[发明专利]一种耐工业大气腐蚀钢筋及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于耐蚀建筑用钢技术领域，特别是涉及一种耐工业大气腐蚀钢筋及其生产方法。

背景技术

钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已经成为世纪各国普遍关注的一大灾害。据美国报道，仅就桥梁而言，57.5万座钢筋混凝土桥，一半以上出现钢筋腐蚀破坏，钢筋混凝土腐蚀破坏的修复费，一年要2500亿美元，其中桥梁修复费为1550亿美元，是这些桥初建费用的4倍。

在我国由于钢筋易受腐蚀，影响了钢筋混凝土的握裹力，降低了使用性能和建筑使用的寿命，提高了建筑的维护费用。房屋、港口等钢筋混凝土迫切期待低成本高性能耐候钢筋的开发生产。交通部等单位曾对华南地区码头调查的结果，有80%以上均发生严重或较严重的钢筋锈蚀破坏，出现破坏的码头有的距建成的时间仅5～10 年。造成严重经济损失。

我国耐蚀钢筋品种本身的研究开发和推广应用比较落后，还没有有关适合中国国情的耐蚀钢筋品种出现。面对我国可持续发展的需要和资源相对紧缺现实，市场对于开发无Ni经济型高性能的耐蚀钢筋的需求十分迫切。

目前国内外耐蚀钢筋开发存在的问题有：

1）国内已有厂家开发了2205不锈钢钢筋并在国家重大工程中得到了极少量的应用，其主要合金为22.5%Cr-5.8%Ni-3.0%Mo，不锈钢钢筋具有十分优异的耐腐蚀性，但合金成本极其高昂，限制了其大范围的推广使用，而且我国耐蚀钢筋的需求量巨大，我国Ni、Cr资源并不充裕，无可持续性。

2）在美国市场，美国MMFX公司开发并广泛推广应用了低碳高Cr-N耐蚀钢筋，其含Cr约9%，含N约200-400ppm，其合金成本显著低于不锈钢钢筋，获得奥氏体+板条马氏体+残余奥氏体组织，耐蚀性能优异，但吨钢低碳Cr铁合金成本仍然接近3000元。

3）为了降低贵重Ni合金及Cr的成本，国内一些科研院所研究开发了低Cr-Ni的耐蚀钢筋，其合金成分体系主要为Cu-P-Cr-Ni，Cr的加入量为0.4%-0.5%，Ni的加入量为0.3%-0.4%，Cu的加入量为0.4%-0.5%，P的加入量为0.06-0.07%，该成分体系钢种可以很好满足一般耐工业大气腐蚀性能要求，且合金成本已经显著低于不锈钢。但其合金成本较普通建材钢筋依旧高出较多。试以我国1亿多吨的建筑钢筋产量的30%使用该耐蚀钢筋来衡量，其对Ni合金资源的消耗量依然十分惊人。

4）国内还有少量研究开发了Cu-Mn协同耐蚀钢，其合金成本低廉，但耐蚀性能差强人意。

对比研究发现加入0.3%-0.5%Ni抗大气腐蚀作用十分有限，因此，面对我国1亿多吨/年的现实市场需求，通过合理的成分设计、制定合理连铸和轧制工艺参数抑制单相Cu的表面富集，开发出一种无Ni的更为经济型含Cu-P系耐工业大气腐蚀钢筋，更适合我国的基本国情，才具有更加广泛的推广应用空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐工业大气腐蚀钢筋及其生产方法，无Ni经济型的耐工业大气腐蚀用钢，通过合金的适量加入、合适配比、连铸内部质量控制、特殊轧制工艺获得一种超细晶粒、经济型的耐工业大气腐蚀性能。

本发明采用转炉初炼+LF精炼＋连铸的生产工艺流程，以铁水、废钢及多种合金元素做原料，加之特殊的冶炼工艺；钢坯高温连续加热、中低温控轧获得经济型高强度耐工业大气腐蚀用钢。

本发明的耐工业大气腐蚀钢筋化学成分重量百分数为：C：0.14-0.19%、Si：0.4-0.6%、Mn：0.8-1.2%、P：0.05-0.08%、S＜0.005%、V：0.03-0.07%、Cu：0.32-0.45%、Cr：0.4-0.6%，余量为Fe。

本发明所述耐工业大气腐蚀钢筋的生产方法：采用转炉初炼＋LF炉精炼＋连铸＋高温开轧+中低温精轧＋分级冷却，在各工艺中控制如下技术参数：

转炉冶炼工艺：转炉中加入L08牌号铁水及重型废钢I类，铁水与废钢的重量比例为（95～80）：（5～20），铜板随废钢一起加入；终点成分：C%：0.08-0.10%，S%≤0.015%，Cu%：0.32-0.45%；采用Si-Mn配Mn，不足Si用Si-Fe补齐，P-Fe配P，Cr-Fe配Cr；出钢过程加入萤石和小粒白灰5-8kg/t，出钢时间4-6分钟；挡渣出钢，渣层厚度≤80mm；转炉出钢时，按顺序合金化加入铁合金：硅锰（FeMn65Si17）：8.5kg/t、硅铁（FeSi75Al2）：17kg/t；硅铝钡复合脱氧剂：1.0kg/t；