本技術涉及一種低合金鋼傳力桿及其制造方法，尤其是指建筑工程用高強度低合金鋼環(huán)氧樹脂涂層傳力桿的成分設計及其制造方法。

背景技術：
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傳力桿是指沿水泥混凝土路面板橫縫，每隔一定距離在板厚中央布置的傳力鋼筋。其一端固定在一側(cè)板內(nèi)，另一端可以在鄰側(cè)板內(nèi)滑動，其作用是在兩塊路面板之間傳遞行車荷載和防止錯臺。傳力桿對于水泥混凝土路的長期性能具有非常重要的影響，在接縫處設置傳力桿可以提高荷載傳遞能力，可以有效減小錯臺、板破壞和橫向裂縫的產(chǎn)生，極大延長路使用壽命。

涂層傳力桿主要用于在侵蝕環(huán)境中的建筑工程、橋梁、高鐵、海工、石化、軍事設施及其他需要耐腐蝕鋼筋材料的領域。環(huán)氧樹脂涂層采用靜電粉末噴涂法，熱硬化后具有極佳的化學抗腐蝕性能。這種涂層傳力桿能有效防止有機鹽、海水、酸等化學物質(zhì)腐蝕，適于要求、強腐蝕的惡劣環(huán)境。

目前，我國建筑用圓鋼多采用熱軋態(tài)交貨，直接應用于各種建筑工程，典型的鋼種為HPB235、HPB300等，這種熱軋光圓鋼筋的優(yōu)點是工藝簡單、生產(chǎn)效率高、制造成本較低等等，但其受表面氧化層的影響容易受環(huán)境氧化和腐蝕而失效，造成其工程使用壽命較短；此外，中國強制標準《GB 1499.1-2008鋼筋混凝土用鋼第一部分：熱軋光圓鋼筋》中僅規(guī)定了的光圓鋼筋標準，而實際工程中往往需更大尺寸的傳力桿用圓鋼；另一方面，由于該類鋼筋不添加提高強度的Mn、Cr等合金和提高疲勞性能的V、Nb微合金，其強度較低，疲勞壽命也較差，造成工程材料成本偏高和在承受周期性載荷時容易過早失效，無法滿足現(xiàn)代工程設計(例如設計使用年限80年以上、耐海水腐蝕等)的要求。

綜上所述，設計一種高強度(抗拉強度≥600MPa)、高疲勞壽命(疲勞壽命≥500萬次)、經(jīng)濟型(低合金含量)的耐腐蝕的涂層傳力桿制造技術，滿足現(xiàn)代工程設計的需要，是鋼鐵制造商的追求。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是：在不增加冶煉成本的基礎上解決現(xiàn)有傳力桿強度低、疲勞壽命短和不耐腐蝕的問題；目的是提高產(chǎn)品使用壽命，尤其是腐蝕環(huán)境下的使用壽命，從而提高工程使用年限。進一步降低工程平均建造成本和維護成本。本發(fā)明對于沿海建筑工程使用尤為有效，大大提高了建筑物的使用年限，降低了平均建筑成本和維護成本。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種高強度低合金鋼傳力桿，傳力桿的化學元素的重量組分是碳0.20～0.24％；硅≤0.35％；錳1.00～1.50％；鎳≤0.35％；鉻0.35～0.50％；鉬≤0.35％；釩0.10～0.15％；鈮0.05～0.20％；銅≤0.35％；硫≤0.035％；磷≤0.035％；氮0.018～0.025％；其余為鐵。

碳：碳在鋼中與Cr、Mn等元素形成碳化物固溶于鐵素體中強化基體，使鋼的強度和硬度大幅提高，但C過高則對韌性不利，因此碳控制為0.20～0.24％可以在獲得高強度的同時確保良好的韌性。

錳：錳增加奧氏體的穩(wěn)定性，擬制奧氏體的分解。同時，錳可以起到脫氧劑和脫硫劑的作用，可凈化鋼液，但過高會促使晶粒粗大，此外，在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，因此控制為1.00～1.50％。

硅：硅是鐵素體形成元素，促使碳化物析出，但硅過高將顯著降低鋼的塑性和韌度，因此控制為0～0.35％可以保證良好的韌性。

鉻：鉻是碳化物形成元素，又是強烈形成并穩(wěn)定鐵素體的元素，溶于奧氏體中強化基體且不降低韌度，增加鋼的淬透性。使鋼的強度和硬度明顯提高。此外鉻能細化晶粒，提高調(diào)質(zhì)剛的回火穩(wěn)定性，因此，本發(fā)明鋼設計鉻含量為0.35～0.50％。

釩：釩是良好的脫氧劑，可細化鋼的組織晶粒，提高強度和韌性。此外，釩強碳化物形成元素，有很強的沉淀強化作用，與鈮同時加入時形成的復合化合物可更有效的組織奧氏體晶粒長大和再結(jié)晶，同時提高強度和韌性，但釩過高時會影響加工性能，因此控制為0.10～0.15％。

鈮：鈮可細化鋼的晶粒，并通過析出強化與相變強化來提高鋼的強度和韌性，此外，鈮可改善鋼的冷加工脆性，提高鋼的力學性能的均勻性。但鈮與釩需要合理配比才能發(fā)揮其各自最大的作用而不造成各自影響，因此控制為0.05～0.20％。

同時，硫、磷、鉛、銻、鉍在技術條件允許情況下應盡可能降低其含量，以減少原奧氏體晶界處的偏聚，提高韌性。殘余元素和氣體含量控制在相當?shù)秃克?，使鋼具有相當高的純凈度，碳元素與各元素之間達到理想的最佳配比含量，從而使材料具有良好的強度、韌性、塑性等綜合性能。

一種高強度低合金鋼傳力桿的制造方法，采用三步工藝流程：第一步：電弧爐EAF初煉、LF精煉、(VD抽氣、)CC連鑄；第二步：連鑄坯加熱、直接軋制到成品規(guī)格；第三步：拋丸、定尺落料、加熱、靜電粉末噴涂、冷卻。

作為優(yōu)選，第一步：電弧爐EAF初煉、LF精煉、(VD抽氣、)CC連鑄中，在20～100噸的電弧爐中進行鋼液初煉；相應噸位的鋼包精煉爐精煉；連鑄澆注；生產(chǎn)150方、160方、180方或220方的合格連鑄方坯。

作為優(yōu)選，LF精煉過程添加微合金化元素釩、鈮。

作為優(yōu)選，連鑄坯加熱：加熱溫度控制在1180±25℃，加熱保溫時間不低于3小時，開軋溫度不低于1050℃；軋制：粗軋終軋溫度不低于1000℃，進精軋溫度不低于950℃。

本發(fā)明的有益效果在于：

采用本發(fā)明涂層傳力桿，通常情況下的數(shù)據(jù)表明，起初的成本比普碳鋼增加為25％～50％，而若以總項目投入計，成本增加僅僅0.49％～2.16％，但考慮到長期的使用年限，其耐腐蝕年限可以達到75年甚至更高，若計算此時節(jié)約的維護成本，則非常具有經(jīng)濟價值，適合我國可持續(xù)發(fā)展的需要。

具體實施方式：

實施例1～3的工藝步驟均為：第一步：冶煉

電爐熔煉，出鋼溫度不低于1580℃，出鋼量51.6t，出鋼前合金元素Mn、Cr配至目標值下限。

LF精煉鋼包就位即通電升溫，微調(diào)成分至成品要求成分范圍。

連鑄開澆溫度為液相線溫度加60～80℃。連鑄澆鑄150mm×150mm方連鑄坯，坯長9000mm。

第二步：軋制

加熱工藝：加熱工藝采取800℃以下進爐保溫，以不大于100℃/h的速度升溫至1160℃～1240℃后保溫1.5小時以上。

軋制工藝：開軋溫度不低于1060℃；終軋溫度不低于850℃，強風冷卻，定尺鋸切后冷床緩冷并收集。

第三步：噴涂

拋丸工藝：去除刺、尖角和氧化物、氯化物、油、脂或漆等污染物。平均粗糙度控制在

噴涂工藝：涂層的涂覆應盡快在凈化處理后的鋼筋表上進行，相對濕度要求RH≤75％，鋼筋凈化處理后涂覆涂層的間隔時間不超60分鐘。

固化后涂層厚度的記錄值應至少有95％以上的概率在單個記錄值不得低于180μm。

涂層固化后，應無孔洞、空隙、裂紋和其他目視可的缺陷。涂層鋼筋每米長度上的漏點數(shù)目不應超過3個。

實施例1～3的化學成分見表1，實施例1～3的具體實施過程工藝參數(shù)見表2，實施例1～3的物理性能見表3。

表1具體實施例的化學成分

表2具體實施過程工藝參數(shù)

表3具體實施例的物理性能

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。