CN115449711A - 一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法，所述耐腐蚀热轧钢筋，包括：碳、硅、锰、钛、铜、锌、磷、硫、钴、铈、铁及不可避免的杂质，其中，所述锌、钴和铈的质量比为1‑8:12‑18:0.1‑0.3，且以质量百分比计，含碳0.08‑0.12％。所述制备方法，包括以下步骤：S1、将钢坯进行冶炼；S2、连铸拉坯；S3、钢胚加热；S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋。本发明的热轧钢筋的抗拉强度＞700Mpa，屈服强度＞510Mpa，强屈比大于1.37，抗震性能好，加速腐蚀72h的相对腐蚀率小于45％，相比现有的热轧钢筋，力学性能和长期耐腐蚀性能更好，更适合海底隧道、海洋建设平台剂及港口建设等钢筋的需求。

Description

一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
技术领域
本发明属于钢筋技术领域，具体涉及一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法。
背景技术
热轧钢筋主要包括带肋钢筋和光圆钢筋，是重要的钢筋混凝土用钢材，广泛应用于钢筋混凝土建筑的受力主筋、箍筋、配筋等。钢筋腐蚀是导致大型建筑结构，民用基础设施等失效的最主要与直接的原因。
目前，钢筋防腐的措施主要有涂/镀层钢筋、FRP筋和不锈钢筋等。常见的涂/镀层钢筋主要有环氧涂层钢筋和热浸镀锌钢筋，其中环氧涂层钢筋应用较为广泛。实践中发现，涂层钢筋在运输、搬运、绑扎以及混凝土浇注施工中涂覆膜经常出现严重破坏，钢筋的点蚀将更为严重反而会导致钢筋混凝土整体耐久性的下降。FRB筋也有较为明显的不足，主要体现在与混凝土结合强度差、抗剪切强度低、弹性模量低以及热稳定性差等方面，在高强度混凝土结构中应用较为困难；此外，在温度、水分、碱、酸、盐等环境下FRP材料自身耐久性将在很大程度上影响到FRP钢筋混凝土结构的耐久性。不锈钢筋含有大量贵重的Cr、Ni等合金元素，使其生产成本明显高于普通碳素钢筋，使用不锈钢筋的工程一次性投入成本约为相同级别普通碳素钢筋的4-6倍，较大程度上限制了不锈钢筋在混凝土结构中的应用。
CN107723603A公开了一种屈服强度500MPa级耐腐蚀钢筋及制造方法，该钢筋的化学成分按重量百分数为：C：0.05～0.10％，Si：0.30～0.60％，Mn：1.20～1.50％，Cr：1.00～1.50％，Ni：0.10～0.20％，Cu：0.20～0.40％，Mo：0.10～0.20％，V：0.06～0.10％，Ti：0.010～0.025％，P≤0.035％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的残存杂质元素。该发明通过添加少量合金元素，充分利用单个元素与元素间的协同作用来改善钢筋的耐腐蚀性能。
CN106756518A公开了一种500MPa级耐腐蚀钢筋及生产方法，所述钢筋化学成分及质量百分含量如下：C：0.16～0.20％，Si：0.30～0.50％，Mn：1.10～
1.30％，V：0.07～0.09％，S≤0.03％，P≤0.03％，Cu：0.30～0.40％，Cr：0.8～1.0％，余量为铁和不可避免的杂质。生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序。该发明生产的钢筋具备应有的力学性能和良好的耐腐蚀性。
随着海底隧洞和大型海洋平台建设的加速，对钢筋的抗腐蚀性要求越来越严格，现有的热轧钢筋含有铬元素，由于铬元素的点蚀作用，导致热轧钢筋的长期耐腐蚀性较差，不能满足工程的需求。因此，亟需研究一种具有长期耐腐蚀性的热轧钢筋。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法，通过调整合金元素和热轧工艺等参数，有效提高了热轧钢筋的长期耐腐蚀性。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种耐腐蚀热轧钢筋，包括：碳、硅、锰、钛、铜、锌、磷、硫、钴、铈、铁及不可避免的杂质，其中，所述锌、钴和铈的质量比为1-8:12-18:0.1-0.3，且碳0.08-0.12％。
优选地，所述耐腐蚀热轧钢筋，包括以下质量百分比的组分：碳0.08-0.12％、硅0.2-0.5％、锰0.35-0.5％、钛0.02-0.04％、铜0.2-0.25％、锌0.01-0.08％、磷0.03-0.05％、硫≤0.005％、钴0.12-0.18％、铈0.001-0.003％、铁及不可避免的杂质。
进一步优选地，所述耐腐蚀热轧钢筋，包括以下质量百分比的组分：碳0.09-0.11％、硅0.25-0.45％、锰0.4-0.45％、钛0.025-0.035％、铜0.22-0.24％、锌0.03-0.06％、磷0.03-0.05％、硫≤0.005％、钴0.13-0.17％、铈0.0015-0.0025％、铁及不可避免的杂质。
最优选地，所述耐腐蚀热轧钢筋，包括以下质量百分比的组分：碳0.10％、硅0.30％、锰0.2％、钛0.03％、铜0.23％、锌0.04％、磷0.04％、硫≤0.005％、钴0.15％、铈0.002％、铁及不可避免的杂质。
本发明还提供了上述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼；
S2、连铸拉坯；
S3、钢胚加热；
S4、热轧得到所述耐腐蚀热轧钢筋。
优选地，步骤S1中所述冶炼的出钢温度为1680-1700℃。
优选地，步骤S2中所述连铸拉胚的条件为：中包温度为1540-1550℃，中包过热度控制在25-30℃，拉伸为1.0-1.3m/min。
优选地，步骤S4中所述热轧为：初轧温度1000-1050℃，中轧温度950-1000℃，终轧880-920℃。
进一步优选地，步骤S4中所述初轧的时间为40-60s，所述中轧的时间为80-100s，所述终轧的时间为30-40s。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过调整合金元素和热轧工艺等参数，有效提高了热轧钢筋的长期耐腐蚀性。同时，本发明利用锌和钴、铈的复合添加，可以一方面提高了热轧钢筋的耐腐蚀性，另一方面提高了热轧钢筋的力学性能，屈服强度高，抗震性能好。
(2)本发明制备的热轧钢筋的抗拉强度≥700Mpa，屈服强度≥510Mpa，强屈比大于1.37，抗震性能好，周浸加速腐蚀72h的相对腐蚀率小于45％,相比现有的热轧钢筋，其力学性能和长期耐腐蚀性能更好，更适合海底隧道、海洋建设平台剂及港口建设等钢筋的需求。
具体实施方式
以下结合特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。
实施例1一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.08％、硅0.2％、锰0.35％、钛0.04％、铜0.2％、锌0.01％、磷0.03％、硫≤0.005％、钴0.12％、铈0.001％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1680℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1540℃，中包过热度控制在25℃，拉伸为1.0m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1000℃，时间为60s，中轧温度950℃，时间为100s，终轧880℃，时间为40s。
实施例2一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.12％、硅0.5％、锰0.5％、钛0.02％、铜0.25％、锌0.08％、磷0.05％、硫≤0.005％、钴0.18％、铈0.003％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1700℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1550℃，中包过热度控制在30℃，拉伸为1.3m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1050℃，时间为40s，中轧温度1000℃，时间为80s，终轧920℃，时间为30s。
实施例3一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.09％、硅0.25％、锰0.4％、钛0.035％、铜0.22％、锌0.03％、磷0.05％、硫≤0.005％、钴0.13％、铈0.0015％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1690℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1545℃，中包过热度控制在27℃，拉伸为1.2m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1020℃，时间为50s，中轧温度980℃，时间为90s，终轧900℃，时间为35s。
实施例4一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.11％、硅0.45％、锰0.45％、钛0.025％、铜0.24％、锌0.06％、磷0.05％、硫≤0.005％、钴0.17％、铈0.0025％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1690℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1545℃，中包过热度控制在27℃，拉伸为1.2m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1020℃，时间为50s，中轧温度980℃，时间为90s，终轧900℃，时间为35s。
实施例5一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.10％、硅0.30％、锰0.2％、钛0.03％、铜0.23％、锌0.04％、磷0.04％、硫≤0.005％、钴0.15％、铈0.002％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1690℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1545℃，中包过热度控制在27℃，拉伸为1.2m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1020℃，时间为50s，中轧温度980℃，时间为90s，终轧900℃，时间为35s。
对比例1一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.15％、硅0.30％、锰0.2％、钛0.03％、铜0.23％、锌0.04％、磷0.04％、硫≤0.005％、钴0.1％、铈0.004％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1690℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1545℃，中包过热度控制在27℃，拉伸为1.2m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1020℃，时间为50s，中轧温度980℃，时间为90s，终轧900℃，时间为35s。
对比例2一种耐腐蚀热轧钢筋及其制备方法
一种耐腐蚀热轧钢筋，其元素按质量百分比计，包括碳0.05％、硅0.30％、锰0.2％、钛0.03％、铜0.23％、锌0.04％、磷0.04％、硫≤0.005％、钴0.2％、铈0.0005％、铁及不可避免的杂质。
所述耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、钢坯冶炼，冶炼的出钢温度为1690℃；
S2、连铸拉坯，连铸拉胚的条件为：中包温度为1545℃，中包过热度控制在27℃，拉伸为1.2m/min；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋，所述热轧包括初轧、中轧和终轧，初轧温度1020℃，时间为50s，中轧温度980℃，时间为90s，终轧900℃，时间为35s。
参照《GB1499.2-2019钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》进行力学性能测试，参照GB/T 33953-2017《钢筋混凝土用耐蚀钢筋》进行耐腐蚀性能，其中耐氯离子腐蚀钢筋按照YB/T 4367进行检验，其中，溶液为质量百分数为2.5％NaCl溶液，温度为30℃，测试时间为72h。
结果如表1所示。
表1实施例和对比例制备的热轧钢筋的性能
Figure BDA0003842982930000081
由上可知，本发明实施例1-5制备的热轧钢筋的抗拉强度大于700Mpa，屈服强度大于510Mpa，强屈比大于1.37，抗震性能好，且在(2.5％NaCl溶液，温度为30℃)加速腐蚀72h后的相对腐蚀率小于45％，具有较好的耐腐蚀性。
而对比例1和2，当改变锌、钴和铈的质量比及碳含量，其制备的热轧钢筋的强屈比为1左右，且在(2.5％NaCl溶液，温度为30℃)加速腐蚀72h后的相对腐蚀率大于70％。表明，锌、钴和铈的质量比及碳含量的改变对本发明的热轧钢筋的屈服比及腐蚀性能均具有重要影响。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀热轧钢筋，其特征在于，包括：碳、硅、锰、钛、铜、锌、磷、硫、钴、铈、铁及不可避免的杂质，其中，所述锌、钴和铈的质量比为1-8:12-18:0.1-0.3，且以质量百分比计，含碳0.08-0.12％。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀热轧钢筋，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：碳0.08-0.12％、硅0.2-0.5％、锰0.35-0.5％、钛0.02-0.04％、铜0.2-0.25％、锌0.01-0.08％、磷0.03-0.05％、硫≤0.005％、钴0.12-0.18％、铈0.001-0.003％、铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀热轧钢筋，其特征在于，所述锌、钴和铈的质量比为3-6:13-17:0.15-0.25，且以质量百分比计，含碳0.09-0.11％。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀热轧钢筋，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：碳0.09-0.11％、硅0.25-0.45％、锰0.4-0.45％、钛0.025-0.035％、铜0.22-0.24％、锌0.03-0.06％、磷0.03-0.05％、硫≤0.005％、钴0.13-0.17％、铈0.0015-0.0025％、铁及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀热轧钢筋，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：碳0.10％、硅0.30％、锰0.2％、钛0.03％、铜0.23％、锌0.04％、磷0.04％、硫≤0.005％、钴0.15％、铈0.002％、铁及不可避免的杂质。
6.权利要求1-5任一项所述的耐腐蚀热轧钢筋的制备方法，包括以下步骤：
S1、将钢坯进行冶炼；
S2、连铸拉坯；
S3、钢胚加热；
S4、热轧，得到所述耐腐蚀热轧钢筋。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述冶炼的出钢温度为1680-1700℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述连铸拉胚的条件为：中包温度为1540-1550℃，中包过热度控制在25-30℃，拉伸为1.0-1.3m/min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述热轧为：初轧温度1000-1050℃，中轧温度950-1000℃，终轧880-920℃。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述初轧的时间为40-60s，所述中轧的时间为80-100s，所述终轧的时间为30-40s。
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