WO2023246096A1 - 一种合金耐蚀钢筋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种合金耐蚀钢筋及其制备方法，其中，合金耐蚀钢筋按重量百分比计，包括：C：0.05-0.25％、Si：1.05-2％、Mn：0.3-1.5％、Cr：0.5-2.5％、Ni：0.05-1％、O：0.001-0.005％、S：0.001-0.0035％、Ti：0.005-0.1％、Al：0.005-0.1％、V：0.005-0.03％、Nb：0.005-0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质。其制备方法包括依次进行的冶炼、精炼、连铸、轧制和冷却工序。本申请通过Si、Ti、Al、Mn等元素来弥补Cr含量降低导致的耐腐蚀性下降，大大降低了合金耐蚀钢筋的生产成本。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求在2022年6月22日提交中国专利局、申请号为202210708417.8、发明名称为“一种合金耐蚀钢筋及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文中。
本申请涉及钢筋的技术领域，具体涉及一种合金耐蚀钢筋及其制备方法。
钢筋混凝土结构是最主要的建筑结构，其耐久性不足已成为行业难题。合金耐蚀钢筋兼具普通钢筋的外形、力学性能、加工性能以及耐腐蚀性能，已经成为解决钢筋混凝土结构耐久性不足难题的重要手段，但是现有的合金耐蚀钢筋还存在一些难以充分推广使用的问题。
例如专利CN112375995A公开了一种400MPa级耐蚀钢筋及其生产方法，所述400MPa级耐蚀钢筋的成分按质量百分比包括：Cr：9.5-10.4％，Mo：1.0-1.2％，Mn：0.3-0.6％，Ni：0.01-1％，Cu：0.01-0.5％，C≤0.014％，N≤0.004％，Nb：0.01-0.05％，Si：0.2-0.6％，余量为Fe及不可避免的杂质。上述的耐蚀钢筋微观组织为贝氏体和铁素体，属于超低碳高合金耐蚀钢筋，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
但是上述的耐蚀钢筋合金元素中Cr、Mo含量高，导致其生产成本较高，大大限制了耐蚀钢筋的应用。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中的耐蚀钢筋合金元素中Cr、Mo含量高，导致其生产成本较高，大大限制了耐蚀钢筋的应用的缺陷。
为此，本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比计，包括：C：0.05-0.25％、Si：1.05-2％、Mn：0.3-1.5％、Cr：0.5-2.5％、Ni：0.05-1％、O：0.001-0.005％、S：0.001-0.0035％、Ti：0.005-0.1％、Al：0.005-0.1％、V：0.005-0.03％、Nb：0.005-0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中，所述Si、Mn的含量满足2≤Si/Mn≤5；Si、Cr的含量满足0.75≤Si/Cr≤1.5；Ti、Al的含量满足0.02％≤Ti+Al≤0.2％。
可选的，所述Si为1.2-1.8％；
和/或，所述Mn为0.4-1％；
和/或，所述Cr为0.85-2％。
可选的，所述Si为1.35-1.65％；
和/或，所述Mn为0.45-0.75％；
和/或，所述Cr为1.35-1.75％。
可选的，所述C为0.05-0.15％。
可选的，所述C为0.07-0.12％。
可选的，所述Ti为0.01-0.075％；
和/或，所述Al为0.01-0.075％。
本申请还提供前述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括依次进行的冶炼、精炼、连铸、轧制和冷却工序。
可选的，所述合金耐蚀钢筋的制备原料包括硅铁合金和硅锰合金，硅铁合金和硅锰合金的质量比为(2-5):1。
可选的，所述连铸工序中，拉速为2.5-3.5m/min；
和/或，所述冷却工序中，上冷床温度为820℃-1000℃；
和/或，所述轧制工序包括连铸钢坯加热、开轧、精轧的步骤。
可选的，所述连铸钢坯加热的温度为1150-1250℃；所述开轧温度为1000-1120℃；所述精轧的温度≥1000℃。
本申请技术方案，具有如下优点：
1.本申请提供的一种合金耐蚀钢筋，通过本申请配方中Si、Mn、Cr、Al、Ti的关联设计，利用Si、Ti、Al、Mn等元素来弥补Cr含量降低导致的耐腐蚀性下降，从而在无需在配方中添加Mo元素且大大降低了Cr元素的含量的情况下，也能获得力学性能和耐蚀性能均优异的合金耐蚀钢筋，大大降低了合金耐蚀钢筋的生产成本。
2.本申请提供的一种合金耐蚀钢筋，基于本申请的化学成分设计，不仅能够实现合金耐蚀钢筋的优异耐蚀性能，还使合金耐蚀钢筋具有优异的力学性能，较低的生产成本，适宜于实际生产加工。
3.本申请提供的一种合金耐蚀钢筋，在本申请的化学成分设计方案的前提下，结合制备方法中的冶炼技术和控轧控冷工序，保证了合金元素强化作用的发挥及铁素体+珠光体复相组织的获得，在保证合金耐蚀钢筋的耐蚀性能、力学性能的同时，降低了生产难度和生产成本。
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本申请，并不局限于所述最佳实施方式，不对本申请的内容和保护范围构成限制，任何人在本申请的启示下或是将本申请与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本申请相同或相近似的产品，均落在本申请的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
本申请中硅铁合金的粒径为10-30mm，其主要成分以重量百分比计为：Si：75％，S：0.002％，C：0.01％，Al：0.1％，Ti：0.01％，P：0.02％，其余为铁和杂质，购自青海百通高纯材料有限公司。
本申请中硅锰合金的粒径为10-30mm，其主要成分以重量百分比计为：Mn：83％，Si：1.94％，C：0.65％，P：0.15％，S：0.005％，其余为铁和杂质，购自宁夏翼通实业有限公司。
本申请中铬铁合金的粒径为30-50mm，其主要成分以重量百分比计为：
Cr：60％，Si：0.87％，C：0.14％，S：0.002％，P：0.034％，其余为铁和杂质，购自天津浩元金属材料有限公司。
本申请中钛铁合金的粒径为10-30mm，其主要成分以重量百分比计为：Si：1.85％，S：0.014％，C：0.04％，Al：1.35％，Ti：32.94％，P：0.042％，Mn:1.57％，其余为铁和杂质，购自锦州海鑫金属材料有限公司。
本申请中铌铁合金的粒径为5-30mm，其主要成分以重量百分比计为：Nb：65.92％，Si：1.97％，C：0.12％，Al：0.94％，S：0.018％，P：0.258％，其余为铁和杂质，购自北京高科新材料科技有限公司。
本申请中钒氮合金的粒径为5-10mm，其主要成分以重量百分比计为：V：77.69％，S：0.075％，C：5.53％，N：14.1％，P：0.045％，其余为铁和杂质，购自江苏润丰合成科技有限公司。
本申请中镍由镍板加入，镍含量99.9％，其余为铁和杂质元素，购自江苏国燕特钢有限公司。
本申请中铝由铝粒加入，铝含量99.5％，其余为铁和杂质元素，购自许昌圣通金属材料有限公司。
实施例1
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.07％、Si：1.35％、Mn：0.45％、Cr：1.35％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.001％、Ti：0.01％、Al：0.01％、V：0.005％、Nb：0.005％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝3；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.02％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1610℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为3.3：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.3：0.05：0.1：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为25kg；硅锰合金加入量为750kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1550℃下精炼40min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为3m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1190℃，加热时间为100min，然后设置开轧温度为1035℃、精轧温度为1000℃，轧制获得直径为14mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至920℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为2m/min。
实施例2
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：1.5％、Mn：0.55％、Cr：1.5％、Ni：0.5％、O：0.003％、S：0.0025％、Ti：0.05％、Al：0.05％、V：0.015％、Nb：0.015％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝2.7；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.1％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1630℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为3.1：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.1：0.15：0.5：0.15：1，镍板加入量为600kg，铝粒加入量为130kg；硅锰合金加入量为920kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1555℃下精炼40min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为2.7m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1210℃，加热时间为110min，然后设置开轧温度为1025℃、精轧温度为1010℃，轧制获得直径为25mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至930℃后，先移入冷床上冷
却再空冷即可，冷床的传送速度为1.5m/min。
实施例3
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.12％、Si：1.65％、Mn：0.75％、Cr：1.75％、Ni：1％、O：0.005％、S：0.0035％、Ti：0.075％、Al：0.075％、V：0.03％、Nb：0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝2.2；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝0.94；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.15％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1635℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为2.5：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为2.7：0.3：0.8：0.3：1，镍板加入量为1200kg，铝粒加入量为250kg；硅锰合金加入量为1250kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1515℃下精炼50min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为2.6m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1210℃，加热时间为110min，然后设置开轧温度为1025℃、精轧温度为1010℃，轧制获得直径为32mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至880℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.1m/min。
实施例4
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.05％、Si：1.2％、Mn：0.4％、Cr：0.85％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.001％、Ti：0.005％、Al：0.025％、V：0.005％、Nb：0.005％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝3；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.41；Ti、
Al的含量满足Ti+Al＝0.03％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1600℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为3.5：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为2.5：0.05：0.05：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为70kg；硅锰合金加入量为670kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1540℃下精炼30min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为3m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1230℃，加热时间为120min，然后设置开轧温度为1070℃、精轧温度为1050℃，轧制获得直径为28mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至920℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.2m/min。
实施例5
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.15％、Si：1.8％、Mn：0.9％、Cr：2％、Ni：1％、O：0.005％、S：0.0035％、Ti：0.1％、Al：0.1％、V：0.03％、Nb：0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝2；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝0.9；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.2％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1639℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为2：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为2.5：0.3：1.2：0.3：1，镍板加入量为1200kg，铝粒加入量为30kg；硅锰合金加入量为1500kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1560℃下精炼45min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为2.5m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1150℃，加热时间为90min，然后设置开轧温度为1000℃、精轧温度为1000℃，轧制获得直径为10mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至820℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为2.2m/min。
实施例6
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.05％、Si：1.05％、Mn：0.3％、Cr：0.8％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.001％、Ti：0.025％、Al：0.005％、V：0.005％、Nb：0.005％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝3.5；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.31；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.03％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1650℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为3.8：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为2.6：0.05：0.3：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为20kg；硅锰合金加入量为500kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1550℃下精炼35min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为2.5m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1180℃，加热时间为100min，然后设置开轧温度为1020℃、精轧温度为1000℃，轧制获得直径为18mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至860℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.4m/min。
实施例7
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.25％、Si：2％、Mn：1％、Cr：2.5％、Ni：1％、O：0.005％、S：0.0035％、Ti：0.1％、Al：0.1％、V：0.03％、Nb：0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝2；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝0.8；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.2％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1600℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为2.2：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3：0.3：1.1：0.3：1，镍板加入量为1200kg，铝粒加入量为250kg；硅锰合金加入量为1665kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1540℃下精炼40min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为2.7m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1250℃，加热时间为120min，然后设置开轧温度为1120℃、精轧温度为1100℃，轧制获得直径为22mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至1000℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.45m/min。
实施例8
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：1.05％、Mn：0.35％、Cr：0.75％、Ni：0.15％、O：0.0025％、S：0.0025％、Ti：0.03％、Al：0.03％、V：0.01％、Nb：0.01％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝3；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.4；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.06％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1620℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为3.3：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为2.1：0.1：0.3：0.1：1，镍板加入量为180kg，铝粒加入量为250kg；硅锰合金加入量为585kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1545℃下精炼40min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为3.5m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1200℃，加热时间为100min，然后设置开轧温度为1020℃、精轧温度为1000℃，轧制获得直径为16mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至880℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.6m/min。
实施例9
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.25％、Si：1.5％、Mn：0.3％、Cr：1％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.001％、Ti：0.1％、Al：0.05％、V：0.005％、Nb：0.005％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝5；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.5；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.15％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1650℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为5：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.3：0.05：1.1：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为125kg；硅锰合金加入量为500kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1560℃下精炼60min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为3.1m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1230℃，加热时间为120min，然后设置开轧温度为1060℃、精轧温度为1000℃，轧制获得直径为22mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至1000℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.45m/min。
实施例10
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.05％、Si：1.86％、Mn：0.93％、Cr：2.48％、Ni：1％、O：0.005％、S：0.0035％、Ti：0.005％、Al：0.015％、V：0.03％、Nb：0.03％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝2；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝0.75；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.02％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，包括如下步骤：
冶炼工序：将铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金、硅铁合金、硅锰合金和镍板、铝粒于1600℃下冶炼获得钢水；其中硅铁合金和硅锰合金的质量比为2.2：1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.0：0.3：0.2：0.3：1，镍板加入量为1200kg，铝粒加入量为325kg；硅锰合金加入量为1550kg；
精炼工序：向钢水中通入氩气并继续在1540℃下精炼30min；
连铸工序：将精炼后的钢水使用连铸机制成连铸钢坯，连铸时设置拉速为2.8m/min，获得的连铸钢坯的截面尺寸为140mm2；
轧制工序：将连铸工序获得的连铸钢坯加热至1180℃，加热时间为90min，然后设置开轧温度为1020℃、精轧温度为1000℃，轧制获得直径为22mm的钢筋；
冷却工序：将轧制工序获得的钢筋冷却至950℃后，先移入冷床上冷却再空冷即可，冷床的传送速度为1.45m/min。
对比例1
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：2.15％、Mn：0.3％、Cr：1％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.0035％、Ti：
0.08％、Al：0.07％、V：0.005％、Nb：0.005％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝7.17；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝2.15；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.15％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，与实施例8的唯一区别在于：冶炼步骤中硅铁合金和硅锰合金的质量比为6.5:1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.6：0.05：0.8：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为180kg；硅锰合金加入量为500kg。
对比例2
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：1.5％、Mn：1.65％、Cr：1％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.0035％、Ti：0.08％、Al：0.07％、V：0.005％、Nb：0.005％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝0.91；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.5；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.15％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，与实施例8的唯一区别在于：冶炼步骤中硅铁合金和硅锰合金的质量比为0.8:1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为0.6：0.05：0.8：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为180kg；硅锰合金加入量为2750kg。
对比例3
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：1.5％、Mn：0.3％、Cr：3％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.0035％、Ti：0.08％、Al：0.07％、V：0.005％、Nb：0.005％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝5；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝0.5；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.15％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，与实施例8的唯一区别在于：冶炼步骤中硅铁合金和硅锰合金的质量比为4.5:1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为10：0.05：0.8：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为180kg；硅锰合金加入量为500kg。
对比例4
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：1.5％、Mn：0.3％、Cr：1％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.0035％、Ti：0.15％、Al：0.07％、V：0.005％、Nb：0.005％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝5；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.5；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.22％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，与实施例8的唯一区别在于：冶炼步骤中硅铁合金和硅锰合金的质量比为4.5:1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.3：0.05：1.55：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为180kg；硅锰合金加入量为500kg。
对比例5
本申请提供一种合金耐蚀钢筋，按重量百分比，包括：C：0.1％、Si：1.5％、Mn：0.3％、Cr：1％、Ni：0.05％、O：0.001％、S：0.0035％、Ti：0.08％、Al：0.15％、V：0.005％、Nb：0.005％；
其中Si、Mn的含量满足Si/Mn＝5；Si、Cr的含量满足Si/Cr＝1.5；Ti、Al的含量满足Ti+Al＝0.22％；
上述的合金耐蚀钢筋的制备方法，与实施例8的唯一区别在于：冶炼步骤中硅铁合金和硅锰合金的质量比为4.5:1，铬铁合金、铌铁合金、钛铁合金、钒氮合金与硅锰合金的质量比为3.3：0.05：0.8：0.05：1，镍板加入量为60kg，铝粒加入量为380kg；硅锰合金加入量为500kg。
试验例1
分别对实施例、对比例制备的合金耐蚀钢筋的力学性能按照国家标准GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法进行测试，并计算强屈比(即抗拉强度/屈服强度)，测试结果见表1；
表1.试验例1的试验结果
通过表1的数据可以看出：只有在本申请满足各元素比例条件下，才能同时保证屈服强度≥430MPa，断后延伸率≥20.5％，强屈比≥1.26，最大力总延伸率≥10.6％，实现无需在配方中添加Mo元素且大大降低了Cr元素的含量的情况下，也能获得优异力学性能的效果。
试验例2
采用蔡司光学显微镜在放大200倍的视场下分别观察实施例、对比例制备的合金耐蚀钢筋的组织类型并计算其中的铁素体体积占比，试验结果见表2。
试验例3
采用配有工作电极、参比电极、对电极系统的电化学工作站分别测试实施例、对比例制备的合金耐蚀钢筋表面钝化膜破裂的临界氯离子浓度值进行测试，并计算其临界氯离子浓度值相比型号为HRB400型钢筋的提升
倍数；具体测试方法为：测试样品在饱和氢氧化钠溶液中浸泡48h，之后装入电化学工作站，并作为工作电极；每隔24h往电化学工作站溶液中加入0.01mol/L的氯化钠溶液，测试电压/电流-氯离子浓度曲线；当电流或电压出现急剧变化时，对应的氯离子浓度值即为临界氯离子浓度值；计算公式为提升倍数＝合金耐蚀钢筋临界氯离子溶度值/HRB400钢筋临界氯离子浓度值；测试结果见表2；上述HRB400型钢筋的成分配比为C:0.24％，Si:0.40％，Mn:1.40％，V:0.025％，P≤0.04％，S≤0.04％。
试验例4
分别对实施例、对比例制备的合金耐蚀钢筋的耐氯盐腐蚀性能进行测试，并计算其耐氯盐腐蚀性相比型号为HRB400型钢筋的提升倍数；具体测试方法为：将各实施例、对比例的合金耐蚀钢筋截取100mm长的一端，采用车床进行车削加工获得直径为8mm的测试试样，在温度为35℃、湿度为80％将测试样品放入腐蚀溶液中进行盐雾腐蚀试验，测试腐蚀溶液氯盐为5wt％的氯化钠溶液，其pH值为7.0，测试时间为14天，采用电子显微天平测试腐蚀前后测试样品的重量。计算公式为：提升倍数＝合金耐蚀钢筋腐蚀前后的重量变化值/HRB400腐蚀前后的重量变化值；测试结果见表2。上述HRB400型钢筋的成分配比为C:0.24％，Si:0.40％，Mn:1.40％，V:0.025％，P≤0.04％，S≤0.04％。
表2.试验例2-4的试验结果
通过上述表2的结果可知，本申请的一种合金耐蚀钢筋中，铁素体在组织类型中的占比达到53-73％，与HRB400相比，临界氯离子浓度值提升2.1倍以上，耐氯盐腐蚀性能提升2.7倍以上，综合性能显著提高。
通过从表1和表2的数据综合得出，在本申请的组成配比下可以兼顾力学性能和耐蚀性能，综合性能显著；且本申请的组成配比中无Mo元素且Cr元素的含量大大降低，成本显著降低。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
- 一种合金耐蚀钢筋，其特征在于，按重量百分比计，包括：C：0.05-0.25％、Si：1.05-2％、Mn：0.3-1.5％、Cr：0.5-2.5％、Ni：0.05-1％、O：0.001-0.005％、S：0.001-0.0035％、Ti：0.005-0.1％、Al：0.005-0.1％、V：0.005-0.03％、Nb：0.005-0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质；其中，所述Si、Mn的含量满足2≤Si/Mn≤5；Si、Cr的含量满足0.75≤Si/Cr≤1.5；Ti、Al的含量满足0.02％≤Ti+Al≤0.2％。
- 根据权利要求1所述的一种合金耐蚀钢筋，其特征在于，所述Si为1.2-1.8％；和/或，所述Mn为0.4-1％；和/或，所述Cr为0.85-2％。
- 根据权利要求2所述的一种合金耐蚀钢筋，其特征在于，所述Si为1.35-1.65％；和/或，所述Mn为0.45-0.75％；和/或，所述Cr为1.35-1.75％。
- 根据权利要求1所述的一种合金耐蚀钢筋，其特征在于，所述C为0.05-0.15％。
- 根据权利要求4所述的一种合金耐蚀钢筋，其特征在于，所述C为0.07-0.12％。
- 根据权利要求1所述的一种合金耐蚀钢筋，其特征在于，所述Ti为0.01-0.075％；和/或，所述Al为0.01-0.075％。
- 权利要求1-6任一项所述的一种合金耐蚀钢筋的制备方法，其特征在于，包括依次进行的冶炼、精炼、连铸、轧制和冷却工序。
- 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述合金耐蚀钢筋的制备原料包括硅铁合金和硅锰合金，硅铁合金和硅锰合金的质量比为(2-5):1。
- 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述连铸工序中，拉速为2.5-3.5m/min；和/或，所述冷却工序中，上冷床温度为820℃-1000℃；和/或，所述轧制工序包括连铸钢坯加热、开轧、精轧的步骤。
- 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述连铸钢坯加热的温度为1150-1250℃；所述开轧温度为1000-1120℃；所述精轧的温度≥1000℃。
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