[发明专利]低成本高性能耐腐蚀钢筋及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低成本高性能耐腐蚀钢筋及其制造方法。

背景技术

钢筋在混凝土结构中起着骨架作用，广泛用于房屋、桥梁、公路等现代建筑，使用过程中不仅承受着各种力的作用还会遭受周围环境的腐蚀，资料表明腐蚀是造成钢筋失效进而导致混凝土结构开裂、剥落的主要原因，严重降低了建筑物的安全性和使用寿命，造成极大地浪费和安全隐患。钢筋腐蚀造成混凝土结构过早失效已成为世界各国共同面对的一大灾害。

为应对钢筋腐蚀造成的安全隐患和经济损失，国内外冶金工作者纷纷开展钢筋耐腐蚀研究，陆续开发出不锈钢钢筋、镀锌钢筋、环氧树脂涂层钢筋等钢种。但目前各种耐蚀钢筋都存在自身难以克服缺点，如：不锈钢钢筋虽然具有优良的耐腐蚀性，但因价格昂贵极大地限制了其推广应用；镀锌钢筋表面镀锌层腐蚀快、耐蚀性提升有限且焊接困难；环氧树脂涂层钢筋，虽然价格相对低廉，但对施工要求严格，如果涂层在施工过程损坏，反而会加快钢筋的腐蚀。因此，需要一种耐蚀性能优良、稳定，成本更低、利于大规模推广使用的钢筋。

我国正处在城镇化的快速发展时期，对钢筋需求量巨大，低成本高性能耐腐蚀钢筋的生产和应用对建设资源节约型社会意义重大。通过采用合金化，提升钢筋自身耐蚀性能和机械性能是最稳定、最经济、最有效的途径，是开发低成本高性能耐腐蚀钢筋的发展方向。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种耐蚀性能优良、成本更低，力学性能、疲劳性能以及焊接性能良好的低成本高性能耐腐蚀钢筋。

本发明还提供一种上述耐腐蚀钢筋的制造方法。

本发明低成本高性能耐腐蚀钢筋，具有下述质量含量的化学成分：

C：0.06～0.10wt%、Cr：3～8wt%、Cu：0.5～1wt%、Mn：0.5～1.5wt%、N：0.01～0.02wt%、P≤0.03wt%、S≤0.035wt%、Si：0.2～0.5wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，具有下述质量含量的化学成分：

C：0.06～0.09wt%、Cr：4～6wt%、Cu：0.5～1wt%、Mn：0.6～1wt%、N：0.01～0.02wt%、P≤0.03wt%、S≤0.035wt%、Si：0.2～0.5wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述低成本高性能耐腐蚀钢筋的制造方法，包括铁水脱硫预处理、电炉或顶底复吹转炉冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制以及冷床空冷，其中，

所述铁水脱硫预处理步骤中，采用铁水罐搅拌脱硫，控制进入电炉或转炉的铁水硫含量[S]≤0.015%；

所述电炉或顶底复吹转炉冶炼步骤中，终点碳含量控制在0.01%～0.04%，出钢温度控制在1680±15℃；

所述连铸步骤中，控制连铸中间包钢液温度控制在1530～1540℃，拉坯速度控制在1.2～1.8m/min；采用堆垛自然冷却；

所述铸坯加热步骤中：所述铸坯的加热温度为1150～1200℃，加热时间为100～120min；

所述轧制步骤中，控制开轧温度在1000～1150℃，终轧温度在950～1000℃。

本发明钢成分分析如下：

C是钢中重要的强化元素，在钢中形成固溶体组织，提高钢的强度，含碳量越高，钢的强度、硬度越高，但塑性、韧性会随之降低。对于含铬的耐腐蚀钢，由于C与Cr亲和力很强，过高的C含量会降低固溶体中的Cr含量，导致耐蚀性能的降低，因此本发明中C含量的范围选为：0.06～0.10wt%。

Cr是耐蚀性元素，能显著增加钢材耐蚀性能，但Cr是铁素体形成元素，过高的Cr含量会使钢中铁素体含量增加，导致强度下降，出现淬火组织，不利于组织控制。本发明中，Cr含量控制在3～8wt%。

Cu是耐蚀性元素，有助于钢材耐蚀性能的提高，但其钢中过多的Cu会引起材料塑性的降低，导致热轧开裂。本发明中，Cu含量控制在0.5～1wt%。

Mn是强化元素，能显著增强钢的强度，且与S的亲和力强，通过生产硫化物夹杂减低S的危害，但过高的Mn会降低钢材的塑性。本发明中，Mn含量控制在0.5～1.5wt%。

P能提高钢的强度、硬度和耐蚀性能，但在钢中偏析严重，会显著降低钢材力学性能，本发明中P含量控制在0.03wt%以内。

S容易引起热脆，在轧制过程中导致裂纹的产生，同时钢中MnS夹杂还会成为腐蚀的起源，严重降低钢材耐蚀性能，因此本发明中S含量控制在0.035wt%以内。