能研究，至今已開發(fā)出高耐候結(jié)構(gòu)鋼、鐵道車輛用耐大氣腐蝕鋼、船體結(jié)構(gòu)及海洋平臺用鋼、集裝箱用鋼等耐候鋼品種。耐候鋼板的耐大氣腐蝕性比普通鋼提高2倍以上。然而建筑用耐腐蝕鋼筋，目前在國內(nèi)外應(yīng)用很少。
[0005]經(jīng)檢索，中國專利申請?zhí)枮镃N200910243828.9的專利文獻，公開了《一種耐Cl -腐蝕的高強度低合金鋼筋及生產(chǎn)方法》，但屈服強度為400MPa級，不能滿足目前市場的需求。
[0006]中國專利申請?zhí)枮镃N200710133597.7的專利文獻，公開了《一種含釩高強度耐腐蝕鋼筋用鋼及其生產(chǎn)工藝》，但屈服強度為400MPa級，不能滿足目前市場的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的屈服強度為400 MPa級而不能滿足市場的發(fā)展需求的不足，提供一種熱軋態(tài)屈服強度在600MPa以上，抗Cl離子腐蝕能力強，且利用目前400MPa級鋼筋工藝生產(chǎn)線，還無需添加或改造任何裝備的屈服強度> 600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋及生產(chǎn)方法。
[0008]實現(xiàn)上述目的的措施:
屈服強度≥600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋，其組分及重量百分比含量為:C: 0.17~
0.28%, S1: 0.50 ~0.90%、Mn:0.70 ~1.50%, P:0.04 ~009%、S ≤ 0.015%, V:0.08 ~0.15%、Nb:0.025~0.045%, Tb:0.01~1.0%，其余為Fe和雜質(zhì)元素。
[0009]進一步:添加有重量百分比為Mo≤0.5%或B:0.0001~0.005%或總量控制為不超過1.0%的該兩種元素的復(fù)合。
[0010]生產(chǎn)屈服強度> 600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋的方法，其步驟:
1)鐵水脫硫:采用噴鎂粉脫硫工藝，并控制鐵水硫含量[S]( 0.010% ；
2)轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉:當(dāng)出鋼量到鋼水總重量的1/4時，向鋼液中按照21~24公斤/噸鋼加入硅錳鐵，按照1.3^1.7公斤/噸鋼加入碳化硅進行脫氧，脫氧后按噸鋼加入
1.8^2.5公斤釩鐵、0.6-1.0公斤鈮鐵、0.1~0.3公斤碳粉、10~20公斤鉻鐵、2.0~18公斤鉭鐵，以及不超過I公斤/噸鋼的鉻鑰合金，當(dāng)鋼水量出至鋼水總重量的3/4時，所要加入的合金及增碳劑必須全部加完；
3)氬站精練:成分微調(diào)并吹入氬氣，氬氣流量在7~10Nm3/分鐘，吹氬時間為3~15分
鐘；
4)LF爐精煉:向爐內(nèi)吹入壓力為0.5~0.8MPa、流量為7.0~10.0Nm3/Min的氬氣，吹IS時間不低于15分鐘，加熱時間不低于10分鐘；
5)進行連鑄:采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口進行保護澆注；中包保護渣采用堿性保護渣，結(jié)晶器保護渣采用低碳鋼保護渣；中包鋼水溫度控制在1530~1545°C;鑄坯拉速控制在1.6~1.8米/分鐘；
6)進行冷卻:堆垛冷卻至室溫；
7)鑄坯加熱:控制均熱段溫度在1150~1300°C，加熱時間不低于100分鐘；
8)粗軋及精軋:控制粗軋開軋溫度在1050~1150°C ;控制精軋終軋溫度不超過IlOO0C ；
9)自然冷卻至室溫。
[0011 ] 本發(fā)明中各元素及主要工序的作用
C:作為一種經(jīng)濟型強化元素，溶于基體中，能夠起到固溶強化左右，因此不能太低，所以選擇C的范圍在0.17~0.28%。
[0012]S1:是一種廉價的置換強化元素，可以顯著提高鋼的強度，但是Si含量過高會影響鋼的焊接性能，所以選擇Si的范圍在0.5~0.9%。
[0013]Mn:顯著降低鋼的相變溫度，通過控制軋制過程，細化晶粒，綜合提高鋼的綜合性能，但Mn太高會導(dǎo)致可焊性和焊接熱影響區(qū)熱性惡化，所以選擇Mn的范圍在0.7~1.5% ；
P:提高鋼的耐腐蝕性能元素，但是含量過高將引起偏析而降低材料的塑性，選擇P的范圍 0.04 ~0.09%O
[0014]S:作為有害元素，理論上要求其含量越低越好，但考慮現(xiàn)場生產(chǎn)成本原因，，選擇S的范圍蘭0.015%。
[0015]V:是微合金化鋼最常用也是最有效的強化元素之一。釩的作用是通過形成VN、V(CN)來影響鋼的組織和性能，它主要是在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，細化鐵素體晶粒，增加鋼的強度。鋼中加釩后，強度可增加150 MPa以上。釩的這種效果，對于熱軋交貨的鋼材顯得尤為重要。在本發(fā)明中，如果釩的含量低于0.12%，會產(chǎn)生強度達不到600MPa級另Ij，如果高于0.15%，則會使鋼筋富余量過大而引起合金浪費，故將其控制在0.08~0.15%。
[0016]Nb:作為細化晶粒和沉淀強化元素，能夠提高鋼的強度，但其含量超過一定量的時候其結(jié)果不再增加，所以選擇Nb的范圍在0.025~0.045%。
[0017]Cr:提高抗海水腐蝕能力的元素，容易在內(nèi)銹層進行富集，所以選擇Cr < 1.0% ; Cu:提高耐腐蝕能力元素，過高會引起晶間偏聚而導(dǎo)致晶界脆化，所以選擇Cu的范圍
在 0.3%~0.6% ；
N1:提聞耐腐蝕能力兀素，提聞鋼的強度，其含量過聞不僅提聞成本，而且容易在氧化皮下富集而引起氧化皮粘附，所以選擇Ni的范圍在0.1%~0.4% ；
Mo:提聞耐腐蝕能力兀素，但超過一定含量后效果不再增加，故選擇Mo ≤0.5 ；
B:過高會引起晶間偏聚而導(dǎo)致晶界脆化，所以選擇B的范圍在0.0001~0.005% ； Tb:提聞耐腐蝕能力兀素，提聞鋼的強度，其含量過聞不僅提聞成本，選擇范圍在
0.01 ~1.0% ;
主要工藝的控制理由:本發(fā)明利用釩鈮微合金化來提高鋼筋的強度，添加耐腐蝕元素提高鋼材的腐蝕性能，提高基體電位，通過增加LF爐精煉工藝減少鋼中夾雜物達到降低腐蝕源。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有環(huán)氧樹脂涂層鋼筋相比，無需涂刷環(huán)氧樹脂涂層，更不存在涂層脫落而造成腐蝕速率加速的缺點；與不銹鋼鋼筋相比，大量減少添加貴重合金Cr帶來的成本壓力，只是添加了少量的P、Cu、N1、Cr微合金元素，且其總含量< 2%來提高耐腐蝕性能；與普通鋼筋相比，其抗Cl離子腐蝕能力是普通鋼筋的2倍以上，而且在目前400MPa級鋼筋工藝生產(chǎn)線上,僅僅只加添LF爐精煉增加，噸鋼增加不超過30元，就能滿足600MPa級耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)。本發(fā)明嚴禁水冷或沾水。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖為本發(fā)明的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明予以詳細描述:
表I為本發(fā)明各實施例及對比例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實施例及對比例性能檢測情況列表。
[0021]本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產(chǎn):
1)鐵水脫硫:采用噴鎂粉脫硫工藝，并控制鐵水硫含量[S]≤ 0.010% ；
2)轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉:當(dāng)出鋼量到鋼水總重量的1/4時，向鋼液中按照21~24公斤/噸鋼加入硅錳鐵，按照1.3-1.7公斤/噸鋼加入碳化硅進行脫氧，脫氧后按噸鋼加入
1.8-2.5公斤釩鐵、0.6-1.0公斤鈮鐵、0.1~0.3公斤碳粉、10~20公斤鉻鐵、2.0~18公斤鉭鐵，以及不超過I公斤/噸鋼的鉻鑰合金，當(dāng)鋼水量出至鋼水總重量的3/4時，所要加入的合金及增碳劑必須全部加完；
3)氬站精練:成分微調(diào)并吹入氬氣，氬氣流量在7-10Nm3/分鐘，吹氬時間為3-15分
鐘；
4)LF爐精煉:向爐內(nèi)吹入壓力為0.5-0.8MPa、流量為7.0-10.0Nm3/Min的氬氣，吹IS時間不低于15分鐘，加熱時間不低于10分鐘；
5)進行連鑄:采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口進行保護澆注；中包保護渣采用堿性保護渣，結(jié)晶器保護渣采用低碳鋼保護渣；中包鋼水溫度控制在1530-1545°C;鑄坯拉速控制在1.6-1.8米/分鐘；
6)進行冷卻:堆垛冷卻至室溫；
7)鑄坯加熱:控制均熱段溫度在1150-1300°C，加熱時間不低于100分鐘；
8)粗軋及精軋:控制粗軋開軋溫度在1050-1150°C ;控制精軋終軋溫度不超過IlOO0C ；
9)自然冷卻至室溫。
[0022]表I本發(fā)明各實施例及對比例的化學(xué)成分(wt% )
【權(quán)利要求】
1.屈服強度≤600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋，其組分及重量百分比含量為:C:.0.17 ~0.28%、S1: 0.50 ~0.90%、Mn:0.70 ~L 50%、P:0.04 ~009%、S-0.015%、V:.0.08 ~0.15%、Nb:0.025 ~0.045%, Tb:0.01 ~1.0%，其余為 Fe 和雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求1所述的屈服強度>600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋，其特征在于:添加有重量百分比為Mo≤0.5%或B:0.0001~0.005%或總重量百分比控制不超過1.0%的該兩種元素的復(fù)合。
3.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的屈服強度≥600Mpa的耐腐蝕熱軋帶肋鋼筋的方法，其步驟: 1)鐵水脫硫:采用噴鎂粉脫硫工藝，并控制鐵水硫含量[S]≤ 0.010% ； 2)轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉:當(dāng)出鋼量到鋼水總重量的1/4時，向鋼液中按照21~24公斤/噸鋼加入硅錳鐵，按照1.3-1.7公斤/噸鋼加入碳化硅進行脫氧，脫氧后按噸鋼加入.1.8-2.5公斤釩鐵、0.6-1.0公斤鈮鐵、0.1~0.3公斤碳粉、10~20公斤鉻鐵、2.0~18公斤鉭鐵，以及不超過I公斤/噸鋼的鉻鑰合金，當(dāng)鋼水量出至鋼水總重量的3/4時，所要加入的合金及增碳劑必須全部加完； 3)氬站精練:成分微調(diào)并吹入氬氣，氬氣流量在7~10Nm3/分鐘，吹氬時間為3~15分鐘； 4)LF爐精煉:向爐內(nèi)吹入壓力為0.5~0.8MPa、流量為7.0~10.0Nm3/Min的氬氣，吹IS時間不低于15分鐘，加熱時間不低于10分鐘； 5)進行連鑄:采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口進行保護澆注；中包保護渣采用堿性保護渣，結(jié)晶器保護渣采用低碳鋼保護渣；中包鋼水溫度控制在1530~1545°C;鑄坯拉速控制在1.6~1.8米/分鐘； 6)進行冷卻:堆垛冷卻至室溫； 7)鑄坯加熱:控制均熱段溫度在1150~1300°C，加熱時間不低于100分鐘； 8)粗軋及精軋:控制粗軋開軋溫度在1050~1150°C ;控制精軋終軋溫度不超過1l0O℃ ； 9)自然冷卻至室溫。
【文檔編號】C22C38/12GK103451525SQ201310408630
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】徐志, 徐志東, 范植金, 吳杰, 周新龍, 李婷, 張帆, 丁禮權(quán), 羅國華 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司