[发明专利]一种低合金高强度耐蚀钢筋及其制备方法

说明书

本发明涉及一种由Al、Ti、Cr等元素构成的低合金高强度耐蚀钢筋及其制备方法，属于钢材制备技术领域。该发明的重量百分含量如下：C＝0.05～0.2％、Si＝0.1～1.0％、Mn＝0.8～1.5％、Cr＝0.5～1.5％、Ti＝0.005～0.15％、Al＝0.005～0.60％、V＝0.005～0.05％、Nb＝0.01～0.03％、S≤0.045％、P≤0.045％，余量为铁和不可避免的杂质元素。制备方法为：通过转炉冶炼获得粗炼钢水，粗炼钢水进LF炉进行精炼后获得精炼钢水，将精炼钢水连铸成小方坯，然后将小方坯在加热炉中加热、均热，在棒材轧机上轧制成目标规格的钢筋，得到的耐蚀钢筋组织为铁素体和珠光体。本发明与其他耐蚀钢筋相比，生产工艺简单，所得的耐蚀钢筋屈服强度及抗拉强度高，耐腐蚀性能好。

技术领域

本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及到一种由Al、Ti、Cr等元素构成的低合金高强度耐蚀钢筋及其制备方法。

背景技术

钢筋腐蚀是引起钢筋混凝土结构失效的最主要的原因之一，海洋环境极其复杂，跨海大桥、码头、沿海民用建筑都非常容易受到氯离子的侵蚀使得钢筋过早失效，严重影响到混凝土钢筋结构的寿命，造成巨大的经济损失。为此，科研人员做了大量的研究工作，提出了很多有效的防护措施和技术，包括：提升钢筋本身的耐蚀性、阴极保护、表面改性处理、涂渡层保护等，其衍生出的耐蚀钢筋种类大致分为以下三大类型：涂镀层类耐蚀钢筋，不锈钢类耐蚀钢筋，低合金耐蚀钢筋。

使用涂层钢筋或者在混凝土表面添加涂层，虽然有一定的效果，但是如果在比较恶劣的环境下使用，涂层一旦损坏，腐蚀将会非常严重，另外涂镀层类耐蚀钢筋成本髙、施工困难。

不锈钢钢筋拥有非常好的耐蚀性能，但是由于其贵重的Cr、Ni等元素含量比较高，因此成本比较高，限制了其推广和使用范围。

低合金耐蚀钢筋成本相对较低、施工简单、易于快速推广，成为研究开发的重点。济南钢铁公司研究了一种成分由质量分数为：C＝0.10-0.12％，Cr＝0-0.78％，Ni＝0.32-0.67％，Mo＝0-0.52％，V＝0-0.06％，Cu＝0.3-0.36％的低碳高强度耐蚀钢筋(《特殊钢》2004年第6期)，这种钢中含有较高的Ni、Mo、Cu等高成本合金元素，同时也增加了生产难度。如专利号为CN101144137的专利“一种含铌高强度耐腐蚀钢筋用钢及其轧制工艺”，其合金元素按重量百分比为：C＝0.17-0.24％、Si＝0.55-0.75％、Mn＝1.35-1.50％、Nb＝0.02-0.04％、Re＝0.04-0.10％，其余为Fe和杂质元素，因较高Re元素，加入钢水后大部分稀土特别容易氧化成熔点高、粘度大稀土氧化夹杂物，此氧化夹杂物在钢液中很难上浮，连铸过程非常容易堵塞水口，目前国内还没有稀土达到0.04-0.10％后连铸能顺利浇注的先例。专利号为CN104846287的专利“一种HRB400抗震耐腐蚀钢筋”其合金元素按照重量百分比为：C＝0.01-0.10％、Si＝0.10-0.30％、Mn＝0.20-0.80％、Ni＝0.01-0.05％、Cr＝0.01-0.05％、Nb＝0.02-0.03％、Mo＝0.02％，其余为Fe和不可避免杂质元素，该专利生产的钢筋由于合金元素含量过低，其力学性能和耐蚀性能无法达到工业化生产应用的要求。

低合金耐蚀钢因为其优良的力学性能和耐腐蚀性能，得到了广泛的使用，但是一些研究集中在Cr、Ni、Mo、V、Cu和稀土元素上，为了保证相应的耐蚀性能需要较高的含量，除了合金成本相对高昂外，生产过程中极其难以获得符合国标GB/T33953—017(钢筋混凝土用耐蚀钢筋)的P+F组织(铁素体+珠光体)，延伸率无法保证。

Mo、Ni又是国家稀有金属，并且价格昂贵，因此期望在不添加这些稀有合金元素的情况下，通过加入适量的Cr，用Ti和Al来代替稀有金属的方法，不仅可以获得一种力学性能优良，耐腐蚀良好，而且成本较低，生产工艺简单的耐腐蚀钢筋。

发明内容