获奖项目名称：

建筑用高强度耐腐蚀及耐火钢筋系列关键工艺技术开发及工程应用

第一完成单位：

北京钢研氢冶金技术研究院有限公司

项目联系人：

吴鹏飞

联系人电话：

15613313150

联系人邮箱：

wupengfei595@hbcit.edu.cn

项目简介：

2.1项目研究的目的意义
  本项目开始于2011年，当时我国混凝土用建筑钢筋均为传统硅锰系钢筋，强度级别较低、耐腐蚀及耐火性能差。随着国家沿海发展战略的推进，对桥梁、堤坝、海底隧道和大型海洋平台的耐蚀性能要求提高。同时，建筑高层化、大跨度化发展，使建筑结构在火灾下的安全性备受关注。然而，传统硅锰系钢筋强度级别低、耐腐蚀及耐火性能差，无法满足特殊环境需求。因此，本项目旨在开发具备耐腐蚀性和耐火性能的钢筋产品，建立产品体系及标准，填补市场空白，同时开发低成本生产工艺，降低生产成本，提高市场竞争力和占有率。
2.2主要技术创新点
  本项目系统研究了Cu、Ni、Cr、V、Ti等合金元素对钢筋力学和耐腐蚀性能的影响规律，开发出含铜系、含镍铬系以及含铜镍铬系耐腐蚀钢筋品种；研究了Mo、Nb、Ni、Cr、V、Ti等合金元素对钢筋常温和高温力学性能的影响，开发出了低钼系耐火钢筋、含镍铬低钼系耐腐蚀耐火钢筋；通过动态再结晶、动态CCT热模拟试验以及金相显微观察，揭示加热及控轧控冷条件、金相组织、钢筋性能之间内在联系，开发的耐蚀钢筋相较同强度级别的普通钢筋，Mn含量降低了0.2%~0.3%，Mo含量降低了0.15%~0.25%。提出了廉价的海砂矿-低品质红土镍矿-铜渣配矿冶炼生产含Cu、Ni、Cr、V、Ti低合金生铁，形成了一套完整的配矿冶炼-炼钢-连铸-轧钢工艺制度，成功生产出了合格的400MPa、500Mpa、600MPa级高强度耐腐蚀钢筋，以及300 MPa、400 MPa、500 MPa级耐火钢筋和耐腐蚀耐火钢筋产品，填补了我国耐蚀和耐火功能性钢筋的空白。
  项目的主要创新点包括以下几个方面：（1）合金元素减量化。通过成分设计和工艺控制优化，在满足钢筋强度和和功能性的基础上，充分发挥多合金组元替代优势，实现贵重合金元素Mn、V、Mo的减量。（2）合金来源廉价化。以低品质红土镍矿、海砂矿和铜渣直接生产低合金铁水代替合金添加，提供廉价合金来源，实现高值转化，大幅降低生产成本。（3）轧制过程差异化。基于对不同产品的性能需求不同，制定差异化的轧制机制保证钢筋性能，包括直条钢筋异常组织控制、盘螺耐蚀钢筋铁素体+珠光体组织控制、盘螺耐火钢筋马氏体组织控制等。（4）产品功能精准化。根据钢筋强度和应用环境的功能需求，形成了400~600 MPa级别含铜磷系耐大气腐蚀钢筋、含镍铬系耐氯离子腐蚀钢筋、含铜镍铬系耐大气及氯离子腐蚀钢筋，以及300~500 MPa级别低钼系耐火钢筋、含镍铬低钼系耐腐蚀耐火钢筋在内的完善的产品体系，实现产品功能的精准化控制。
2.3成果产生的价值
  本项目研发过程形成直接相关发明专利10项，制定相关国家标准4项，开发转件1项，在《钢铁》《中国冶金》等核心期刊发表论文8篇。涉及的高强度耐腐蚀钢筋、高强度耐火抗震钢筋品种开发关键技术已在盐城市联鑫钢铁有限公司、广西盛隆冶金有限公司和阳春新钢铁有限责任公司应用，生产HRB400a(c)E、HRB500 a(c)E、HRB600 a(c)E系列耐蚀钢筋，生产HRB400、HRB500、HRB600级别高强抗震耐大气腐蚀及耐氯离子腐蚀热轧钢筋，生产HRB300FR、HRB400FR、HRB500FR耐火钢筋系列产品。耐蚀钢筋按每吨售价比同级别钢筋平均高150元计，企业经济效益明显。将本研究的成果推广到钢铁行业，如以耐腐蚀高强抗震钢筋消费量占全国钢筋消费2.2亿吨的10%计，则年新增产值33亿，经济效益十分可观。利用廉价原料开发新型钢筋，在降低了贵重合金元素的用量的同时，既提高了建筑结构的耐久性和安全性，减少了因钢筋锈蚀和火灾导致的损失，又减少能源消耗和污染物排放，具有重要的社会意义。