CN106756518A - 一种500MPa级耐腐蚀钢筋及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种500MPa级耐腐蚀钢筋及生产方法，所述钢筋化学成分及质量百分含量如下：C：0.16～0.20%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.10～1.30%，V：0.07～0.09%，S≤0.03%，P≤0.03%，Cu：0.30～0.40%，Cr：0.8～1.0%，余量为铁和不可避免的杂质。生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序。本发明生产的钢筋具备应有的力学性能和良好的耐腐蚀性，屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥630MPa，最大力总伸长率Agt≥9%，强屈比（Rm○/Rel○）≥1.25，实标比（Rel○/Rel）≤1.30，相对腐蚀率＜70%。

Description

一种500MPa级耐腐蚀钢筋及生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种500MPa级耐腐蚀钢筋及生产方法。
背景技术
钢筋混凝土结构广泛应用于桥梁、高层建筑、高架公路、堤坝、海底隧道和大型海洋平台等的建设。虽然混凝土对钢筋具有保护作用，但在实际应用过程中，特别是在苛刻的腐蚀环境中，钢筋将受到腐蚀。例如，在海洋与喷洒化冰盐的氯盐污染环境中，氯离子渗透到混凝土内部破坏钢筋表面钝化膜，导致钢筋腐蚀，降低结构的使用寿命。由于钢筋腐蚀造成的损失巨大，已引起国内外建筑、冶金行业的高度重视，可以预期耐蚀钢筋将具有广阔的应用前景和市场潜力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种500MPa级耐腐蚀钢筋；本发明还提供了一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种500MPa级耐腐蚀钢筋，所述钢筋化学成分及质量百分含量如下：C：0.16～0.20%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.10～1.30%，V：0.07～0.09%，S≤0.03%，P≤0.03%，Cu：0.30～0.40%，Cr：0.8～1.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明所述钢筋组织为珠光体和铁素体，珠光体≥50%，铁素体≤50%。
本发明所述钢筋屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥630MPa，最大力总伸长率Agt≥9%，强屈比（Rm○/Rel○）≥1.25，实标比（Rel○/Rel）≤1.30，相对腐蚀率＜70%。
本发明还提供了一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，其包括方坯连铸、加热、轧制工序，所述方坯连铸方坯化学成分及质量百分含量如下：C：0.16～0.20%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.10～1.30%，V：0.07～0.09%，S≤0.03%，P≤0.03%，Cu：0.30～0.40%，Cr：0.8～1.00%，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明所述方坯连铸工序，方坯缓冷≥24h。
本发明所述轧制工序，开轧温度为980～1050℃，轧后自然冷却。
本发明所述加热工序，预热段炉气温度为700～800℃，加热段炉气温度为950～1050℃，均热段炉气温度为1050～1120℃。
本发明的设计思路：本发明是在熔炼过程中加入一定量的C、Mn、Si、V元素基础上，加入Cu、Cr元素，使钢筋能达到优良力学性能，同时具备优良的抗腐蚀性能。
C是提高钢材强度的直接而有效的元素，但过高的C元素会降低钢筋的韧性，同时会降低钢筋的耐腐蚀性能，为保证钢筋的综合性能，本发明C在钢中的质量分数选择在0.16～0.20%。
Mn元素也是有效提高钢筋强度的主要元素，同时Mn元素对强屈比的贡献＞1.25，过高的Mn元素会降低钢筋耐腐蚀性能，本发明Mn元素在钢中质量分数为1.10～1.30%。
Si元素也是提高钢材强度和强屈比的元素之一，但是Si元素对强度的贡献较小，其更大的作用是为了保证钢材脱氧良好和具有较好的强屈比性能，硅含量较高时会降低焊接性能，本发明Si元素在钢中质量分数控制在0.30～0.50%。
S、P元素会对产品塑性产生不利影响，为有害元素。通过实践，S、P元素在钢中质量百分含量限制在≤0.03%。
Cu元素能显著提高钢筋耐腐蚀性能，由于Cu的化合物熔点普遍较低，融化后能够弱化晶界，加工时容易产生热脆，实践证明铜含量超过0.4%塑性显著降低。为了充分发挥Cu在钢筋中的有益作用，又不显著增加生产难度，Cu元素在钢中质量百分含量控制在0.30～0.40%。
Cr元素不但能有效提高钢材强度和强屈比，也同样提高钢材耐腐蚀性，是本发明添加的主要合金元素，但过高的Cr元素会降低钢筋塑性。通过实践，Cr元素在钢中质量百分含量控制在0.80～1.00%。
V元素对位错有强烈的钉扎作用，而且能阻止奥氏体晶粒长大，使铁素体晶粒细化，从而提高材料的强度和塑性。本发明V元素在钢中质量百分含量控制在0.07～0.09%。
由于具有一定的Cu含量，如果方坯加热温度过高，会对坯料热塑性产生影响，不利于轧制，如果坯料加热温度过低，会使轧制设备负荷过载，同样不利于生产，本发明中预热段炉气温度为700～800℃，加热段炉气温度为950～1050℃，均热段炉气温度为1050～1120℃，坯料开轧温度为980～1050℃，为合理的加热工艺。
轧后强制冷却会破坏钢筋表面氧化膜，使钢筋耐腐蚀性变差，同时会使钢筋表层产生回火组织，使强屈比降低，因此本发明要求轧后自然冷却。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明生产的500MPa级耐腐蚀钢筋，组织为铁素体和珠光体，无回火组织，除了具备应有的力学性能外，同时具有十分良好的耐腐蚀性。2、本发明生产的钢筋屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥630MPa，最大力总伸长率Agt≥9%，强屈比（Rm○/Rel○）≥1.25，实标比（Rel○/Rel）≤1.30，相对腐蚀率＜70%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
500MPa级耐腐蚀钢筋，化学成分及质量百分含量如下：C：0.16%，Si：0.30%，Mn：1.30%，V：0.09%，S：0.025%，P：0.021%，Cu：0.30%，Cr：0.80%，余量为铁和不可避免的杂质。
生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序，具体步骤如下：
1）方坯连铸工序：经连铸得到合格的方坯，坯料缓冷24h。
2）加热工序：预热段炉气温度为728℃，加热段炉气温度为1012℃，均热段炉气温度为1089℃。
3）轧制工序：坯料开轧温度为1018℃，轧后自然冷却。
本500MPa级耐腐蚀钢筋组织全部为珠光体和铁素体。其性能指标如下：屈服强度Rel：559MPa，抗拉强度Rm：721MPa，强屈比（Rm○/Rel○）：1.29，实标比（Rel○/Rel）1.12，最大力总伸长率Agt：12.1%，相对腐蚀率52%。
实施例2
500MPa级耐腐蚀钢筋，化学成分及质量百分含量如下：C：0.20%，Si：0.50%，Mn：1.10%，V：0.07%，S：0.018%，P：0.024%，Cu：0.40%，Cr：1.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序，具体步骤如下：
1）方坯连铸工序：经连铸得到合格的方坯，坯料缓冷28h。
2）加热工序：预热段炉气温度为759℃，加热段炉气温度为1022℃，均热段炉气温度为1105℃。
3）轧制工序：坯料开轧温度为1034℃，轧后自然冷却。
本500MPa级耐腐蚀钢筋组织全部为珠光体和铁素体，其性能指标如下：屈服强度Rel：547MPa，抗拉强度Rm：717MPa，强屈比（Rm○/Rel○）：1.31，实标比（Rel○/Rel）1.09，最大力总伸长率Agt：12.7%，相对腐蚀率38%。
实施例3
500MPa级耐腐蚀钢筋，化学成分及质量百分含量如下：C：0.18%，Si：0.43%，Mn：1.22%，V：0.085%，S：0.018%，P：0.024%，Cu：0.34%，Cr：0.89%，余量为铁和不可避免的杂质。
生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序，具体步骤如下：
1）方坯连铸工序：经连铸得到合格的方坯，坯料缓冷34h。
2）加热工序：预热段炉气温度为769℃，加热段炉气温度为984℃，均热段炉气温度为1081℃。
3）轧制工序：坯料开轧温度为1007℃，轧后自然冷却。
本500MPa级耐腐蚀钢筋组织全部为珠光体和铁素体，其性能指标如下：屈服强度Rel：564MPa，抗拉强度Rm：722MPa，强屈比（Rm○/Rel○）：1.28，实标比（Rel○/Rel）1.13，最大力总伸长率Agt：11.7%，相对腐蚀率46%。
实施例4
500MPa级耐腐蚀钢筋，化学成分及质量百分含量如下：C：0.19%，Si：0.37%，Mn：1.16%，V：0.078%，S：0.014%，P：0.02%，Cu：0.37%，Cr：0.92%，余量为铁和不可避免的杂质。
生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序，具体步骤如下：
1）方坯连铸工序：经连铸得到合格的方坯，坯料缓冷72h。
2）加热工序：预热段炉气温度为732℃，加热段炉气温度为996℃，均热段炉气温度为1079℃。
3）轧制工序：坯料开轧温度为994℃，轧后自然冷却。
本500MPa级耐腐蚀钢筋组织全部为珠光体和铁素体，其性能指标如下：屈服强度Rel：553MPa，抗拉强度Rm：719MPa，强屈比（Rm○/Rel○）：1.30，实标比（Rel○/Rel）1.11，最大力总伸长率Agt：12.9%，相对腐蚀率41%。
实施例5
500MPa级耐腐蚀钢筋，化学成分及质量百分含量如下：C：0.17%，Si：0.41%，Mn：1.21%，V：0.081%，S：0.03%，P：0.03%，Cu：0.33%，Cr：0.82%，余量为铁和不可避免的杂质。
生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序，具体步骤如下：
1）方坯连铸工序：经方坯连铸得到合格的方坯，坯料缓冷62h。
2）加热工序：预热段炉气温度为700℃，加热段炉气温度为950℃，均热段炉气温度为1050℃。
3）轧制工序：坯料开轧温度为980℃，轧后自然冷却。
本500MPa级耐腐蚀钢筋组织全部为珠光体和铁素体，其性能指标如下：屈服强度Rel：563MPa，抗拉强度Rm：729MPa，强屈比（Rm○/Rel○）：1.29，实标比（Rel○/Rel）1.13，最大力总伸长率Agt：13.2%，相对腐蚀率39%。
实施例6
500MPa级耐腐蚀钢筋，化学成分及质量百分含量如下：C：0.17%，Si：0.45%，Mn：1.19%，V：0.072%，S：0.017%，P：0.025%，Cu：0.38%，Cr：0.95%，余量为铁和不可避免的杂质。
生产方法包括方坯连铸、加热、轧制工序，具体步骤如下：
1）方坯连铸工序：经方坯连铸得到合格的方坯，坯料缓冷85h。
2）加热工序：预热段炉气温度为800℃，加热段炉气温度为1050℃，均热段炉气温度为1120℃。
3）轧制工序：坯料开轧温度为1050℃，轧后自然冷却。
本500MPa级耐腐蚀钢筋组织全部为珠光体和铁素体，其性能指标如下：屈服强度Rel：573MPa，抗拉强度Rm：724MPa，强屈比（Rm○/Rel○）：1.26，实标比（Rel○/Rel）1.15，最大力总伸长率Agt：11.9%，相对腐蚀率43%。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种500MPa级耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述钢筋化学成分及质量百分含量如下：C：0.16～0.20%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.10～1.30%，V：0.07～0.09%，S≤0.03%，P≤0.03%，Cu：0.30～0.40%，Cr：0.80～1.00%，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述钢筋组织为珠光体和铁素体。
3.根据权利要求1所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋，其特征在于，所述钢筋屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥630MPa，最大力总伸长率Agt≥9%，强屈比Rm○/Rel○≥1.25，实标比Rel○/Rel≤1.30，相对腐蚀率＜70%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，包括方坯连铸、加热、轧制工序，其特征在于，所述方坯连铸方坯化学成分及质量百分含量如下：C：0.16～0.20%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.10～1.30%，V：0.07～0.09%，S≤0.03%，P≤0.03%，Cu：0.30～0.40%，Cr：0.80～1.00%，余量为铁和不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，所述方坯连铸工序，方坯缓冷≥24h。
6.根据权利要求4所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，开轧温度为980～1050℃，轧后自然冷却。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，所述加热工序，预热段炉气温度为700～800℃。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，所述加热工序，加热段炉气温度为950～1050℃。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种500MPa级耐腐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，所述加热工序，均热段炉气温度为1050～1120℃。
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