本發(fā)明屬于建筑材料，尤其涉及一種基于稀土材料強化的耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、建筑行業(yè)中，從常見的民用住宅、商業(yè)大廈，到橋梁、道路等交通基礎(chǔ)設(shè)施，乃至地下管廊等隱蔽工程，鋼筋作為建筑結(jié)構(gòu)的核心支撐材料，其性能優(yōu)劣直接決定了建筑的安全性、穩(wěn)定性與使用壽命。本發(fā)明旨在利用轉(zhuǎn)爐工藝的獨特優(yōu)勢，研發(fā)出一款具有卓越耐腐蝕性能的新型鋼筋，以應(yīng)對當(dāng)下建筑施工及使用過程中面臨的各種復(fù)雜環(huán)境挑戰(zhàn)。

2、在實際建筑工程場景里，鋼筋所處的服役環(huán)境極為復(fù)雜且苛刻。在沿海地區(qū)，高濕度并富含大量鹽分的空氣，使得鋼筋極易遭受氯離子的侵蝕，進而引發(fā)點蝕、銹蝕等一系列嚴(yán)重問題；在工業(yè)廠區(qū)，酸堿廢氣、廢水肆意排放，對鋼筋產(chǎn)生強烈的化學(xué)腐蝕作用，嚴(yán)重破壞鋼筋內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，極大地降低了鋼筋的承載能力和耐久性。傳統(tǒng)鋼筋主要由鐵、碳以及少量合金元素構(gòu)成，面對如此惡劣的腐蝕環(huán)境，其防護能力明顯不足。

3、目前，常用的提高鋼筋耐腐蝕性能的方法存在諸多弊端。涂層保護技術(shù)雖然在一定程度上能夠隔絕腐蝕介質(zhì)，但在施工過程中，涂層容易出現(xiàn)破損、厚度不均勻等問題。而且隨著時間的推移以及使用過程中的磨損，涂層逐漸脫落，最終導(dǎo)致防護失效。傳統(tǒng)合金化手段主要是通過添加鉻、鎳等合金元素來提高鋼筋的耐腐蝕性。然而，過高的添加量不僅會大幅增加生產(chǎn)成本，還會對鋼筋的其他性能，如可焊性、加工性能等產(chǎn)生負(fù)面影響。并且，即便添加了這些合金元素，在一些特殊的、極端的環(huán)境下長期使用時，其耐腐蝕性能的提升依然難以達(dá)到工程實際需求。因此，研發(fā)一種既能顯著增強鋼筋耐腐蝕性能，又能有效控制成本，同時兼顧其他性能，且生產(chǎn)工藝高效可行的新型鋼筋材料，已成為建筑材料領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。轉(zhuǎn)爐工藝憑借其高效、大規(guī)模生產(chǎn)以及成本可控等優(yōu)勢，為解決這一難題提供了新的技術(shù)路徑和思路。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于稀土材料強化的耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法，在鋼筋成分體系中引入適量的稀土元素，并充分發(fā)揮轉(zhuǎn)爐工藝在成分控制、熔煉效率等方面的優(yōu)勢，從根本上解決傳統(tǒng)鋼筋耐腐蝕性能差的問題。不僅要確保鋼筋在各類惡劣環(huán)境下展現(xiàn)出優(yōu)異的抗腐蝕能力，還要保證其在強度、韌性、可加工性等力學(xué)性能和工藝性能方面完全符合建筑工程的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。同時，在整個生產(chǎn)過程中實現(xiàn)成本的有效控制，為該產(chǎn)品的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一種基于稀土材料強化的耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法，包括：

4、轉(zhuǎn)爐熔煉：將按照精確比例精心配好的鐵礦石、廢鋼以及含有稀土元素的合金原料，精準(zhǔn)無誤地裝入轉(zhuǎn)爐；隨后，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹入高純度氧氣，氧氣與鐵水中的雜質(zhì)瞬間發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，這一過程會釋放出大量的熱量，促使原料迅速升溫并熔化；在這個過程中，爐內(nèi)溫度快速攀升至1600℃-1700℃的高溫區(qū)間；借助爐內(nèi)的高溫環(huán)境以及高速氧氣流的強烈攪拌作用，各種原料能夠快速、充分地融合，同時雜質(zhì)也能夠被高效地氧化去除；在熔煉過程中，通過精確調(diào)控氧氣流量、吹氧時間以及原料的添加順序，實現(xiàn)對鋼液中碳含量和其他元素比例的精準(zhǔn)控制。

5、精煉：轉(zhuǎn)爐熔煉后的鋼液被迅速轉(zhuǎn)移至精煉爐。在精煉爐內(nèi)，首先運用氬氣攪拌技術(shù)，通過向鋼液中吹入氬氣，形成強烈的攪拌流場，使鋼液充分混合，進一步促進夾雜物的碰撞、聚集和上浮，從而有效去除鋼液中的微小夾雜物，提高鋼液的純凈度。同時，采用先進的真空脫氣工藝，將鋼液置于高真空環(huán)境中，使鋼液中的氫氣、氮氣等氣體迅速逸出，顯著降低鋼液中的氣體含量，極大地減少了在后續(xù)加工及使用過程中因氣體存在而產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的風(fēng)險。此外，依據(jù)高精度的鋼液成分分析結(jié)果，精確添加各種合金微調(diào)劑，對鋼液中的硅、錳、磷、硫等元素含量進行精細(xì)調(diào)整，確保各元素含量完全符合稀土耐腐蝕鋼筋的嚴(yán)格成分要求。在精煉過程中，特別關(guān)注稀土元素的含量穩(wěn)定和分布均勻性。通過精確控制精煉劑的添加量與反應(yīng)時間，防止稀土元素的損耗和偏析，保證其在鋼筋中能夠充分發(fā)揮其獨特的性能優(yōu)勢。

6、連鑄：經(jīng)過精煉的優(yōu)質(zhì)鋼液進入連鑄環(huán)節(jié)；在連鑄過程中，澆鑄溫度被嚴(yán)格控制在1450℃-1500℃的精確范圍內(nèi)，拉坯速度則根據(jù)坯料規(guī)格進行細(xì)致入微的調(diào)整，一般控制在1.5m/min-2.5m/min；

7、軋制：將鋼筋坯料加熱至1000℃-1100℃的合適溫度區(qū)間，隨后送入軋機進行多道次軋制；

8、所述鋼筋質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：碳含量被精確控制在0.15％-0.25％，硅含量0.30％-0.60％，錳含量1.20％-1.60％，磷含量被嚴(yán)格限制在≤0.045％，硫含量≤0.045％，稀土元素re含量設(shè)定在0.01％-0.02％，其余為fe及雜質(zhì)。

9、進一步的，所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序中：在吹氧初期，適當(dāng)增大氧氣流量，利用氧氣與硅、錳易氧化元素的快速反應(yīng)，快速去除這些元素，同時為后續(xù)碳的氧化創(chuàng)造有利條件；隨著熔煉進程的逐步推進，根據(jù)實時檢測的鋼液成分?jǐn)?shù)據(jù)，逐漸減小氧氣流量，精準(zhǔn)控制碳的氧化程度，確保鋼液成分能夠精確地趨近目標(biāo)值；在轉(zhuǎn)爐熔煉后期，根據(jù)鋼液成分的實時檢測結(jié)果，精準(zhǔn)地添加稀土合金；此時，利用轉(zhuǎn)爐內(nèi)的高溫和強烈攪拌環(huán)境，使稀土元素能夠均勻地融入鋼液中，為后續(xù)提升鋼筋的綜合性能奠定堅實的基礎(chǔ)。

10、進一步的，所述鋼筋質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：碳：0.18％；硅：0.40％；錳：1.30％；磷：0.035％；硫：0.030％；稀土元素：0.010％；余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

11、進一步的，所述鋼筋質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：碳：0.22％；硅：0.50％；錳：1.40％；磷：0.040％；硫：0.035％；稀土元素：0.015％；余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

12、進一步的，所述連鑄工序中：對于小規(guī)格坯料，由于其散熱較快，適當(dāng)提高拉坯速度，以保證鑄坯的凝固質(zhì)量和生產(chǎn)效率；對于大規(guī)格坯料，因其散熱相對較慢，降低拉坯速度，確保鑄坯能夠均勻凝固，避免出現(xiàn)各種缺陷。

13、進一步的，在連鑄過程中，通過對結(jié)晶器的冷卻水流量進行精準(zhǔn)控制，使鑄坯能夠均勻冷卻，從而獲得表面質(zhì)量優(yōu)良、內(nèi)部組織致密的鋼筋坯料。

14、進一步的，所制備的鋼筋力學(xué)性能為：屈服強度為450mpa，抗拉強度為580mpa，延伸率為20％。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

16、提高耐腐蝕性能：稀土元素的加入是提升鋼筋耐腐蝕性能的關(guān)鍵核心。在鋼筋的生產(chǎn)和使用過程中，稀土元素會在鋼筋表面優(yōu)先與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層極為致密、穩(wěn)定且具有自我修復(fù)能力的稀土氧化物保護膜。這層保護膜猶如一道堅不可摧的屏障，能夠有效阻擋外界各種腐蝕介質(zhì)，如氯離子、氫離子、硫酸根離子等的侵入，極大地減緩了鋼筋的腐蝕速度。得益于轉(zhuǎn)爐工藝對成分的精準(zhǔn)控制以及高效的熔煉、精煉過程，稀土元素在鋼筋中的分布更加均勻，其形成的氧化膜防護效果更為優(yōu)異。通過大量的實驗室模擬加速腐蝕實驗以及實際工程應(yīng)用案例的長期監(jiān)測，結(jié)果表明，在相同的腐蝕環(huán)境下，本發(fā)明的稀土耐腐蝕鋼筋的腐蝕速率比普通鋼筋降低了50％以上，這意味著本發(fā)明的鋼筋能夠在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定服役，顯著延長了鋼筋的使用壽命，進而大幅提升了建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

17、改善力學(xué)性能：適量的稀土元素在鋼筋內(nèi)部發(fā)揮著至關(guān)重要的細(xì)化晶粒作用。晶粒細(xì)化后，晶界數(shù)量大幅增加，而晶界能夠有效地阻礙位錯的運動，從而顯著提高鋼筋的強度、韌性和塑性。轉(zhuǎn)爐工藝的高效攪拌與精確溫度控制，使得稀土元素與其他合金元素在鋼液中能夠充分融合、均勻分布，進一步強化了晶粒細(xì)化效果。與普通鋼筋相比，本發(fā)明的稀土耐腐蝕鋼筋的屈服強度提高了10％-20％，抗拉強度提高了5％-15％，延伸率也有一定程度的提高。這充分表明，在承受相同外力作用時，本發(fā)明的鋼筋更不容易發(fā)生變形和斷裂，能夠為建筑結(jié)構(gòu)提供更可靠的支撐，極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

18、成本優(yōu)勢：轉(zhuǎn)爐工藝具有高效、大規(guī)模生產(chǎn)的顯著特點，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，從而有效降低生產(chǎn)成本。雖然在鋼筋成分中添加了稀土元素，但由于稀土元素的用量相對較少，且轉(zhuǎn)爐工藝無需昂貴的特殊設(shè)備和復(fù)雜繁瑣的操作流程，在原材料成本和生產(chǎn)成本的綜合管控下，在保證鋼筋具備優(yōu)良性能的前提下，成本增加幅度較小。相較于一些采用高成本合金元素或復(fù)雜防護工藝的耐腐蝕鋼筋，本發(fā)明的稀土耐腐蝕鋼筋具有明顯的經(jīng)濟效益，更有利于在建筑行業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用，為建筑工程領(lǐng)域帶來更高的性價比和更廣闊的發(fā)展空間。