CN114672605A - 耐蚀钢筋机械连接套筒、盘条及盘条的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种耐蚀钢筋机械连接套筒、盘条及盘条的生产方法。盘条中：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn 0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu 0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL为0.48~0.60%。盘条及其进一步加工制备而成的套筒在海洋环境下具备优异的耐腐蚀性能。

Description

耐蚀钢筋机械连接套筒、盘条及盘条的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种耐蚀钢筋机械连接套筒、耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条、以及耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法。
背景技术
随着科技的进步和交通运输行业的快速发展，港珠澳大桥、胶州湾海底隧道、杭州湾跨海大桥等重大海洋工程项目相继投入运营，钢铁材料在海洋环境中的应用有了大幅度的增加。由于海洋环境高盐、高湿热，以及周期性的潮汐变化加上海洋微生物的作用，钢铁材料的耐蚀性能面临着更苛刻的要求。
目前高性能合金耐蚀钢筋等产品在海洋服役环境得到了广泛应用，相匹配地，耐蚀钢筋在实际施工过程中需要采用套筒进行机械连接，由于钢筋混凝土整体服役环境为海洋环境，套筒一旦发生腐蚀将严重影响钢混结构的安全。而除了耐蚀性能外，套筒的强韧性也需满足应用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，还涉及一种由所述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条进一步加工制备得到的耐蚀钢筋机械连接套筒，以及一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn 0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu 0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE=[Cr]+1.8[Mo]+0.5[Cu]+0.8[Al]+2.5[RE]，CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL=[C]+0.25[Mn]+0.1[Si]+0.02[Cr]+0.5[Nb]，SPL为0.48~0.60%。
作为一实施方式的进一步改进，RE包括La和Se。
作为一实施方式的进一步改进，所述盘条的直径为20~40mm，组织为铁素体和贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≥50%，晶粒尺寸为7.5~11.5μm。
作为一实施方式的进一步改进，所述盘条的硬度≤200HV，抗拉强度为580~640MPa，断后伸长率≥20%。
作为一实施方式的进一步改进，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，所述盘条的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)；在3.5%的NaCl中性溶液中，所述盘条的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种耐蚀钢筋机械连接套筒，其由如上所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条为母材制备而成。
作为一实施方式的进一步改进，所述套筒的组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≤20%，晶粒尺寸为6.2~8.5μm；硬度≥300HV，抗拉强度≥950MPa，断后伸长率≥12%。
作为一实施方式的进一步改进，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，所述套筒的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)；在3.5%的NaCl中性溶液中，所述套筒的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2。
作为一实施方式的进一步改进，所述套筒由所述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、等温淬火和人工时效工序制备而成；
所述等温淬火工序中，对螺纹攻丝后的套筒进行感应加热，加热温度为920~980℃，加热时间为3~5min，随后进入盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为350~450℃，淬火时间为20~40min；
所述人工时效工序中，将等温淬火后的套筒在150℃下进行20~45min的人工时效。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，包括依序进行的铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，制备成耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn 0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu 0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE=[Cr]+1.8[Mo]+0.5[Cu]+0.8[Al]+2.5[RE]，CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL=[C]+0.25[Mn]+0.1[Si]+0.02[Cr]+0.5[Nb]，SPL为0.48~0.60%；
所述转炉冶炼工序中，出钢1/4后依次加入低碳铬铁、钼铁、硅锰、硅铁、铌铁、铜块进行初步合金化；
所述LF精炼工序中，将所述转炉冶炼工序所出的钢水注入LF炉后，按照每吨钢水添加5.5~7.2kg石灰、1.5~2.8kg萤石进行调白渣，之后软搅拌，随后按照每吨钢水1.5~2.5kg喂入RE合金包芯线以及每吨钢水17.5~27.5kg加入铝粒以进行化学成分调整；
所述控制轧制工序中，将加热后的连铸坯轧制成盘条并集卷成盘卷，开轧温度为980~1060℃，精轧入口温度为900~960℃，集卷温度为800~880℃；
所述控制冷却工序中，将所得盘卷送入保温坑堆冷，保温坑内放置保温棉并加盖保温罩，冷速≤0.5℃/s，冷却至300℃以下后出坑。
作为一实施方式的进一步改进，所述LF精炼工序中，RE合金包芯线为La-Ce合金包芯线。
作为一实施方式的进一步改进，所述铁水预脱硫工序中，对高炉铁水进行KR法预脱硫，脱硫终点的铁水温度≥1380℃，S≤0.0010%，脱硫渣的扒渣率≥99%。
作为一实施方式的进一步改进，所述转炉冶炼工序中，将所述铁水预脱硫工序所得的铁水送入转炉进行吹氧冶炼，冶炼终点的钢水中C≤0.04%，P≤0.010%，出钢温度为1620~1650℃，出钢前对钢包进行氩气吹扫5~8min。
作为一实施方式的进一步改进，所述LF精炼工序中，软搅拌的时间为10~15min，软搅拌期间的吹氩流量为300~450L/min，化学成分调整期间的吹氩流量为150~250L/min，终点出钢温度为1580~1610℃。
作为一实施方式的进一步改进，所述RH精炼工序中，在真空模式下精炼，真空室的真空度在2mbar以下，真空脱气时间≥15min，净循环处理时间≥8min，控制N≤0.0080%，H≤0.0002%，随后破真空出钢，出钢温度为1570~1590℃。
作为一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，中间包温度为1520~1560℃，连铸过程采用大包长水口及氩封、碱性中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇铸，并采用低碳保护渣，在凝固二冷区采用电磁搅拌和凝固末端动态轻压下，电磁搅拌频率为2~5Hz，并控制液面波动在±1.5mm以内，压下量为3~6mm，压下速率为0.55~0.75mm/min，拉速为0.25~0.45m/min。
作为一实施方式的进一步改进，所述加热工序中，加热温度为1120~1180℃，加热总时间为90~120min，均热区时间≥60min。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
（1）化学成分设计中，在C、Si、Mn、Cr、Mo、Al、Nb、Cu、RE等元素含量的分别精准控制下，进一步通过对Si/Mn、耐蚀性指数CRE、强塑性指数SPL的控制来协调各个元素的含量关系，一方面有利于钢筋机械连接套筒及盘条的组织控制，提升其强韧性、耐腐蚀性能和成型性能，以全面提升钢筋机械连接套筒在海洋工程中的综合性能，另一方面还可以保证钢筋机械连接套筒具有较低的合金成本，避免由于生产难度大而导致生产成本高的问题；
（2）基于化学成分的设计，结合对钢筋机械连接套筒用盘条及套筒的生产工艺的工序设计，可以保证采用本生产方法制备的钢筋机械连接套筒用盘条直径为20~40mm时，组织为铁素体和贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≥50%，晶粒尺寸为7.5~11.5μm；硬度≤200HV，抗拉强度为580~640MPa，断后伸长率≥20%，强韧性优异；且5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，其耐海水腐蚀性能相较于普通HRB400钢筋提高了3倍以上；进一步制备得到的钢筋机械连接套筒的组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≤20%，晶粒尺寸为6.2~8.5μm，硬度≥300HV，抗拉强度≥950MPa，断后伸长率≥12%，不仅具备优异的力学性能，而且在海洋环境下具备优异的耐腐蚀性能，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，套筒的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)，其耐海水腐蚀性能相较于普通HRB400钢筋提高了3倍以上；在3.5%的NaCl中性溶液中，套筒的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明一实施方式提供了一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn 0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu 0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE=[Cr]+1.8[Mo]+0.5[Cu]+0.8[Al]+2.5[RE]，CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL=[C]+0.25[Mn]+0.1[Si]+0.02[Cr]+0.5[Nb]，SPL为0.48~0.60%。
其中，[Si]表示Si的质量百分比，[Mn]表示Mn的质量百分比，[Cr]表示Cr的质量百分比，[Mo]表示Mo的质量百分比，[Cu]表示Cu的质量百分比，[Al]表示Al的质量百分比，[RE]表示RE的质量百分比，[C]表示C的质量百分比，[Nb]表示Nb的质量百分比。
本发明一实施方式还提供了一种耐蚀钢筋机械连接套筒，其由上述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条为母材制备而成，且具有与所述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条相同的化学成分。
各化学成分的作用具有以下特征：
C：作为钢中最经济的强化元素，起固溶强化效果，有利于提高钢筋机械连接套筒的连接强度，但是C在钢中形成的渗碳体与钢基体之间存在电位差，在腐蚀过程中会作为阴极加速基体腐蚀，不利于提高钢的耐腐蚀性能，本发明中C含量范围控制为0.05~0.10%；
Si：在钢中起固溶强化作用，抑制C的扩散从而推迟相变，有利于提高钢的弹性极限和屈服极限，提高钢的强度和耐磨性，同时在炼钢过程中可作为脱氧剂，但过多的Si对钢的塑韧性不利，本发明中Si含量范围控制为0.65~1.00%；
Mn：是除C之外最经济的强化元素，可以稳定奥氏体，增强淬透性，提高钢的强度和低温韧性，且有利于降低钢的脆韧转变温度，但易形成偏析，降低钢的横向性能和抗层状撕裂性能，本发明中Mn含量范围控制为0.50~0.75%；
Cr：是重要的耐蚀元素，可大幅提升钢的自腐蚀电位，减小套筒与钢筋的腐蚀电位差，同时在钢的表面形成致密钝化膜层，有效阻碍氯离子的侵蚀，本发明中Cr含量范围控制为8.0~9.5%；
Mo：也是重要的耐蚀元素，可在表面钝化膜击穿发生点腐蚀后作为腐蚀空隙的填充修复粒子，有效抑制点蚀坑的进一步扩展，还可以抑制珠光体相变，有助于获得综合力学性能优良的粒状贝氏体组织，本发明中Mo含量范围控制在0.45~0.60%；
Al：是钢中的脱氧元素，不仅可以与N形成AlN从而细化奥氏体晶粒，还可以在钢的表层生成致密的Al2O3膜层，提升套筒的耐海洋大气腐蚀性能，还有助于提高套筒的耐磨性能，本发明中Al含量范围控制为1.00~1.60%；
Nb：是钢中重要的细化晶粒元素，不仅可延迟奥氏体的再结晶，扩大再结晶区，推迟铁素体相变，降低奥氏体-铁素体的相变点，促进韧性较好的粒状贝氏体的形成，具有较好的细晶强化和析出强化效果，但Nb含量过高容易造成局部偏析而难以轧制，本发明中Nb含量范围控制为0.05~0.15%；
Cu：是奥氏体稳定化元素和重要的耐蚀元素，不仅有利于提高钢的强度和韧性，而且可以有效提升钢的腐蚀电位，提升钢的耐海洋大气腐蚀能力，但过多的Cu容易造成钢的热脆而不利于轧制，本发明中Cu含量范围控制在0.25~0.40%；
RE：稀土元素RE添加后形成的氧化物粒子在钢的表面富集，可以显著提高锈层稳定性，使表面腐蚀状态从局部点蚀转变为均匀腐蚀，阻碍局部点蚀向基体的扩展，提高耐腐蚀性能，本发明中RE含量范围控制在0.05~0.10%；
P、S、N：是钢中的杂质元素，P可以提升晶界强度，提高钢的耐蚀性，但过高的P易在晶界偏聚，产生中心偏析，降低钢板低温韧性；S易形成MnS夹杂，降低钢的低温韧性，且易分布在轧制方向上，造成各向异性；过高的N会与部分合金元素结合在钢中形成大尺寸含N析出相而影响塑韧性；本发明中控制P≤0.010%、S≤0.002%、N≤0.008%。
另外，通过控制[Si]/[Mn]=1.0~1.8，可以实现Si元素在钢界面及表面的富集，有助于改善腐蚀发生后的锈层组织结构，获得富含SiO2的内锈层，提升锈层致密性，阻碍及迟滞侵蚀离子对基体的腐蚀。
并且，在所述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的化学成分中，耐蚀性指数CRE为10.5~12.0%，既可以保证盘条及其进一步加工制备而成的套筒的耐腐蚀性能，使其表面具备足够致密的钝化膜，而且可以保证低成本，降低生产难度；强塑性指数SPL为0.48~0.60%，不仅可以保证盘条及其进一步加工制备而成的套筒具备一定的强度、耐磨性能和塑韧性，保证钢的软硬两相平衡，而且无需增加退火热处理工序，降低了工艺难度和生产成本。
如此，本发明的化学成分设计中，在C、Si、Mn、Cr、Mo、Al、Nb、Cu、RE等元素含量的分别精准控制下，进一步通过对[Si]/[Mn]、耐蚀性指数CRE、强塑性指数SPL的控制来协调各个元素的含量关系，一方面有利于钢筋机械连接套筒用盘条及其进一步加工制备而成的套筒的组织控制，提升盘条及套筒的强韧性、耐腐蚀性能和成型性能，以全面提升钢筋机械连接套筒在海洋工程中的综合性能，另一方面还可以保证钢筋机械连接套筒具有较低的合金成本，避免由于生产难度大而导致生产成本高的问题。
尤其是通过添加RE来增强锈层致密性，提升盘条和套筒的耐腐蚀性能；同时综合考虑各元素对耐蚀性和强韧性的影响，建立起多个元素之间的关联关系，保证套筒具备优异的海洋环境耐腐蚀性能、较高的强度、较好的韧性和成型性能，并且合金成本较低。
其中，稀土元素RE优选包括La和Se，可以降低生产成本。
具体地，在微观组织方面，直径为20~40mm的盘条的组织为铁素体和贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≥50%，晶粒尺寸为7.5~11.5μm；套筒的组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≤20%，晶粒尺寸为6.2~8.5μm。
在力学性能方面，盘条的硬度≤200HV，抗拉强度为580~640MPa，断后伸长率≥20%；套筒的硬度≥300HV，抗拉强度≥950MPa，断后伸长率≥12%。
在耐腐蚀性能方面，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，具体地，在5%的NaCl盐雾气氛中处理720h，盘条和套筒的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)，相较于普通HRB400钢筋，其耐腐蚀性能提升了3倍以上；在3.5%的NaCl中性溶液中，盘条和套筒的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2。
本发明一实施方式还提供了所述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的一种优选生产方法，所述生产方法包括依序进行的铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，制备成耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条。
所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu 0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE=[Cr]+1.8[Mo]+0.5[Cu]+0.8[Al]+2.5[RE]，CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL=[C]+0.25[Mn]+0.1[Si]+0.02[Cr]+0.5[Nb]，SPL为0.48~0.60%。
下面按照生产顺序对所述生产方法进行详细介绍。
（1）铁水预脱硫工序
将高炉铁水送入铁水包并加入脱硫剂进行KR法预脱硫，脱硫终点的铁水温度≥1380℃，S≤0.0010%，脱硫渣的扒渣率≥99%。
（2）转炉冶炼工序
出钢1/4后依次加入低碳铬铁、钼铁、硅锰、硅铁、铌铁、铜块进行初步合金化，以减少氧化烧损，提高合金的使用效率。
优选地，将铁水预脱硫工序所出的铁水送入转炉进行吹氧冶炼，冶炼终点的钢水中C≤0.04%，P≤0.010%，转炉的出钢温度为1620~1650℃，出钢前对钢包进行氩气吹扫5~8min，以防止氧化。
（3）LF精炼工序
将转炉冶炼工序所出的钢水注入LF炉后，按照每吨钢水添加5.5~7.2kg石灰、1.5~2.8kg萤石进行调白渣，之后软搅拌，随后按照每吨钢水1.5~2.5kg喂入RE合金包芯线以及每吨钢水17.5~27.5kg加入铝粒以进行化学成分调整。
优选地，RE合金包芯线为La-Ce合金包芯线。
优选地，软搅拌的时间为10~15min，软搅拌期间的吹氩流量为300~450L/min，化学成分调整期间的吹氩流量为150~250L/min，LF精炼终点的出钢温度为1580~1610℃。
（4）RH精炼工序
将LF精炼工序所出的钢水立即注入RH精炼炉中，在真空模式下精炼，真空室的真空度在2mbar以下，真空脱气时间≥15min，净循环处理时间≥8min，控制N≤0.0080%，H≤0.0002%，随后破真空出钢，RH精炼炉的出钢温度为1570~1590℃。
RH精炼工序的终点钢水的化学成分决定了最终所得耐蚀钢筋机械连接套筒的化学成分，也即，终点钢水的化学成分与最终所得耐蚀钢筋机械连接套筒的化学成分相一致。
（5）连铸工序
将RH精炼工序所出的钢水连铸成连铸坯，中间包温度为1520~1560℃，连铸过程采用大包长水口及氩封、碱性中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇铸，并采用低碳保护渣；在凝固二冷区采用电磁搅拌和凝固末端动态轻压下，电磁搅拌频率为2~5Hz，并控制液面波动在±1.5mm以内，压下量为3~6mm，压下速率为0.55~0.75mm/min，拉速为0.25~0.45m/min。
其中，连铸坯的尺寸为150mm×150mm的小方坯。
（6）加热工序
将连铸坯经表面检查后装入加热炉中进行加热，加热温度为1120~1180℃，加热总时间为90~120min，均热区时间≥60min，以保证所添加的合金元素有效固溶。
（7）控制轧制工序
将加热后的连铸坯轧制成盘条，并集卷成盘卷，开轧温度为980~1060℃，精轧入口温度为900~960℃，集卷温度为800~880℃，实现盘条的梯度降温轧制。
优选地，连铸坯离开加热炉后，采用连续棒线轧机进行轧制，轧制成直径为20~40mm的盘条。
（8）控制冷却工序
将所得盘卷送入保温坑堆冷，保温坑内放置保温棉并加盖保温罩，冷速≤0.5℃/s，冷却至300℃以下后出坑，从而可使盘卷免退火。
如此，通过对轧制温度和冷却的控制，可以实现对盘条的组织控制，进而为进一步加工制备的耐蚀钢筋机械连接套筒成品的综合性能奠定基础。
经检测，经过上述工序制备得到的盘条的显微组织为铁素体和贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≥50%，晶粒尺寸为7.5~11.5μm，硬度≤200HV；抗拉强度为580~640MPa，断后伸长率≥20%，具备一定的强度和良好的塑性。并且，在耐腐蚀性能方面，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，具体地，在5%的NaCl盐雾气氛中处理720h，盘条的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)，相较于普通HRB400钢筋，其耐腐蚀性能提升了3倍以上；在3.5%的NaCl中性溶液中，盘条的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2，从而可以保证进一步拉拔制备出的耐蚀钢筋机械连接套筒具有优良的海洋环境耐腐蚀性能。
进一步地，由上述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条经以下工序进一步加工，可制备出耐蚀钢筋机械连接套筒。
（9）拉拔矫直工序
将冷却后的盘条拉拔至设定尺寸后送至矫直机上进行矫直，而后根据设定的套筒长度进行切割精整，得到套筒毛坯。
（10）挤压成型工序
对拉拔矫直后的套筒毛坯进行穿孔，穿孔后根据套筒直径进行等6角、等8角或者等12角挤压成型。
（11）螺纹攻丝工序
利用自动攻丝机对挤压成型后的套筒毛坯进行螺纹攻丝，螺纹角度为75°，得到套筒。
（12）等温淬火工序
对螺纹攻丝后的套筒进行感应加热，加热温度为920~980℃，加热时间为3~5min，使其完全奥氏体化；随后进入盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为350~450℃，淬火时间为20~40min，从而使套筒的组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织。
（13）人工时效工序
等温淬火后的套筒在150℃下进行20~45min的人工时效，以消除套筒的内应力。
如此，本实施方式的生产方法，在前述化学成分设计的基础上，通过铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却、拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、等温淬火和人工时效一系列工艺手段的调控，使得最终制备得到的套筒的显微组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≤20%，晶粒尺寸为6.2~8.5μm，硬度≥300HV，抗拉强度≥950MPa，断后伸长率≥12%，具备优异的力学性能；在耐腐蚀性能方面，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，例如在5%的NaCl盐雾气氛中处理720h，套筒的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)，相较于普通HRB400钢筋，其耐腐蚀性能提升了3倍以上；在3.5%的NaCl中性溶液中，套筒的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2，从而可以保证套筒在应用于耐蚀钢筋机械连接套筒时，具有优良的海洋环境耐腐蚀性能。
以下通过6个实施例，进一步对本发明的具体实施方式予以介绍。当然，这6个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。在前述实施方式的基础上进行的其它实施例，未脱离本发明的技艺宗旨。
首先，实施例1~6均提供了一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条、以及由该盘条进一步经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、等温淬火和人工时效工序制备而成的耐蚀钢筋机械连接套筒，所述盘条和套筒的化学成分如表1所示。
[表1]
Figure 449078DEST_PATH_IMAGE002
对于各个实施例的盘条的生产方法，均是采用包括依序进行的铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却的工艺路线，而各个实施例的套筒则是由各个实施例的盘条进一步经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、等温淬火和人工时效工序制备而成。其中各个工序的具体操作请参前文所述，于此不再重复。
对实施例1~6的盘条和套筒，按照相同的测试方法进行取样并进行金相组织检测、力学性能检测和盐雾腐蚀试验，检测结果如下：
（1）组织方面，实施例1~6的盘条的组织均为铁素体和贝氏体的两相组织，其中贝氏体和铁素体的百分比分别如表2所示，另外，实施例1~6的盘条的晶粒尺寸均在7.5~11.5μm范围内；而实施例1~6的套筒的组织均为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中粒状贝氏体和铁素体的百分比分别如表3所示，另外，实施例1~6的套筒的晶粒尺寸均在6.2~8.5μm范围内；
（2）力学性能方面，实施例1~6的盘条的硬度、抗拉强度、断后伸长率、分别如表2所示；实施例1~6的套筒的硬度、抗拉强度、断后伸长率、分别如表3所示；
（3）耐腐蚀性能方面，实施例1~6的盘条和套筒分别在5%的NaCl盐雾气氛中处理720h，得到实施例1~6的盘条的失重腐蚀速率、相对失重率以及相较于普通HRB400钢筋的耐腐蚀性能的提升倍数如表2所示；而实施例1~6的套筒的失重腐蚀速率、相对失重率以及相较于普通HRB400钢筋的耐腐蚀性能的提升倍数如表3所示。
[表2]
Figure 897377DEST_PATH_IMAGE004
从表2可以看出，按照本实施方式予以生产的实施例1~6中的盘条，具备优异的综合性能，其组织为铁素体和贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≥50%，晶粒尺寸为7.5~11.5μm；硬度≤200HV，抗拉强度为580~640MPa，断后伸长率≥20%，强韧性优异；且在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，实施例1~6中的盘条的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)，而普通HRB400钢筋的失重腐蚀速率为1.14g/(m2·h)，实施例1~6中的盘条耐海水腐蚀性能相较于普通HRB400钢筋提高了3倍以上。
[表3]
Figure 473852DEST_PATH_IMAGE006
从表3可以看出，按照本实施方式予以生产制备的实施例1~6中的套筒，具备优异的综合性能，其组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≤20%，晶粒尺寸为6.2~8.5μm；硬度≥300HV，抗拉强度≥950MPa，断后伸长率≥12%，强韧性优异；且在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，实施例1~6中的套筒的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)，其耐海水腐蚀性能于相较于普通HRB400钢筋提高了3倍以上。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (17)

1.一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其特征在于，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn 0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu 0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE=[Cr]+1.8[Mo]+0.5[Cu]+0.8[Al]+2.5[RE]，CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL=[C]+0.25[Mn]+0.1[Si]+0.02[Cr]+0.5[Nb]，SPL为0.48~0.60%。
2.根据权利要求1所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其特征在于，RE包括La和Se。
3.根据权利要求1或2所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其特征在于，其直径为20~40mm，组织为铁素体和贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≥50%，晶粒尺寸为7.5~11.5μm。
4.根据权利要求1或2所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其特征在于，其硬度≤200HV，抗拉强度为580~640MPa，断后伸长率≥20%。
5.根据权利要求1或2所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，其特征在于，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，所述盘条的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)；
在3.5%的NaCl中性溶液中，所述盘条的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2。
6.一种耐蚀钢筋机械连接套筒，其特征在于，由权利要求1~5任一项所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条为母材制备而成。
7.根据权利要求6所述的耐蚀钢筋机械连接套筒，其特征在于，其组织为铁素体和粒状贝氏体的两相组织，其中，铁素体的比例≤20%，晶粒尺寸为6.2~8.5μm；硬度≥300HV，抗拉强度≥950MPa，断后伸长率≥12%。
8.根据权利要求6所述的耐蚀钢筋机械连接套筒，其特征在于，在5%的NaCl盐雾腐蚀试验中，所述套筒的失重腐蚀速率为0.18~0.30g/(m2·h)；
在3.5%的NaCl中性溶液中，所述套筒的自腐蚀电位为-0.30~-0.25V，极化电阻为70~90kΩ·cm2，自腐蚀电流密度为4.8~6.5μA/cm2。
9.根据权利要求6所述的耐蚀钢筋机械连接套筒，其特征在于，其由所述耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、等温淬火和人工时效工序制备而成；
所述等温淬火工序中，对螺纹攻丝后的套筒进行感应加热，加热温度为920~980℃，加热时间为3~5min，随后进入盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为350~450℃，淬火时间为20~40min；
所述人工时效工序中，将等温淬火后的套筒在150℃下进行20~45min的人工时效。
10.一种耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，包括依序进行的铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，制备成耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条，所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.05~0.10%，Si 0.65~1.00%，Mn 0.50~0.75%，Cr 8.0~9.5%，Mo 0.45~0.60%，Al 1.00~1.60%，Nb 0.05~0.15%，Cu0.25~0.40%，RE 0.05~0.10%，P≤0.010%，S≤0.002%，N≤0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，[Si]/[Mn]=1.0~1.8，耐蚀性指数CRE=[Cr]+1.8[Mo]+0.5[Cu]+0.8[Al]+2.5[RE]，CRE为10.5~12.0%，强塑性指数SPL=[C]+0.25[Mn]+0.1[Si]+0.02[Cr]+0.5[Nb]，SPL为0.48~0.60%；
所述转炉冶炼工序中，出钢1/4后依次加入低碳铬铁、钼铁、硅锰、硅铁、铌铁、铜块进行初步合金化；
所述LF精炼工序中，将所述转炉冶炼工序所出的钢水注入LF炉后，按照每吨钢水添加5.5~7.2kg石灰、1.5~2.8kg萤石进行调白渣，之后软搅拌，随后按照每吨钢水1.5~2.5kg喂入RE合金包芯线以及每吨钢水17.5~27.5kg加入铝粒以进行化学成分调整；
所述控制轧制工序中，将加热后的连铸坯轧制成盘条并集卷成盘卷，开轧温度为980~1060℃，精轧入口温度为900~960℃，集卷温度为800~880℃；
所述控制冷却工序中，将所得盘卷送入保温坑堆冷，保温坑内放置保温棉并加盖保温罩，冷速≤0.5℃/s，冷却至300℃以下后出坑。
11.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序中，RE合金包芯线为La-Ce合金包芯线。
12.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述铁水预脱硫工序中，对高炉铁水进行KR法预脱硫，脱硫终点的铁水温度≥1380℃，S≤0.0010%，脱硫渣的扒渣率≥99%。
13.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，将所述铁水预脱硫工序所得的铁水送入转炉进行吹氧冶炼，冶炼终点的钢水中C≤0.04%，P≤0.010%，出钢温度为1620~1650℃，出钢前对钢包进行氩气吹扫5~8min。
14.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序中，软搅拌的时间为10~15min，软搅拌期间的吹氩流量为300~450L/min，化学成分调整期间的吹氩流量为150~250L/min，终点出钢温度为1580~1610℃。
15.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述RH精炼工序中，在真空模式下精炼，真空室的真空度在2mbar以下，真空脱气时间≥15min，净循环处理时间≥8min，控制N≤0.0080%，H≤0.0002%，随后破真空出钢，出钢温度为1570~1590℃。
16.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，中间包温度为1520~1560℃，连铸过程采用大包长水口及氩封、碱性中间包覆盖剂、浸入式水口进行全保护浇铸，并采用低碳保护渣，在凝固二冷区采用电磁搅拌和凝固末端动态轻压下，电磁搅拌频率为2~5Hz，并控制液面波动在±1.5mm以内，压下量为3~6mm，压下速率为0.55~0.75mm/min，拉速为0.25~0.45m/min。
17.根据权利要求10所述的耐蚀钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，其特征在于，所述加热工序中，加热温度为1120~1180℃，加热总时间为90~120min，均热区时间≥60min。
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