一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋及其生產(chǎn)方法,按重量百分比計算,其化學(xué)成分為C:0.10~0.21%,Si:0.30~0.80%,Mn:1.0~1.60%,P:≤0.030%,S:≤0.030%,Cr:0.6~1.0%,Cu:0.05~0.40%,V:0.020~0.10%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì);其生產(chǎn)方法包括轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包微合金化、爐外精煉、連鑄、鑄坯加熱、軋制和冷床空冷。本發(fā)明通過控制鋼中Cr和Cu含量提高鋼筋的抗腐蝕性能,并對工藝參數(shù)嚴格控制,在保證鋼塑韌性情況下,促進V(C,N)析出強化作用,得到性能優(yōu)異的400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋。
【專利說明】
一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋及其生產(chǎn)方法,屬于冶金和建筑材 料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著沿海地區(qū)城鎮(zhèn)化的發(fā)展及對海洋資源的開發(fā)利用,在沿海及海洋中建設(shè)鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)物體已成必然并有擴大化的趨勢,但目前使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋銹蝕情 況較為嚴重,鋼筋使用壽命較短,最長不過10~20年,對建筑物體造成了較大的安全隱患, 因此,鋼筋的腐蝕性能已成為國內(nèi)外工程界關(guān)注的熱點問題,開發(fā)具有良好腐蝕性能的鋼 筋已成為國內(nèi)外工業(yè)化國家研究的主要課題。
[0003] 針對鋼筋腐蝕問題,目前國內(nèi)外使用的耐腐蝕鋼筋主要有不銹鋼鋼筋、鍍鋅鋼筋、 涂層鋼筋等鋼筋。但均存在一定的缺點,如不銹鋼鋼筋生產(chǎn)成本高、價格昂貴而推廣應(yīng)用困 難;鍍鋅鋼筋耐蝕性有限且焊接困難;涂層鋼筋使用要求嚴格且易損壞鋼筋表面涂層,加快 鋼筋腐蝕等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明提供一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋及其生產(chǎn)方法,通過控制鋼中Cr和 Cu含量提高鋼筋的抗腐蝕性能,并對煉鋼和乳鋼工藝參數(shù)進行嚴格控制,在保證鋼塑韌性 情況下,避免了鋼中Cu產(chǎn)生的熱加工開裂,促進V(C,N)析出強化作用,得到各方面性能優(yōu)異 的400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋。
[0005] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是: 一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋,按重量百分比計算,其化學(xué)成分為C: 0.10~ 0.21%,Si:0.30~0.80%,Mn:1.0~1.60%,P:<0.030%,S :<0.030%,Cr:0.6~1.0%,Cu:0.05 ~0.40%,V: 0.020~0.10%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 鋼筋中化學(xué)元素的作用如下: C:是鋼中除鐵以外最主要的元素。碳含量增加,通過固溶強化和析出強化等作用顯著 提高鋼的強度,但塑性、韌性,特別是可焊性下降,同時耐腐蝕性、冷彎性能也顯著下降。
[0007] Si:是重要的還原劑和脫氧劑,鋼中加入硅能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點和抗 拉強度。娃和鑰、媽、絡(luò)等結(jié)合,對提尚抗腐蝕性和抗氧化性有一定作用,適量娃可提尚鋼材 的強度,而對塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無顯著的不良影響。
[0008] Μη:是良好的脫氧劑和脫硫劑,在鋼中主要起固溶強化作用,是重要的強化元素, 同時也是奧氏體形成元素,適量的錳可有效提高鋼材強度,消除硫、氧對鋼材的熱脆影響, 改善鋼材熱加工性能,并改善鋼材的冷脆傾向,同時不顯著降低鋼材的塑性、沖擊韌性,錳 對鋼的耐腐蝕性影響不大。
[0009] P/S:在鋼中易形成有害夾雜物,降低鋼的韌性和塑性。磷對鋼的耐蝕性能有一定 益處,部分耐候鋼采用Cu-P系成分設(shè)計,但其耐蝕性能提高有限,且僅針對大氣腐蝕。
[0010] Cr:在鋼中可提高抗氧化性、耐腐蝕性能、淬透性能、屈服強度、抗拉強度。但在非 氧化性介質(zhì)中Cr的作用不如鉬、鎳,單獨添加鉻元素不能極大的提高鋼的耐海水腐蝕性能, 且容易增加點蝕傾向,同時Cr含量較高時不利于焊接性能,因此要合理控制其范圍。
[0011] Cu:可以提高在非氧化性酸中的耐腐蝕性能,特別是具有耐大氣腐蝕的能力。銅能 夠提高強度和韌性,但是在熱加工時容易產(chǎn)生熱脆,當銅含量較小時對鋼的焊接性能影響 較小,而當銅含量較高時,鋼的塑韌性顯著降低,會產(chǎn)生熱加工開裂,且不利于焊接性能,因 此要合理控制其范圍。
[0012] V:能夠細化鋼的晶粒組織,提高鋼的強度,韌性和耐磨性,當釩在高溫熔入奧氏體 時,可增加鋼的淬透性,當釩與碳形成碳化物存在于鋼中時,則會降低鋼的淬透性,但在高 溫高壓下可提高鋼的抗氫腐蝕能力,釩對鋼的耐腐蝕性影響不大。
[0013] 本發(fā)明還提供了上述400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,包括轉(zhuǎn)爐或電爐 冶煉、鋼包微合金化、爐外精煉、連鑄、鑄坯加熱、乳制和冷床空冷。
[0014] 轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉步驟中,在加入廢鋼過程中加入銅塊或銅板進行銅合金化,轉(zhuǎn)爐 終點成分質(zhì)量百分含量控制為C: 0.06%-0.12%,P < 0.020%,轉(zhuǎn)爐終點溫度1650~1680 °C。
[0015] 鋼包微合金化步驟中,加入硅錳合金或錳鐵、硅鐵、鉻鐵和釩氮合金進行錳、硅、鉻 和釩合金化。
[0016] 爐外精煉步驟中,精煉終點喂鈣鐵線進行鈣處理,精煉結(jié)束后保證軟吹氬時間2 8min,精煉起吊溫度為1570~1590°C。
[0017] 連鑄步驟中,采用連鑄全程保護澆鑄,中包穩(wěn)定控制在1525~1540°C;拉速為1.7 ~2. Om/min;二冷比水量為0.9~1.3L/kg鋼,采用鑄坯堆垛緩冷。
[0018]鑄坯加熱步驟中,加熱溫度為1050 ± 50 °C。
[0019] 乳制步驟中,開乳溫度為1000~1050°C,終乳溫度為950~1000°C。
[0020] 本發(fā)明提供的400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋、普通HRB400鋼筋和含釩HRB400鋼筋 性能對比數(shù)據(jù)見表1。腐蝕速率檢測:試驗設(shè)備:循環(huán)腐蝕箱;試驗時間:72h ;NaCl濃度:5%; 溫度:35°C;鹽霧沉降量:1.0ml/h · 80cm2〇
[0021] 表1本發(fā)明鋼筋、普通HRB400鋼筋和含釩HRB400鋼筋性能對比數(shù)據(jù)
本發(fā)明通過控制鋼中的Cr和Cu含量提高鋼筋的抗腐蝕性能,通過控制鋼中V含量,促進 V(C,N)析出強化作用,提高鋼的強度和抗氫腐蝕性能,獲得本發(fā)明400MPa級含釩抗震耐腐 蝕鋼筋,與其他耐腐蝕鋼筋(如鍍鋅鋼筋、不銹鋼鋼筋等)相比,本發(fā)明的鋼筋具有優(yōu)良、穩(wěn) 定的耐腐蝕和力學(xué)性能。通過鹽霧腐蝕試驗表明,本發(fā)明的耐腐蝕性能是普通抗震鋼筋的3 ~4倍,是含釩抗震鋼筋的1.5~2.0倍,力學(xué)性能、焊接性能均優(yōu)于普通抗震鋼筋,與含釩抗 震鋼筋相當。
[0022] 本發(fā)明通過對煉鋼和乳鋼工藝參數(shù)的嚴格控制,鋼種化學(xué)成分穩(wěn)定,波動范圍較 小,在保證鋼塑韌性情況下,避免了鋼中Cu產(chǎn)生的熱加工開裂,促進V(C,N)析出強化作用, 鋼筋抗拉強度控制在640 ± 50MPa,屈服強度控制在480 ± 30MPa,其他均達到抗震鋼筋標準 要求,鋼筋性能穩(wěn)定好。
[0023] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于: 本發(fā)明通過控制鋼中Cr和Cu含量提高鋼筋的抗腐蝕性能,并對煉鋼和乳鋼工藝參數(shù)進 行嚴格控制,在保證鋼塑韌性情況下,避免了鋼中Cu產(chǎn)生的熱加工開裂,促進V(C,N)析出強 化作用,得到各方面性能優(yōu)異的400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步地說明; 實施例1-6中400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的工藝流程為:轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉-鋼包微 合金化-爐外精煉-連鑄-鑄坯加熱-乳制-冷床空冷,具體操作步驟為: (1)冶煉:將鐵水與廢鋼、銅塊或銅板、造渣料等一起進行脫碳脫磷冶煉,其中銅塊或銅 板用于銅合金化,終點碳的重量百分比控制在〇. 06~0.12%,磷的重量百分含量P < 0.020%, 終點溫度控制在1650~1680°C。
[0025] (2 )鋼包微合金化:在步驟(1)出鋼過程中加入硅錳合金或錳鐵、硅鐵、鉻鐵和釩氮 合金進行錳、硅、鉻和釩合金化,出鋼過程全程吹氬攪拌。
[0026] (3)爐外精煉:將步驟(2)鋼水送至LF爐進行精煉,對鋼水溫度、成分進行精細化控 制,精煉全過程底吹氬攪拌,促進夾雜物上浮,精煉終點對鋼液喂鈣鐵線調(diào)節(jié)夾雜物類型, 并軟吹氬8min以上,促進夾雜物上浮,改善鋼材性能;精煉起吊溫度為1570~1590°C。
[0027] (4)連鑄:將步驟3送往連鑄中間包,連鑄全程保護澆鑄,中包溫度控制在1525~ 1540°C,拉速為1.7~2. Om/min,二冷比水量為0.9~1.3L/kg,鑄坯采用堆垛緩冷。
[0028] (5)鑄坯加熱及乳制:將步驟4鑄坯在1050 ± 50 °C溫度下加熱保溫,控制開乳溫度 在1000~1050°C,終乳溫度在950~1000°C。
[0029] (6)冷床空冷:將所得鋼材在步進式冷床上自然空冷,之后根據(jù)要求進行定尺剪 切、入庫。
[0030] 實施例1-6的工藝參數(shù)見表2: 表2實施例1-6的工藝參數(shù)
實施例1-6及對比例1-2中鋼的成分見表3。對比例1為工業(yè)生產(chǎn)的普通穿水抗震 HRB400E鋼筋;對比例2為工業(yè)生產(chǎn)的含釩抗震HRB400E鋼筋。
[0031]表3實施例1-6及對比例1-2的鋼成分
對實施例1-6及對比例1-2生產(chǎn)的鋼筋進行性能檢測,檢測結(jié)果見表4; 表4實施例1-6及對比例1-2生產(chǎn)的鋼筋性能
由表4可知,本發(fā)明的鋼筋耐腐蝕性能和力學(xué)性能明顯優(yōu)于普通抗震HRB400E鋼筋,力 學(xué)性能和焊接性能與含釩抗震HRB400E鋼筋相當,耐腐蝕和力學(xué)性能優(yōu)良。
【主權(quán)項】
1. 一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋,其特征在于:按重量百分比計算,其化學(xué)成分為 C:0.10~0.21%,Si:0.30~0.80%,Mn:1.0~1.60%,P :< 0.030%,S:< 0.030%,Cr:0.6~ 1 ·0%,Cu: O · 05~O · 40%,V: O · 020~O · 10%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,其特征在于: 包括轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包微合金化、爐外精煉、連鑄、鑄坯加熱、乳制和冷床空冷。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋及其生產(chǎn)方法,其特征在 于:所述轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉步驟中,在加入廢鋼過程中加入銅塊或銅板進行銅合金化,轉(zhuǎn)爐終 點成分質(zhì)量百分含量控制為C: 0.06%-0.12%,P < 0.020%,轉(zhuǎn)爐終點溫度1650~1680 °C。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,其特征在于: 所述鋼包微合金化步驟中,加入硅錳合金或錳鐵、硅鐵、鉻鐵和釩氮合金進行錳、硅、鉻和釩 合金化。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,其特征在于: 所述爐外精煉步驟中,精煉終點喂鈣鐵線進行鈣處理,精煉結(jié)束后保證軟吹氬時間2 8min, 精煉起吊溫度為1570~1590°C。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,其特征在于: 所述連鑄步驟中,采用連鑄全程保護澆鑄,中包穩(wěn)定控制在1525~1540°C ;拉速為1.7~ 2. Om/min;二冷比水量為0.9~1.3L/kg鋼,采用鑄坯堆垛緩冷。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,其特征在于, 所述鑄坯加熱步驟中加熱溫度為1050 ± 50 °C。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種400MPa級含釩抗震耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法,其特征在于, 所述乳制步驟中,加熱開乳溫度為1000~1050°C,終乳溫度為950~1000°C。
【文檔編號】C22C38/02GK105886902SQ201610406574
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】靳剛強, 白瑞國, 韓春良, 張俊粉, 馬海峰, 王曉東
【申請人】河北鋼鐵股份有限公司承德分公司