一种耐海洋气候腐蚀钢筋.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410362103.2

申请日:

2014.07.28

公开号:

CN104109815A

公开日:

2014.10.22

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C22C 38/42申请公布日:20141022|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/42申请日:20140728|||公开

IPC分类号:

C22C38/42

主分类号:

C22C38/42

申请人:

武汉钢铁(集团)公司

发明人:

朱兆顺; 卜勇; 张渊普; 余爱华; 黄红明; 曹立潮; 吴本胜; 万升; 陈勇

地址:

430080 湖北省武汉市武昌区友谊大道999号

优先权:

专利代理机构:

湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102

代理人:

段姣姣

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内容摘要

一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其组分及重量百分比含量为:C:0.2%~0.25%,Si:0.35%~0.55%,Mn:1.0%~1.35%,P:0.01%~0.04%,S:0.005~0.03%,Cu:0.05%~0.3%,Ni:0.04%~0.25%,Cr:0.05~0.3%,余为Fe及不可避免的杂质:满足Ceq不超过0.54%。本发明在能满足屈服强度不低于400MPa,抗拉强度不低于540MPa,延伸率A不低于16%,最大力下总伸长率Agt/%不低于9%,冷弯性能合格的条件下,耐海洋腐蚀性能优良、即由现在的1.00%提高到1.43%,使用中不会产生开裂。

权利要求书

1.  一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其组分及重量百分比含量为:C:0.2%~0.25%,Si:0.35%~0.55%,Mn:1.0%~1.35%,P:0.01%~0.04%,S:0.005~0.03%,Cu:0.05%~0.3%,Ni:0.04%~0.25%,Cr:0.05~0.3%,余为Fe及不可避免的杂质:满足Ceq不超过0.54%。

2.
  如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于:Si的重量百分比含量为0.37%~0.46%。

3.
  如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于:S的重量百分比含量为0.018%~0.025%。

4.
  如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于:Cu的重量百分比含量为0.05%~0.18%。

5.
  如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于:Cr的重量百分比含量为0.18%~0.26%。

说明书

一种耐海洋气候腐蚀钢筋
技术领域
本发明涉及一种建筑用钢筋,具体地属于一种耐海洋气候腐蚀钢筋。
背景技术
随着海洋资源被人类的不断认识及开发利用,在海洋上或近海洋处建造建筑物体则成为必然。但是由于海洋气候问题,建筑物体的使用周期,则是人们所关注的。这主要涉及到耐海水腐蚀或海洋气候腐蚀问题。因此,生产研究耐海水腐蚀及海洋气候腐蚀的建筑用钢材则是人们必须考虑的问题。
经检索,中国专利申请号为CN200910243828.9的专利文献,其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和不可避免的杂质元素;或者,同时另加微合金元素V、Nb、Ti、B中的微量添加一种或几种;微合金元素总量控制在0.01~0.5%范围。 开轧温度900~950℃,控轧温度在820℃~880℃,轧后控冷温度在600℃~750℃范围。其存在化学成分中P的上限太高,即P≥0.050%,且没有约束Ceq,不能保证热轧带肋钢筋要求的焊接性能,在使用中易断裂;并且由于将S作为控制元素看待,认为越低越好,但S含量过低会使钢液产生吸N现象,使钢筋变脆,且会使屈服强度时效性能降低。其工艺采用的红土镍矿,既需要专用回转窑烘干,还受到生产条件限制,需要一定的设备改造,不易普及生产。
中国专利申请号为CN201210017724的专利文献,公开了一种400MPa的钢筋,其组分及含量为: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%,余为Fe及不可避免的杂质。其由于同样将S作为控制元素看待,认为越低越好,但S含量过低会使钢液产生吸N现象,使钢筋变脆,且会使屈服强度时效性能降低。当P≥0.040%时,钢筋易产生冷弯开裂现象,不能保证钢筋的使用性能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种在能满足屈服强度不低于400MPa,抗拉强度不低于540MPa,延伸率A不低于16%,最大力下总伸长率Agt/%不低于9%,冷弯性能合格的条件下,耐海洋腐蚀性能优良、即由现在的1.00%提高到1.43%,使用中不会产生开裂问题的耐海洋气候腐蚀钢筋。
实现上述目的的措施:
一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其组分及重量百分比含量为:C:0.2%~0.25%,Si:0.35%~0.55%,Mn:1.0%~1.35%,P:0.01%~0.04%,S:0.005~0.03%,Cu:0.05%~0.3%,Ni:0.04%~0.25%,Cr:0.05~0.3%,余为Fe及不可避免的杂质:满足Ceq不超过0.54%。
优选地:Si的重量百分比含量为0.37%~0.46%。
优选地:S的重量百分比含量为0.018%~0.025%。
优选地:Cu的重量百分比含量为0.05%~0.18%。
优选地:Cr的重量百分比含量为0.18%~0.26%。
在本领域使用的钢筋中,传统的观念认为, S是作为控制元素予以对待的,因为认为如不对其进行控制,在钢筋中容易形成腐蚀点。而本发明认为:少量的S可以通过适量的Mn形成细颗粒夹杂不影响钢筋的耐腐蚀性能;而S脱得低于0.005%时,钢液容易因脱氧而吸N,使钢筋变脆、时效性能下降;当其含量高于0.03%时,容易形成大尺寸的MnS夹杂,不利于腐蚀性能
另虽将P做为有效元素,但其含量必须加以控制在所限定的0.01%~0.04%范围内,否则会对钢筋的焊接及冷弯性能不利。
本发明中各元素及主要工序的作用
C:是钢中除铁以外最主要的元素。碳含量增加,使钢材强度提高,但塑性、韧性,特别是可焊性下降,同时耐腐蚀性、冷弯性能也显著下降。一般建筑用钢筋要求含碳量在0.20%~0.25% 之间。
Mn:是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材热加工性能,并改善钢材的冷脆倾向,同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。建筑用钢筋中锰的含量约为0.8%~1.35%。含量过高于1.35%,使钢材变脆变硬,并降低钢材的抗锈性和可焊性,钢坯加热时易产生过热组织。
Si:作为脱氧剂加入钢中。适量硅可提高钢材的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。一般建筑用钢筋的含硅量为0.30%~0.50%,含量过高于0.5%, 会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。优选地Si:0.37%~0.46%。
P:  通常情况下是有害元素。虽然降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性,但可提高强度、抗锈性,在耐腐蚀钢筋中可合理利用,建筑钢筋中不超过0.040%。
S:现有技术中均将S元素作为控制元素,认为越低越好。而在本发明中,认为S控制在一定的范围内是无害的,只要有适量的Mn与之形成细颗粒的夹杂物,则不影响钢的耐腐蚀性能,只是不能高于0.03%。当S含量超过0.030%时,容易形成大尺寸的MnS夹杂,不利于腐蚀性能,因此需要合理控制S含量。优选地,S:0.018%~0.025%。
Cu: 铜在钢中可改善钢的耐腐蚀性能,但超过一定范围时,会产生热加工开裂,且不利于焊接性能,因此要合理控制其范围。优选地:Cu的重量百分比含量为0.05%~0.18%。
Ni:镍在钢中可提高耐腐蚀性能、低温冲击性能。但含量较高时不利于焊接性能,因此要合理控制其范围。
Cr:铬在钢中可提高耐腐蚀性能、淬透性能、屈服强度、抗拉强度。但含量较高时不利于焊接性能,因此要合理控制其范围。
本发明与现有技术相比,在能满足屈服强度不低于400MPa,抗拉强度不低于540MPa,延伸率A不低于16%,最大力下总伸长率Agt/%不低于9%,冷弯性能合格的条件下,耐海洋腐蚀性能优良、即由现在的1.00%提高到1.43%,使用中不会产生开裂。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述:
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表;
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表;
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下常规步骤生产:
1)冶炼;并控制铁水中的磷重量百分比在设定范围;向转炉中加入占总容积的12.2~ 15 %的废钢; 
3)常规吹氧;
4)对钢包进行常规烘烤;
5)出钢:钢水温度达到1670~1685℃且控制 C的重量百分比在0.08%时开始出钢;当*束;
6)进行吹氩搅拌,时间不低于4分钟;
7)连铸截面尺寸为15厘米*15厘米的方坯;
8)将厚度为15厘米的方坯加热到:盘条1080~1100℃、直条1180~1250℃;加热时间为:15厘米*4.67分钟/厘米,单位为分钟;
9)钢坯出加热炉后,进行常规的高压水除磷;
10)进行轧制,控制开轧温度在:盘条980~1020℃、直条1080~1120℃;
11)轧后进行穿水冷却,冷却后:盘条的吐丝温度、直条上冷床温度控制在900~950℃;
12)盘条进行常规辊道冷却及PF线冷却、直条上步进冷床冷却;
13) 进行剪切、精整、包装及检验,待用。
表1    本发明实施例与比较例的化学成分列表(wt%)

表1中的规格与成分并非对应关系。
表2  本发明各实施例及对比例主要工艺参数控制列表

表3   本发明各实施例及对比例的力学性能及腐蚀情况列表

表3中的腐蚀试验条件:采用中性盐雾周期浸润加速试验。每个规格取2支150mm平行试样,试验前将试样洗刷干净、干燥除去水气。试验时间40h,检验标准和条件参照GB/T10125、GB/T16545。试验箱内湿度≥80%,温度27±1℃,配置3%NaCl溶液500ml,用HCl或NaHCO3调pH值在6.9±0.4,每隔30min将试样放入3% NaCl溶液浸2min,每天做10h,每10h刮下铁锈做称重分析。
从表3可以看出,本发明具有既符合现有钢筋标准GB1499.2,又具有优良的耐海洋气候腐蚀的能力。
上述实施例仅为最佳例举,而并非是对本发明的实施方式的限定。

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资源描述

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1、10申请公布号CN104109815A43申请公布日20141022CN104109815A21申请号201410362103222申请日20140728C22C38/4220060171申请人武汉钢铁(集团)公司地址430080湖北省武汉市武昌区友谊大道999号72发明人朱兆顺卜勇张渊普余爱华黄红明曹立潮吴本胜万升陈勇74专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人段姣姣54发明名称一种耐海洋气候腐蚀钢筋57摘要一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其组分及重量百分比含量为C02025,SI035055,MN10135,P001004,S0005003,CU00503,NI004025,CR0。

2、0503,余为FE及不可避免的杂质满足CEQ不超过054。本发明在能满足屈服强度不低于400MPA,抗拉强度不低于540MPA,延伸率A不低于16,最大力下总伸长率AGT/不低于9,冷弯性能合格的条件下,耐海洋腐蚀性能优良、即由现在的100提高到143,使用中不会产生开裂。51INTCL权利要求书1页说明书5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页10申请公布号CN104109815ACN104109815A1/1页21一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其组分及重量百分比含量为C02025,SI035055,MN10135,P001004,S0005003,CU0050。

3、3,NI004025,CR00503,余为FE及不可避免的杂质满足CEQ不超过054。2如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于SI的重量百分比含量为037046。3如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于S的重量百分比含量为00180025。4如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于CU的重量百分比含量为005018。5如权利要求1所述的一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其特征在于CR的重量百分比含量为018026。权利要求书CN104109815A1/5页3一种耐海洋气候腐蚀钢筋技术领域0001本发明涉及一种建筑用钢筋,具体地属于一种耐海洋气候腐蚀钢筋。背景技术0。

4、002随着海洋资源被人类的不断认识及开发利用,在海洋上或近海洋处建造建筑物体则成为必然。但是由于海洋气候问题,建筑物体的使用周期,则是人们所关注的。这主要涉及到耐海水腐蚀或海洋气候腐蚀问题。因此,生产研究耐海水腐蚀及海洋气候腐蚀的建筑用钢材则是人们必须考虑的问题。0003经检索,中国专利申请号为CN2009102438289的专利文献,其C008025、SI03511、MN0720、CU020080、CR03016、NI02010、P005010、S0010,余量为FE和不可避免的杂质元素;或者,同时另加微合金元素V、NB、TI、B中的微量添加一种或几种;微合金元素总量控制在00105范围。开。

5、轧温度900950,控轧温度在820880,轧后控冷温度在600750范围。其存在化学成分中P的上限太高,即P0050,且没有约束CEQ,不能保证热轧带肋钢筋要求的焊接性能,在使用中易断裂;并且由于将S作为控制元素看待,认为越低越好,但S含量过低会使钢液产生吸N现象,使钢筋变脆,且会使屈服强度时效性能降低。其工艺采用的红土镍矿,既需要专用回转窑烘干,还受到生产条件限制,需要一定的设备改造,不易普及生产。0004中国专利申请号为CN201210017724的专利文献,公开了一种400MPA的钢筋,其组分及含量为C01025,SI05090,MN0715,P004009,S0015,CU0306,。

6、NI0104,CR01,V003008,余为FE及不可避免的杂质。其由于同样将S作为控制元素看待,认为越低越好,但S含量过低会使钢液产生吸N现象,使钢筋变脆,且会使屈服强度时效性能降低。当P0040时,钢筋易产生冷弯开裂现象,不能保证钢筋的使用性能。发明内容0005本发明针对现有技术的不足,提供一种在能满足屈服强度不低于400MPA,抗拉强度不低于540MPA,延伸率A不低于16,最大力下总伸长率AGT/不低于9,冷弯性能合格的条件下,耐海洋腐蚀性能优良、即由现在的100提高到143,使用中不会产生开裂问题的耐海洋气候腐蚀钢筋。0006实现上述目的的措施一种耐海洋气候腐蚀钢筋,其组分及重量百分。

7、比含量为C02025,SI035055,MN10135,P001004,S0005003,CU00503,NI004025,CR00503,余为FE及不可避免的杂质满足CEQ不超过054。0007优选地SI的重量百分比含量为037046。0008优选地S的重量百分比含量为00180025。0009优选地CU的重量百分比含量为005018。说明书CN104109815A2/5页40010优选地CR的重量百分比含量为018026。0011在本领域使用的钢筋中,传统的观念认为,S是作为控制元素予以对待的,因为认为如不对其进行控制,在钢筋中容易形成腐蚀点。而本发明认为少量的S可以通过适量的MN形成细颗。

8、粒夹杂不影响钢筋的耐腐蚀性能;而S脱得低于0005时,钢液容易因脱氧而吸N,使钢筋变脆、时效性能下降;当其含量高于003时,容易形成大尺寸的MNS夹杂,不利于腐蚀性能另虽将P做为有效元素,但其含量必须加以控制在所限定的001004范围内,否则会对钢筋的焊接及冷弯性能不利。0012本发明中各元素及主要工序的作用C是钢中除铁以外最主要的元素。碳含量增加,使钢材强度提高,但塑性、韧性,特别是可焊性下降,同时耐腐蚀性、冷弯性能也显著下降。一般建筑用钢筋要求含碳量在020025之间。0013MN是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材热加工性能,并改善钢材的冷脆倾。

9、向,同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。建筑用钢筋中锰的含量约为08135。含量过高于135,使钢材变脆变硬,并降低钢材的抗锈性和可焊性,钢坯加热时易产生过热组织。0014SI作为脱氧剂加入钢中。适量硅可提高钢材的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。一般建筑用钢筋的含硅量为030050,含量过高于05,会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。优选地SI037046。0015P通常情况下是有害元素。虽然降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性,但可提高强度、抗锈性,在耐腐蚀钢筋中可合理利用,建筑钢筋中不超过0040。0016S现有技术中均将S元素作为控制元素,认为越低越好。。

10、而在本发明中,认为S控制在一定的范围内是无害的,只要有适量的MN与之形成细颗粒的夹杂物,则不影响钢的耐腐蚀性能,只是不能高于003。当S含量超过0030时,容易形成大尺寸的MNS夹杂,不利于腐蚀性能,因此需要合理控制S含量。优选地,S00180025。0017CU铜在钢中可改善钢的耐腐蚀性能,但超过一定范围时,会产生热加工开裂,且不利于焊接性能,因此要合理控制其范围。优选地CU的重量百分比含量为005018。0018NI镍在钢中可提高耐腐蚀性能、低温冲击性能。但含量较高时不利于焊接性能,因此要合理控制其范围。0019CR铬在钢中可提高耐腐蚀性能、淬透性能、屈服强度、抗拉强度。但含量较高时不利于。

11、焊接性能,因此要合理控制其范围。0020本发明与现有技术相比,在能满足屈服强度不低于400MPA,抗拉强度不低于540MPA,延伸率A不低于16,最大力下总伸长率AGT/不低于9,冷弯性能合格的条件下,耐海洋腐蚀性能优良、即由现在的100提高到143,使用中不会产生开裂。具体实施方式0021下面对本发明予以详细描述表1为本发明各实施例及对比例的取值列表;表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表;说明书CN104109815A3/5页5表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。0022本发明各实施例按照以下常规步骤生产1)冶炼;并控制铁水中的磷重量百分比在设定范围;向转炉中加入占总容积。

12、的12215的废钢;3)常规吹氧;4)对钢包进行常规烘烤;5)出钢钢水温度达到16701685且控制C的重量百分比在008时开始出钢;当束;6)进行吹氩搅拌,时间不低于4分钟;7)连铸截面尺寸为15厘米15厘米的方坯;8)将厚度为15厘米的方坯加热到盘条10801100、直条11801250;加热时间为15厘米467分钟/厘米,单位为分钟;9)钢坯出加热炉后,进行常规的高压水除磷;10)进行轧制,控制开轧温度在盘条9801020、直条10801120;11)轧后进行穿水冷却,冷却后盘条的吐丝温度、直条上冷床温度控制在900950;12)盘条进行常规辊道冷却及PF线冷却、直条上步进冷床冷却;13。

13、进行剪切、精整、包装及检验,待用。0023表1本发明实施例与比较例的化学成分列表(WT)表1中的规格与成分并非对应关系。0024表2本发明各实施例及对比例主要工艺参数控制列表说明书CN104109815A4/5页6表3本发明各实施例及对比例的力学性能及腐蚀情况列表表3中的腐蚀试验条件采用中性盐雾周期浸润加速试验。每个规格取2支150MM平行试样,试验前将试样洗刷干净、干燥除去水气。试验时间40H,检验标准和条件参照GB/T10125、GB/T16545。试验箱内湿度80,温度271,配置3NACL溶液500ML,用HCL或NAHCO3调PH值在6904,每隔30MIN将试样放入3NACL溶液浸2MIN,每天做10H,每10H刮下铁锈做称重分析。0025从表3可以看出,本发明具有既符合现有钢筋标准GB14992,又具有优良的耐海说明书CN104109815A5/5页7洋气候腐蚀的能力。0026上述实施例仅为最佳例举,而并非是对本发明的实施方式的限定。说明书CN104109815A。

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