CN114875328A - 一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法，工艺步骤为铁水预处理→转炉炼钢→CAS处理→LF炉外精炼→连铸→轧制→成品检验，钢的化学组成质量百分比为C=0.16~0.19，Si=0.50~0.70，Mn=1.00~1.40，P≤0.030，S≤0.030，Cr=0.80~1.30，V=0.08~0.10，Cu=0.15~0.30，Ni=0.3~0.5，其余为Fe及不可避免的杂质元素；控制I≥6.0；适用于生产规格12~50mm，具备耐海洋大气腐蚀环境共性技术，屈服强度ReL=520~650MPa，抗拉强度Rm=640~780MPa，总伸长率Agt=9%~16%，性能要求的混凝土结构用耐蚀热轧带肋钢筋。

Description

一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，是一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法。

背景技术

随着南海岛礁基础设施建设的推进，对南海等海岛的开发、利用及防御提升到前所未有的高度，面临的基础设施用钢腐蚀严重的问题也日趋显现，耐蚀钢筋等基础设施用钢的开发迫在眉睫。

针对海洋大气高氯离子腐蚀环境下对基础设施和重点工程用钢的力学-腐蚀性能匹配进行更深入的研究，揭示关键耐蚀元素与微观结构改性对致密锈层和点蚀的控制机理，以设计更合理并相对经济化的钢的成分，显得非常必要。在此基础上，进一步建立南海岛礁腐蚀环境模拟平台及高耐蚀钢耐海洋大气腐蚀性能、抗混凝土氯离子腐蚀性能的快速评价方法，完成全寿命周期经济型南海岛礁基础设施用耐蚀钢筋产品的设计、制造与评价。

CN201510549858.8的专利公开了一种耐氯离子腐蚀的不锈钢钢筋的制备方法，该专利研发了一种不锈钢钢筋，但是钢筋中含有2.0~8.0%的Cr和1.50~2.50%的Mo，合金元素含量较高，钢筋的成本高昂。

CN202110801615.4公开了一种耐蚀钢筋，其中Cr：4.0~8.0%，Mo≤2.0%，Cu：0.3%~0.6%，Ni≤2.0%，成本高昂且冶炼困难。

CN202110993680.1公开了一种500MPa级海洋岛礁混凝土工程用铝处理高耐蚀钢筋，其中Nb：0.025~0.045%，Cr：8.0~10.0%，Ni：0.35~0.55%，Mo：0.80~1.00%，Al：0.025~0.035%，N：0.006~0.008%，冶炼困难且成本高昂。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明旨在提供一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法，生产出适用于全寿命周期经济型南海岛礁基础设施建设用钢。钢的规格12~50mm，具备耐海洋大气腐蚀环境的性能，并具备Rel=520~650MPa，抗拉强度Rm=640~780MPa，总伸长率Agt=9%~16%性能要求的混凝土结构用耐蚀热轧带肋钢筋。

本发明技术方案：

一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法，工艺步骤为铁水预处理→转炉炼钢→CAS处理→LF炉外精炼→连铸→轧制→成品检验，钢的化学组成质量百分比为C=0.16~0.19，Si=0.50~0.70，Mn=1.00~1.40，P≤0.020，S≤0.020，Cr=0.80~1.30，V=0.08~0.10， Cu=0.15~0.30，Ni=0.3~0.5，其余为Fe及不可避免的杂质元素，I≥6.0，关键工艺步骤包括：

（1）连铸：钢水过热度小于25℃；

（2）轧制：加热炉在炉时间≤100min，开轧温度≤980℃，上冷床温度≤860℃；得到ReL=520~650MPa，Rm=640~780MPa，Agt=9%~16%的热轧带肋钢筋。

I=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)+17.28(%P)-7.29(%Ni)(%Cu)-9.10(%Ni)(%P)-33.39(%Cu)(%Cu)。

技术原理：

本发明采用Cr-Ni-Cu系合金设计耐海洋大气腐蚀环境共性技术，采用模拟腐蚀和现场混凝土结构腐蚀研究，建立全寿命周期内材料性能快速评价方法，构建材料腐蚀性能数据库。

Ni是一种比较稳定的元素，加入Ni能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加了钢的稳定性。大气暴露试验表明，当Ni含量加入，能显著提高耐海洋大气腐蚀钢的抗大气腐蚀性能。稳定锈层中富集Ni能有效抑制Cl-离子的侵入，促进保护性锈层生成，降低钢的腐蚀速率。但是较高的Ni含量必然导致钢材的成本升高，不利于工业大生产的使用，因此在满足一定海洋耐候性与经济性的平衡考虑下，研究Ni含量0.4%左右并匹配1%左右的Cr对混凝土结构使用是合适的。

Cr是重要的耐蚀元素，尤其是混凝土结构碱性环境下，Cr可以在钢筋表面形成钝化膜，有效的阻止钢筋的氧化和提高钢筋基体的耐腐蚀能力，而且与Ni等一起复合加入可获得更优的耐蚀性能。

Cu作为强化元素越来越多地加入到钢中。含铜高纯净钢固溶处理后，铜溶质原子并非均匀分布于铁素体基体，而是以一种不均匀的短程有序形式存在。有序畴的存在可为随后的时效析出创造有利条件，从而对含铜钢的时效强化行为产生一定影响。

本发明的有效效果：攻克高耐蚀合金成分设计、冶金质量、显微组织、材料性能的协同调控关键技术，开发新型混凝土结构用经济型合金化高耐蚀热轧带肋钢筋。生产出的产品适用于全寿命周期经济型南海岛礁基础设施建设用钢。钢的规格12~50mm，具备耐海洋大气腐蚀环境的性能，屈服强度ReL=520~650MPa，抗拉强度Rm=640~780MPa，总伸长率Agt=9%~16%性能要求的混凝土结构用耐蚀热轧带肋钢筋。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的内容。

实施例1：生产48mm500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋

钢的化学组成质量百分比为C=0.16，Si=0.58，Mn=1.28，P=0.020，S=0.010，Cr=1.10， V=0.085，Cu=0.19，Ni=0.35，其余为Fe及不可避免的杂质元素。I=7.07

关键工艺步骤：

（1）连铸：钢水过热度25℃；

（2）轧制：加热炉在炉时间=98min，开轧温度=955℃，上冷床温度=845℃。

实测实施例1钢筋的力学性能如表1。

实施例2：生产32mm500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋

钢的化学组成质量百分比为C=0.18，Si=0.60，Mn=1.1，P=0.020，S=0.007，Cr=0.84， V=0.082，Cu=0.25，Ni=0.47，其余为Fe及不可避免的杂质元素，I=7.54；关键工艺步骤：

（1）连铸：钢水过热度22℃；

（2）轧制：加热炉在炉时间=98min，开轧温度=963℃，上冷床温度=855℃。

实测实施例2钢筋的力学性能如表2。

实施例3：生产25mm500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋

钢的质量百分组成为：C=0.19，Si=0.68，Mn=1.02，P=0.015，S=0.005，Cr=1.09，V=0.092， Cu=0.22，Ni=0.48，其余为Fe及不可避免的杂质元素，I=7.71；关键工艺步骤：

（1）连铸：钢水过热度25℃；

（2）轧制：加热炉在炉时间=98min，开轧温度=975℃，上冷床温度=865℃。

实测实施例3钢筋的力学性能如表3。

表1 实施例1钢筋的力学性能

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表2 实施例2钢筋的力学性能

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表3 实施例3钢筋的力学性能

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Claims (1)

1. 一种500MPa级高耐蚀热轧带肋钢筋的生产方法，工艺步骤为铁水预处理→转炉炼钢→CAS处理→LF炉外精炼→连铸→轧制→成品检验，其特征在于：钢的化学组成质量百分比为C=0.16~0.19，Si=0.50~0.70，Mn=1.00~1.40，P≤0.020，S≤0.020，Cr=0.80~1.30， V=0.08~0.10，Cu=0.15~0.30，Ni=0.3~0.5，其余为Fe及不可避免的杂质元素，I≥6.0，关键工艺步骤包括：

（1）连铸：钢水过热度小于25℃；

（2）轧制：加热炉在炉时间≤100min，开轧温度≤980℃，上冷床温度≤860℃；得到ReL=520~650MPa，Rm=640~780MPa，Agt=9%~16%的热轧带肋钢筋。