CN112410669A - 耐腐蚀性psb830精轧螺纹钢及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金领域，尤其是耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢及其生产工艺。一种耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢，成分包括：C，Si，Mn，P，S，Cr，Ni，Cu，Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明先经热轧为PSB400MPa级，再经过高温淬火、中温回火的热处理工艺，最终得到耐腐蚀性PSB830MPa级以上的精轧螺纹钢。得到的耐腐蚀性精轧螺纹钢的强度等级为830MPa级，直径为25～40mm。其微观组织包括回火组织+贝氏体+极少量铁素体，且微观组织的性能均良好，钢筋的伸长率不小于7％，最大力总伸长率不小于3.5％。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，尤其是耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢及其生产工艺。
背景技术
耐腐蚀性精轧螺纹钢执行国家标准GB/T 20065-2016，钢筋的强度等级为830MPa级。830MPa钢筋(牌号为PSB830)其Agt规定不小于3.5％，伸长率为7％。预应力混凝土用螺纹钢是一种热轧成带有不连续的外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处，均可用带有匹配形状的内螺纹的连接器或锚具进行连接或锚固。PSB830广泛应用于大型水利工程、工业和民用建筑中的连续梁和大型框架结构，公路、铁路大中跨桥梁、核电站及地锚等工程，能适应港口码头、跨海大桥等环境，但潮湿环境下钢筋的锈蚀会导致钢筋混凝土结构早期劣化，导致混凝土开裂、保护层剥落，建筑物降低甚至丧失承载能力，造成灾难性事故。
目前下游客户一般采取环氧涂层处理以达到精轧螺纹钢的耐蚀要求，不仅成本高，同时也存在涂层易剥落、污染环境等问题。
而耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢相较普通830MPa级精轧螺纹钢有更广阔的应用前景，不仅能满足市场对高强度钢筋的要求，还能适应港口码头、跨海大桥等海水腐蚀环境，可以延缓氯离子腐蚀速度、延长建筑使用寿命和抗风险能力。
因此，生产出力学性能和应力松弛性能优异且耐腐蚀性能优良的PSB830精轧螺纹钢，成为行业研究重点。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明通过改进成分体系和生产工艺，生产出了耐腐蚀、高延性的PSB830精轧螺纹钢，具有连接、锚固简便、张拉锚固安全可靠、粘着力强、施工方便等特点，又因省掉焊接工艺避免了由于焊接而造成的内应力及组织不稳定等引起的断裂。当达到结构设计所要求的钢筋屈服强度上限和强屈比的要求后，它可满足各类结构(包括一、二级抗震结构)的设计和使用要求。
本发明提供了一种耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢，各成分及质量百分含量为：C0.10-0.15％，Si 0.50-0.80％，Mn 1.30-1.60％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr 0.50～0.80％，Ni 0.50-0.65％，Cu 0.50-0.65％，Nb 0.015～0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，各成分及质量百分含量为：C 0.12％，Si 0.65％，Mn 1.45％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr 0.60％，Ni 0.60％，Cu 0.60％，Nb 0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢的生产工艺，先经热轧为PSB400MPa级，再经过高温淬火、中温回火的热处理工艺，最终得到耐腐蚀性PSB830MPa级以上的精轧螺纹钢，具体包括如下步骤：
S1：将原料熔化成钢水；
S2：将所述钢水进行精炼后，将钢水浇注成钢坯；
S3：将所述钢坯输送至轧钢加热炉进行加热后，进行机架粗轧机组进行粗中轧操作，获得粗中轧钢坯；其中，开轧温度为1100-1150℃；
S4：对所述粗中轧钢坯进行精轧，进精轧温度为950-1050℃；
S5：将精轧出来的钢筋上冷床冷却，上冷床温度为≥950℃。
S6：将步骤S5处理后的钢筋进行920-950℃淬火处理，然后再进行430-450℃的回火处理。
进一步地，开轧温度：1120℃；进精轧温度：1010℃；淬火温度：925℃；回火温度：440℃。
本发明制备的耐腐蚀性精轧螺纹钢的强度等级为830MPa级，直径为25～40mm。其微观组织包括回火组织+贝氏体+极少量铁素体，且微观组织的性能均良好，钢筋的伸长率不小于7％，最大力总伸长率不小于3.5％。
本发明依据全流程连续控制温度轧制技术要求对生产设备进行改造，根据钢筋轧钢生产线粗、中、精轧机组实际生产设备参数，综合利用再结晶、未再结晶和形变诱导铁素体机制以及轧后控冷等工艺措施，达到控制晶粒长大和组织均匀化的目的。
本发明耐腐蚀性PSB830采用Cr-Ni-Cu成分体系，通过Nb、Cr、Cu、Ni等多种元素之间的相互作用，可实现钢筋结构的微合金化，经调质处理后强度级别达到830-1080MPa的耐蚀精轧螺纹钢，所得到的耐蚀钢筋的微观组织包括回火组织、贝氏体以及少量铁素体，上述微观组织的性能良好，提升了所述耐蚀钢筋的强度。
具体的，Cr能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，使锈层生长速度减慢。Cr和Cu同时加入时，两者相互配合可形成致密的抗锈蚀层，降低基体的腐蚀诱发敏感性，更好的提高钢材的耐蚀性能。镍是一种比较稳定的元素，加入镍能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，提高钝化膜的修复能力，降低钢腐蚀的敏感性，进而增加了钢的稳定性。大气暴露试验结果表明，Ni能显著提高海滨耐候钢的抗大气腐蚀性能。此外，Nb、Cr等元素可以显著的提高钢筋的淬透性，提高过冷奥氏体的稳定性，形成贝氏体，增加基体强度。
耐腐蚀性PSB830的C、Si、Mn上调空间不大，良好的焊接性是保证产品普遍应用的前提条件，为保证加工性能与焊接性能，国家标准对微观组织和碳当量也有明确要求。因此，必须采用微合金化路线。耐蚀钢筋除了需要微合金化外，还需增加一定的Cr、Ni、Cu，连铸保持低拉速以获得更高质量的连铸坯；轧钢全程采用高温热轧工艺，在奥氏体再结晶区控制轧制，使再结晶和变形交替进行，以细化奥氏体晶粒；冷床缓慢冷却以获得组织均匀的珠光体、铁素体、贝氏体以及析出组织复合相；热处理过程中，对淬火温度、回火温度的控制较为严苛，合适的温度能保证较高的力学性能，并获得较好的耐延时断裂性能。
本发明的有益效果为：
(1)本发明结合化学成分调控，根据粗、中、精轧机组轧制速度和压下量的不同，利用微合金细晶强化、再结晶轧制、未再结晶轧制、形变诱导铁素体机制，分配每个阶段的温度控制，通过连续不断的控温+变形轧制过程，实现了钢材微观组织的细化与均匀化。在工艺布置方面，克服了传统工艺的缺点，在各机组间均有控温段设置，不需回复段设置，可以综合利用各种控制机制和满足不同规格和成分控轧需要。
(2)本发明调质热处理过程采用高温淬火、中温回火的工艺，一方面通过淬火极大程度地提高钢材的强度，另外回火过程有效地消除淬火应力，使钢的组织转变为相对稳定状态，在不降低或适当降低钢的硬度和强度的条件下改善钢的塑性和韧性，以获得满足使用需求的性能。
(3)永钢在采用合金化方式的基础上，按照与现行中低强度钢筋相同的生产工艺生产耐腐蚀性PSB830，一方面可避免进行生产线改造，以及由此而引起的系列设备改造和成本投入等问题；另一方面也有助于新品能够大范围迅速的生产与推广。同时优化工艺路线，以合金化方式为主，轧制工艺途径为辅，降低产品生产成本，稳定产品质量，产品生产技术日趋成熟，且企业具备了持续创新能力，技术风险较小。
(4)我司生产的耐腐蚀性PSB830级别精轧钢筋经过热处理过后力学性能满足国标要求，从相变机理上进行深入研究，积极与炼钢厂、轧钢厂进行沟通交流，制定生产工艺；在保证力学性能余量的基础上，尽可能降低合金成本；满足了国民经济发展的需要，因而成为大型结构中必不可少的材料，同时具备耐腐蚀特性的预应力混凝土用螺纹钢在沿海地区有着广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1生产的PSB830精轧螺纹钢的金相组织图；a-边部500X，b-1/2半径500X，c-心部。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢，成分及质量百分含量为：C 0.12％，Si 0.65％，Mn 1.45％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr 0.60％，Ni 0.60％，Cu 0.60％，Nb 0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将原料熔化成钢水；
S2：将所述钢水进行精炼后，将钢水浇注成钢坯；
S3：将所述钢坯输送至轧钢加热炉进行加热后，进行机架粗轧机组进行粗中轧操作，获得粗中轧钢坯；其中，开轧温度为1120℃；
S4：对所述粗中轧钢坯进行精轧，进精轧温度为1010℃；
S5：将精轧出来的钢筋上冷床冷却，上冷床温度为≥950℃。
S6：将步骤S5处理后的钢筋进行925℃淬火处理，然后再进行440℃的回火处理。
性能测试：
| 规格/mm | Rm/MPa | Rel/MPa | A5/％ | Agt/％ |
| 32 | ≥1050 | ≥855 | ≥7.0 | ≥3.5 |
金相组织分析
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢，其特征在于，各成分及质量百分含量为：C 0.10-0.15％，Si 0.50-0.80％，Mn 1.30-1.60％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr 0.50～0.80％，Ni0.50-0.65％，Cu 0.50-0.65％，Nb 0.015～0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢，其特征在于，各成分及质量百分含量为：C 0.12％，Si 0.65％，Mn 1.45％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr 0.60％，Ni 0.60％，Cu 0.60％，Nb 0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将原料熔化成钢水；
S2：将所述钢水进行精炼后，将钢水浇注成钢坯；
S3：将所述钢坯输送至轧钢加热炉进行加热后，进行机架粗轧机组进行粗中轧操作，获得粗中轧钢坯；其中，开轧温度为1100-1150℃；
S4：对所述粗中轧钢坯进行精轧，进精轧温度为950-1050℃；
S5：将精轧出来的钢筋上冷床冷却，上冷床温度为≥950℃；
S6：将步骤S5处理后的钢筋进行920-950℃淬火处理，然后再进行430-450℃的回火处理。
4.如权利要求3所述的耐腐蚀性PSB830精轧螺纹钢的生产工艺，其特征在于，热轧工艺和热处理工艺的参数为：开轧温度：1120℃；进精轧温度：1010℃；上冷床温度≥950℃；淬火温度：925℃；回火温度：440℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210226 |