本發(fā)明屬于耐腐蝕用鋼及其生產(chǎn)技術(shù)控制領(lǐng)域，特別是涉一種具有優(yōu)異腐蝕性能的400Mpa級建筑用鋼及生產(chǎn)方法，。

背景技術(shù)：

混凈土等建筑用鋼等是我國目前一種應(yīng)用最普遍的一種鋼鐵材料。隨著鋼的用處不同，普通鋼的腐蝕程度以及耐久度顯現(xiàn)出明顯的劣勢。我國在沿海地區(qū)以及海洋工程、沼澤地工程等自然環(huán)境非常惡劣的環(huán)境條件下使用普通建筑用鋼已經(jīng)無法滿足其使用壽命的要求。國內(nèi)目前的建筑用材均采用的是海沙，其富含大量的氯離子，在混凈土中長期侵蝕鋼基體，可以使得鋼的壽命大大降低。因此，開發(fā)低成本的強(qiáng)耐腐蝕性用混凝土用鋼筋尤為重要。

國外耐海水腐蝕用鋼主要有Ni-Cu-P系、Cu-Cr系和Cr-AL系。美國的Mariner鋼為Ni-Cu-P系，在海水飛濺區(qū)的耐蝕性比碳鋼提高一倍，但因鋼中含磷量較高，低溫沖擊性能和焊接性較差，主要用于鋼樁等非焊接結(jié)果。日本的MariloyG鋼為Cu-Cr-Mo-Si系，對于飛濺區(qū)和全浸區(qū)海水均有良好的耐蝕性，腐蝕速率約為碳鋼的1/3，由于磷含量低，焊接性能很好。法國的Cr-Al系低合金鋼APS20A兼具良好的耐大氣和耐海水腐蝕性能，在全浸區(qū)海水中的耐蝕性比碳鋼提高一倍以上。

從以上背景技術(shù)可以看出，鉻作為一種耐蝕元素，可以提高耐腐蝕鋼的腐蝕性能是共有的常識，同時配以銅等合金元素可以提高耐腐蝕性能也是本領(lǐng)域的共有常識。然而，在建筑用鋼領(lǐng)域，由于其使用環(huán)境的不同、對抗震性能的要求不同，添加耐腐蝕元素的不同、多少等對其的性能及成本影響極大，特別是焊接性能。因此，如何選擇耐腐蝕元素、以及耐腐蝕元素的含量多少、如何配套使用合適的控軋控冷工藝是本領(lǐng)域的難題。本發(fā)明從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，經(jīng)過多次反復(fù)的對不同元素進(jìn)行配比，通過銹層分析、物相檢測等，甄選出一種或多種成分體系的建筑用鋼，其耐腐蝕性能大大提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異腐蝕性能的400Mpa級建筑用鋼及生產(chǎn)方法，通過一定的成分添加與多組成分優(yōu)化后，其耐工業(yè)大氣與耐海洋大氣腐蝕性能得到一定程度的提高與改善。

本發(fā)明的400Mpa級建筑用鋼成分重量百分?jǐn)?shù)為：C：0.05-0.3％，Si：0.2-0.6％，Mn：1.2-1.6％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr：0-1.9％，Cu：0.25-1％，Ni：0.4-1％，Mo：0.1-0.5％，N：0.01-0.02％，余量為Fe。

本發(fā)明400Mpa級建筑用鋼同時成分中可含有一種或幾種一定含量的銅、鎳、鉬等耐腐蝕合金元素，其總量范圍不超過5wt％。其優(yōu)化后的鉻含量范圍為0.4％-1.5wt％，碳含量范圍0.05-0.2wt％；

本發(fā)明的400Mpa級建筑用鋼的組織為鐵素體+馬氏體或鐵素體+珠光體。

本發(fā)明400Mpa級建筑用鋼能夠滿足性能指標(biāo)要求。

在建筑用鋼中，C是重要的元素，是鋼強(qiáng)度提高的重要元素，但碳含量過高，易于形成更多的腐蝕電池，加速腐蝕；C含量過低，易于造成強(qiáng)度達(dá)不到目標(biāo)級別，因此，碳含量的范圍為0.05-0.3wt％，優(yōu)化后范圍為0.05-0.2wt％；

Cr是主要的鈍化元素，它在鋼表面形成氧化鉻等保護(hù)性的鈍化膜，鈍化膜的破壞與溶液成分、溫度、PH值等有關(guān)，但研究發(fā)現(xiàn)，在低鉻含量的鋼種，Cr含量的添加并非越大越好，在一定的范圍，同時配以一定含量的Cu/P/Mo等元素，可以發(fā)揮鈍化膜的最大作用，因此，Cr含量范圍0-1.9wt％，優(yōu)化后的范圍為0.4％-1.5wt％。

Cu是較好的抗大氣腐蝕與抗氯離子腐蝕的元素，其余P元素配合使用可以使得耐腐蝕性能大大提高，當(dāng)Cu含量較小時，對焊接性能的影響較小，銅含量較大時，在熱加工過程中易于出現(xiàn)Cu脆。

Mo是良好的抗點(diǎn)蝕元素，同時Mo的添加可以顯著提高鋼的強(qiáng)度。耐點(diǎn)蝕方面，Mo的耐點(diǎn)蝕能力是Cr元素的2-4倍。

Ni可以顯著提高鋼基體的自腐蝕點(diǎn)位，又能穩(wěn)定奧氏體，使得奧氏體更加均勻，但添加量過高會過高的增加鋼的生產(chǎn)成本。

稀土元素的添加可以顯著提高鋼的耐腐蝕性能。

進(jìn)一步的可以根據(jù)不同元素的作用以及合金的成本等因素，綜合考慮，Cr/Mo/Cu/Ni/稀土等合金元素的含量不超過5％為宜。經(jīng)大量試驗(yàn)證明：1)400Mpa級建筑用鋼Cu/Ni比＜2：1，優(yōu)選的范圍為Cu/Ni為1：1。根據(jù)不同的環(huán)境，可選用不同的Cu/Ni比。2)Cr是鈍化膜的主要形成元素，根據(jù)不同的使用環(huán)境，Cr的使用含量不同，最優(yōu)選的Cr含量區(qū)間0.8％-1.2wt％，同時Cu-P-Ni-Mo可以大大提高腐蝕性能。

本發(fā)明的400Mpa級建筑用鋼的生產(chǎn)采用真空冶煉-低溫軋制-控軋控冷的生產(chǎn)方法，通過精選的多組成分優(yōu)化與工藝優(yōu)化，得到一種優(yōu)異腐蝕性能的建筑用鋼。工藝及控制的技術(shù)參數(shù)如下：

1)首先進(jìn)行鐵水脫硫預(yù)處理、頂?shù)赘淮缔D(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、全保護(hù)連鑄，方坯尺寸為150*150mm；

控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)為0.01％-0.05％，出鋼溫度控制在1650-1695℃；連鑄過程中控制連鑄中間包液控制溫度1540±10℃，拉速控制為1.8m/min-2.2m/min；

2)加熱：加熱爐加熱，充分奧氏體化，合金元素充分固溶，固溶溫度為1200℃±20℃；

3)軋制及控制冷卻：采用連續(xù)軋制，軋制間采用控軋控冷，控制軋制溫度在兩相區(qū)范圍內(nèi)，控制軋制溫度區(qū)間范圍為800℃-900℃，控冷范圍為軋制后的奧氏體區(qū)內(nèi)快冷，控冷溫度區(qū)間為650-750℃，使得鋼坯迅速降溫至鐵素體區(qū)間，組織轉(zhuǎn)變以空冷方式進(jìn)行。

具有優(yōu)異腐蝕性能的400Mpa建筑用鋼及其生產(chǎn)方法，其主要的控制思路為:1)通過優(yōu)化鉻元素的含量，同時一定比例的配以銅、磷、鉬、鎳等耐腐蝕元素，可以使得耐腐蝕性能得到極大的提高。2)鉻是能顯著提高鋼基體耐腐蝕性能的主要元素，它的添加配合其他合金元素可以使得鋼中銹層致密，形成鉻的羥基氧化物、氧化膜以及羥基鐵的氧化物等阻礙腐蝕進(jìn)行的物質(zhì)。3)本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于優(yōu)化選擇了最佳的鉻等合金元素，使得400Mpa級建筑用鋼具有優(yōu)異的腐蝕性能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，優(yōu)異的耐腐蝕性能可用于海洋環(huán)境、沼澤地等惡劣條件下要求超高強(qiáng)、耐久性設(shè)計(jì)要求的混凝土結(jié)構(gòu)使用；創(chuàng)新點(diǎn)在于優(yōu)化選擇了最佳的鉻等合金元素，使得400Mpa級建筑用鋼具有優(yōu)異的腐蝕性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的建筑用鋼500X顯微組織照片圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種成分建筑用鋼的顯微照片圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：

一種具有優(yōu)異腐蝕性能的400Mpa級建筑用鋼的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：

成分1該鋼種成分C：0.14％，Si：0.4％，Mn：1.4％，P:0.015，S:0.01，Cr：0.8％，Cu：0.6％，Ni：0.6％，N：0.01％，Mo：0.15％，余量為Fe。

成分2該鋼種成分C：0.05％，Si：0.5％，Mn：1.5％，P:0.015，S:0.01，Cr：1.45％，Cu：1.0％，Ni：1.0％，N：0.02％，Mo：0.4％，余量為Fe。

成分3該鋼種成分C：0.10％，Si：0.4％，Mn：1.3％，P:0.015，S:0.01，Cr：1.0％，Cu：0.5％，Ni：1.0％，N：0.01％，Mo：0.4％，余量為Fe。

生產(chǎn)工藝為：首先進(jìn)行鐵水脫硫預(yù)處理、頂?shù)赘淮缔D(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、全保護(hù)連鑄，方坯尺寸為150*150mm；

控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)為0.03％，出鋼溫度控制在1695℃；連鑄過程中控制連鑄中間包液控制溫度1540℃，拉速控制為2.0m/min；充分奧氏體化，合金元素充分固溶，固溶溫度為1200℃；之后采用連續(xù)軋制，軋制間采用控軋控冷，控制軋制溫度在兩相區(qū)范圍內(nèi)，控制軋制溫度區(qū)間范圍為850℃，控冷范圍為軋制后的奧氏體區(qū)內(nèi)，空冷溫度680℃，使得鋼坯迅速降溫至鐵素體區(qū)間。

耐蝕性能通過周期浸潤試驗(yàn)機(jī)在2％NaCl中性溶液中腐蝕72小時，實(shí)驗(yàn)溫度為45℃、濕度為70％，結(jié)果顯示其腐蝕性能均滿足碳鋼70％性能要求。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。