[发明专利]一种耐蚀钢筋及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工艺技术领域，特别涉及一种耐海洋气候腐蚀的钢筋及其生产方法。

背景技术

钢铁工业是我国经济发展的基础工业，经济发展离不开钢铁等重工业的支持。同时不断提高钢铁工业的发展水平，也是为了满足国民经济现代化建设的各个方面如机械、建筑、国防、交通运输等行业要求的基本前提。近年来，我国的钢产量已位居世界首位，是世界钢铁大国。钢筋是目前工程建材中一种主要的常用材料，广泛应用于工业与民用建筑，其性能好坏直接影响工程混凝土的质量。目前我国基本建设高速发展，钢筋的生产和使用均在不断发展，其产品质量不仅有关各项工程事业的安全，更对人民群众的安居乐业有着深远影响。钢筋的冶炼生产对能源环保产生很大的压力，通过提高钢筋的耐蚀性及强度，可以延长钢筋的使用寿命，减少钢材的用量，为节能环保减轻压力。

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一，也是重大工程提前失效的重要原因。尤其在海洋特有的恶劣环境和动载与静载多重因素的耦合作用下，必将导致钢筋锈蚀加剧，大大缩短了混凝土结构的服役寿命。美国、法国等国家对高强度钢筋的研究和开发比较早，对耐大气腐蚀用集装箱板等研究也比较早，但对混凝土用钢筋的耐腐蚀性研究较晚，目前多处于研究阶段，尚无现成的产品。中国专利公开号CN102605255A公开了一种400MPa级耐腐蚀钢，其元素含量为：C:0.1％～0.25％，Si:0.5％～0.90％，Mn:0.7％～1.5％，P:0.04％～0.09％，S≤0.015％，Cu:0.3％～0.6％，Ni:0.1％～0.4％，Cr≤0.1％，V:0.03％～0.08％，其耐腐蚀性能较普通钢筋提高2倍，但其提升空间较为有限。

中国专利公开号为CN101709434A公开了一种耐Cl^-腐蚀的高强度低合金钢筋，其元素含量为C：0.08％～0.25％，Si：0.35％～1.1％，Mn：0.7％～2.0％，Cu：0.20％～0.80％，Cr：0.30％～1.6％，Ni：0.20％～1.0％，P：0.05％～0.10％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质；或者，同时另加微合金元素V、Nb、Ti、B中的一种或几种；微合金元素总量控制在0.01％～0.5％(在其实施例中没有加钛示例)，该申请耐蚀性能仍然较低，且均没有对钢中的氧含量进行控制，在钢液洁净度方面没有具体要求，没有关注到提高钢的洁净度，减少夹杂物数量对提高钢的耐蚀性的作用。

发明内容

本发明的目的旨在大幅降低钢中的氧含量，减少钢中的夹杂物，在不加入大量合金的前提下，通过提高钢的洁净度，从而显著提高钢筋的耐蚀性。

为达此目的，本发明所采取的技术解决方案是：

一种耐蚀钢筋，其化学成分重量百分比含量为：C：0.15％～0.23％，Si：0.30％～0.65％，Mn：0.90％～1.60％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：1.40％～2.50％，Cu：0.20％～0.40％，Ti：0.010％～0.025％，N≤0.015％，O≤0.0020％，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明的成分选择及含量范围确定原理为：

碳是钢中非常重要的强化元素，随着钢中碳含量的增加，可以提高钢的强度和硬度，但是钢的塑性和韧性会相应的下降，耐蚀钢筋中含有适量的碳，可以保证钢筋的强度，但在含铬的耐蚀钢中，碳与铬的亲和力较强，容易形成铬的碳化物，降低钢中所含铬的有效作用，因此钢中碳含量控制在0.15％～0.23％。

硅元素在钢中是主要的脱氧及强化元素，对提高抗氧化性和耐腐蚀性也有一定的作用。当硅含量过高时，会使焊接时焊缝金属硬化，飞溅增加，影响焊接工艺性能；当钢中硅含量过低时，脱氧不完全，钢中氧含量过高，因此硅含量控制在0.30％～0.65％。

锰在钢中可以与硅起到复合脱氧的作用，锰可以与硫生成硫化锰，抑制硫的有害作用，锰同时也是钢中重要的强韧化元素，当锰含量低时，钢中氧含量偏高，同时钢筋的强度偏低；但当钢中锰含量过高时，塑性和冲击韧性下降，同时对焊接性能有不利影响，因此锰含量控制在0.90％～1.60％。

磷元素可以提高钢的强度和耐蚀性能，但在钢中容易出现偏析现象，同时低温时力学性能较差，因此磷含量控制在≤0.030％。

硫在钢中生成FeS时，容易引起钢的热脆现象，加入锰元素生成硫化锰，可以消除热脆的影响，但生成的硫化物等夹杂物，在钢中易于形成腐蚀源，因此钢中硫含量控制在≤0.020％。