高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋及其軋制工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋及其軋制工藝，該鋼筋的組分按重量百分比為：0.05～0.12%C、1～3%Cr、0.1～0.3%Cu、0.1～0.15%Ni、0.5～1%Mn、N≤0.015%、P≤0.03%、S≤0.035%、0.2～0.5%Si，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。該鋼筋的軋制工藝為軋制時(shí)的加熱爐溫度為1050～1150℃，開軋溫度為900～1000℃，終軋溫度為900～1050℃，上冷床溫度為850～950℃。本發(fā)明可按常規(guī)工藝冶煉，通過軋制工藝控制鋼的相變，在鋼材表面獲得一層晶粒細(xì)小的組織，達(dá)到同時(shí)改善鋼材力學(xué)性能和耐蝕性能的目的；生產(chǎn)的鋼筋屈服強(qiáng)度Rel≥400MPa、抗拉強(qiáng)度Rm≥540MPa、伸長(zhǎng)率A%≥16%；耐蝕性能是普通HR400鋼筋的2～3倍。
【專利說明】高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋及其軋制工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋及其軋制工藝，屬于鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋼筋是現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)性材料，廣泛用于房屋、橋梁、道路等工程建設(shè)，其性能直接影響著混凝土構(gòu)件的壽命和安全性。目前，我國(guó)正處在城鎮(zhèn)化高速發(fā)展階段，房地產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃發(fā)展，鋼筋的產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界第一，2012年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量超過7.16億噸，其中鋼筋產(chǎn)量超過1.75億噸。鋼筋的冶煉生產(chǎn)需要消耗大量能源且對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來負(fù)面影響，隨著我國(guó)環(huán)保壓力的增大，通過增加鋼筋強(qiáng)度和耐蝕性能，從而減少用鋼量和延長(zhǎng)使用壽命以達(dá)到節(jié)能減排效果的技術(shù)，越來越受到冶金科技工作者和政府行業(yè)的關(guān)注。
[0003]20世紀(jì)90年代以前，西歐、北美和日本就已經(jīng)較多地使用高強(qiáng)度鋼筋，采用高強(qiáng)度鋼筋能明顯降低用鋼量和人工成本并顯著改善工程質(zhì)量，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，而我國(guó)長(zhǎng)期以來混凝土結(jié)構(gòu)主導(dǎo)鋼筋的強(qiáng)度為335Mpa，隨著行業(yè)規(guī)范的頒布，強(qiáng)度為400MPa的III級(jí)鋼筋才逐漸被使用，這比國(guó)外整整低了一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，造成資源、能源的嚴(yán)重浪費(fèi)；鋼筋腐蝕會(huì)嚴(yán)重降低鋼筋的使用壽命，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過早失效。2010年我國(guó)因腐蝕而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)1.2萬億人民幣，占當(dāng)年⑶P的3%。由于耐蝕性能鋼筋能有效延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的壽命并降低后期維護(hù)成本，因此，迫切需要開發(fā)一種兼具高強(qiáng)度、耐蝕性能且易于推廣的鋼筋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的在 于提供一種高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋，該鋼筋的屈服強(qiáng)度大于400MPa、耐蝕性能優(yōu)良且具有良好的力學(xué)性能、疲勞性能以及焊接性能。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述高強(qiáng)度耐腐蝕鋼筋的軋制工藝。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋，該鋼筋的組分按重量百分比為:
[0008]0.05 ~0.12%C、1 ~3%Cr、0.1 ~0.3%Cu、0.1 ~0.15%N1、0.5 ~1%Μη、Ν ≤ 0.015%、P≤0.03%、S≤0.035%,0.2~0.5%Si，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0009]進(jìn)一步地，所述鋼筋的組分按重量百分比為:
[0010]0.08 ~0.10%C、2 ~3%Cr、0.2 ~0.3%Cu、0.12 ~0.15%N1、0.8 ~1%Μη、N≤0.010%、P ( 0.025%、S≤0.025%,0.2~0.4%Si，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0012]一種高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋的軋制工藝，軋制時(shí)的加熱爐溫度為1050~1150°C，開軋溫度為900~1000°C，終軋溫度為900~1050°C，上冷床溫度為850~950°C。
[0013]本發(fā)明的鋼筋的各組分作用如下:
[0014]C是鋼中重要的強(qiáng)化元素，在鋼中形成固溶體組織，提高鋼的強(qiáng)度，含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，但塑性、韌性會(huì)隨之降低。對(duì)于含鉻的耐腐蝕鋼，由于C與Cr親和力很強(qiáng)，過高的C含量會(huì)降低固溶體中的Cr含量，導(dǎo)致耐蝕性能的降低，因此本發(fā)明中C含量的范圍選為:0.05~0.12%。
[0015]Cr是耐蝕性元素，能顯著增加鋼材耐蝕性能，但Cr是鐵素體形成元素，過高的Cr含量會(huì)使鋼中鐵素體含量增加，導(dǎo)致強(qiáng)度下降，出現(xiàn)淬火組織，不利于組織控制。本發(fā)明中，Cr含量控制在1~3%。
[0016]Cu是耐蝕性元素，有助于鋼材耐蝕性能的提高，但其鋼中過多的Cu會(huì)引起材料塑性的降低，導(dǎo)致熱軋開裂。本發(fā)明中，Cu含量控制在0.1~0.3%。
[0017]Mn是強(qiáng)化元素，能顯著增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度，且與S的親和力強(qiáng)，通過生產(chǎn)硫化物夾雜減低S的危害，但過高的Mn會(huì)降低鋼材的塑性。本發(fā)明中，Mn含量控制在0.5~1%。
[0018]P能提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐蝕性能，但在鋼中偏析嚴(yán)重，會(huì)顯著降低鋼材力學(xué)性能，本發(fā)明中P含量控制在0.03%以內(nèi)。
[0019]S容易引起熱脆，在軋制過程中導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)鋼中MnS夾雜還會(huì)成為腐蝕的起源，嚴(yán)重降低鋼材耐蝕性能，因此本發(fā)明中S含量控制在0.035%以內(nèi)。
[0020]Si是強(qiáng)化元素，通過固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)Si能有效脫氧并減少鋼中夾雜物。本發(fā)明中Si含量范圍控制在0.2~0.5%。
[0021]N具有固溶強(qiáng)化作用，能有效提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但過高的N含量會(huì)嚴(yán)重惡化鋼的韌性，并導(dǎo)致缺口敏感性增加。本發(fā)明中N含量控制在0.015以內(nèi)。
[0022]本發(fā)明將鋼中C、Cr、Cu、N1、S1、Mn、P、S、N組分含量分別調(diào)整為0.05~0.12%C、I ~3%Cr、0.1 ~0.3%Cu、0.1 ~0.15%Ni、0.2 ~0.5%Si、0.5 ~1%Mn、P≤0.03%,S≤0.035%,N ≤0.015%，在轉(zhuǎn)爐、電爐或其它冶煉爐中按照常規(guī)工藝冶煉，在普通棒材軋機(jī)上采用控制冷卻工藝即通過選擇合適的加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度和上冷床溫度進(jìn)行軋制，可以控制鋼的相變，在鋼材表面獲得一層晶粒細(xì)小的組織，達(dá)到同時(shí)改善鋼材力學(xué)性能和耐蝕性能的目的。
[0023]本發(fā)明生產(chǎn)的熱軋鋼筋性能可達(dá)到下列要求:屈服強(qiáng)度Rel≥400MPa、抗拉強(qiáng)度Rm≥540MPa、伸長(zhǎng)率A%≥16% ;耐蝕性能是普通HRB400鋼筋的2~3倍(本發(fā)明的鋼筋的腐蝕速率為400~520 μ m/year,普通HRB400鋼筋的腐蝕速率為1114.7~1200.4 μ m/year)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例1~10和對(duì)比例1~2的鋼筋各組分的重量百分比含量見表1。實(shí)施例1~10均采用50Kg真空感應(yīng)爐冶煉，在Φ300mm棒材軋機(jī)上軋制，鋼筋規(guī)格Φ16mm。對(duì)比例1、對(duì)比例2均為工業(yè)生產(chǎn)的普通HRB400鋼筋。
[0026]鹽霧腐蝕試驗(yàn)在Q-fog循環(huán)腐蝕箱中進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間為672小時(shí)，溫度為35℃腐蝕介質(zhì)采用濃度為5%的NaCl溶液。
[0027]各實(shí)施例及對(duì)比例的軋制工藝的主要工藝參數(shù)見表2、力學(xué)及耐蝕性能見表3。
[0028]表1各實(shí)施例及對(duì)比例中各組分的重量百分比含量
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋，其特征在于:該鋼筋的組分按重量百分比為:
0.05 ~0.12%C、1 ~3%Cr、0.1 ~0.3%Cu、0.1 ~0.15%N1、0.5 ~1%Μη、N <=0.015%、P<=0.03%、S<=0.035%,0.2~0.5%Si，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋，其特征在于:所述鋼筋的組分按重量百分比為:
0.08 ~0.10%C、2 ~3%Cr、0.2 ~0.3%Cu、0.12 ~0.15%N1、0.8 ~1%Μη、N <= 0.010%、P<=0.025%、S<=0.025%,0.2~0.4%Si，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
3.權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度耐腐蝕含Cr鋼筋的軋制工藝，其特征在于:軋制時(shí)的加熱爐溫度為1050~1150°C，開軋溫度為900~1000°C，終軋溫度為900~1050°C，上冷床溫度為 850 ~950 °C。
【文檔編號(hào)】B21B37/74GK103849820SQ201410102563
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】張帆, 范植金, 吳杰, 徐志, 徐志東, 周新龍, 丁禮權(quán) 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司