本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種500MPa級耐腐蝕鋼筋及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于橋梁、高層建筑、高架公路、堤壩、海底隧道和大型海洋平臺(tái)等的建設(shè)。雖然混凝土對鋼筋具有保護(hù)作用，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，特別是在苛刻的腐蝕環(huán)境中，鋼筋將受到腐蝕。例如，在海洋與噴灑化冰鹽的氯鹽污染環(huán)境中，氯離子滲透到混凝土內(nèi)部破壞鋼筋表面鈍化膜，導(dǎo)致鋼筋腐蝕，降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。由于鋼筋腐蝕造成的損失巨大，已引起國內(nèi)外建筑、冶金行業(yè)的高度重視，可以預(yù)期耐蝕鋼筋將具有廣闊的應(yīng)用前景和市場潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種500MPa級耐腐蝕鋼筋；本發(fā)明還提供了一種500MPa級耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種500MPa級耐腐蝕鋼筋，所述鋼筋化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述鋼筋組織為珠光體和鐵素體，珠光體≥50%，鐵素體≤50%。

本發(fā)明所述鋼筋屈服強(qiáng)度Rel≥500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥630MPa，最大力總伸長率Agt≥9%，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）≥1.25，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）≤1.30，相對腐蝕率＜70%。

本發(fā)明還提供了一種500MPa級耐腐蝕鋼筋的生產(chǎn)方法，其包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，所述方坯連鑄方坯化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述方坯連鑄工序，方坯緩冷≥24h。

本發(fā)明所述軋制工序，開軋溫度為980～1050℃，軋后自然冷卻。

本發(fā)明所述加熱工序，預(yù)熱段爐氣溫度為700～800℃，加熱段爐氣溫度為950～1050℃，均熱段爐氣溫度為1050～1120℃。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路：本發(fā)明是在熔煉過程中加入一定量的C、Mn、Si、V元素基礎(chǔ)上，加入Cu、Cr元素，使鋼筋能達(dá)到優(yōu)良力學(xué)性能，同時(shí)具備優(yōu)良的抗腐蝕性能。

C是提高鋼材強(qiáng)度的直接而有效的元素，但過高的C元素會(huì)降低鋼筋的韌性，同時(shí)會(huì)降低鋼筋的耐腐蝕性能，為保證鋼筋的綜合性能，本發(fā)明C在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇在0.16～0.20%。

Mn元素也是有效提高鋼筋強(qiáng)度的主要元素，同時(shí)Mn元素對強(qiáng)屈比的貢獻(xiàn)＞1.25，過高的Mn元素會(huì)降低鋼筋耐腐蝕性能，本發(fā)明Mn元素在鋼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.10～1.30%。

Si元素也是提高鋼材強(qiáng)度和強(qiáng)屈比的元素之一，但是Si元素對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)較小，其更大的作用是為了保證鋼材脫氧良好和具有較好的強(qiáng)屈比性能，硅含量較高時(shí)會(huì)降低焊接性能，本發(fā)明Si元素在鋼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.30～0.50%。

S、P元素會(huì)對產(chǎn)品塑性產(chǎn)生不利影響，為有害元素。通過實(shí)踐，S、P元素在鋼中質(zhì)量百分含量限制在≤0.03%。

Cu元素能顯著提高鋼筋耐腐蝕性能，由于Cu的化合物熔點(diǎn)普遍較低，融化后能夠弱化晶界，加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，實(shí)踐證明銅含量超過0.4%塑性顯著降低。為了充分發(fā)揮Cu在鋼筋中的有益作用，又不顯著增加生產(chǎn)難度，Cu元素在鋼中質(zhì)量百分含量控制在0.30～0.40%。

Cr元素不但能有效提高鋼材強(qiáng)度和強(qiáng)屈比，也同樣提高鋼材耐腐蝕性，是本發(fā)明添加的主要合金元素，但過高的Cr元素會(huì)降低鋼筋塑性。通過實(shí)踐，Cr元素在鋼中質(zhì)量百分含量控制在0.80～1.00%。

V元素對位錯(cuò)有強(qiáng)烈的釘扎作用，而且能阻止奧氏體晶粒長大，使鐵素體晶粒細(xì)化，從而提高材料的強(qiáng)度和塑性。本發(fā)明V元素在鋼中質(zhì)量百分含量控制在0.07～0.09%。

由于具有一定的Cu含量，如果方坯加熱溫度過高，會(huì)對坯料熱塑性產(chǎn)生影響，不利于軋制，如果坯料加熱溫度過低，會(huì)使軋制設(shè)備負(fù)荷過載，同樣不利于生產(chǎn)，本發(fā)明中預(yù)熱段爐氣溫度為700～800℃，加熱段爐氣溫度為950～1050℃，均熱段爐氣溫度為1050～1120℃，坯料開軋溫度為980～1050℃，為合理的加熱工藝。

軋后強(qiáng)制冷卻會(huì)破壞鋼筋表面氧化膜，使鋼筋耐腐蝕性變差，同時(shí)會(huì)使鋼筋表層產(chǎn)生回火組織，使強(qiáng)屈比降低，因此本發(fā)明要求軋后自然冷卻。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明生產(chǎn)的500MPa級耐腐蝕鋼筋，組織為鐵素體和珠光體，無回火組織，除了具備應(yīng)有的力學(xué)性能外，同時(shí)具有十分良好的耐腐蝕性。2、本發(fā)明生產(chǎn)的鋼筋屈服強(qiáng)度Rel≥500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥630MPa，最大力總伸長率Agt≥9%，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）≥1.25，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）≤1.30，相對腐蝕率＜70%。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

500MPa級耐腐蝕鋼筋，化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

生產(chǎn)方法包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，具體步驟如下：

1）方坯連鑄工序：經(jīng)連鑄得到合格的方坯，坯料緩冷24h。

2）加熱工序：預(yù)熱段爐氣溫度為728℃，加熱段爐氣溫度為1012℃，均熱段爐氣溫度為1089℃。

3）軋制工序：坯料開軋溫度為1018℃，軋后自然冷卻。

本500MPa級耐腐蝕鋼筋組織全部為珠光體和鐵素體。其性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度Rel：559MPa，抗拉強(qiáng)度Rm：721MPa，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）：1.29，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）1.12，最大力總伸長率Agt：12.1%，相對腐蝕率52%。

實(shí)施例2

500MPa級耐腐蝕鋼筋，化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

生產(chǎn)方法包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，具體步驟如下：

1）方坯連鑄工序：經(jīng)連鑄得到合格的方坯，坯料緩冷28h。

2）加熱工序：預(yù)熱段爐氣溫度為759℃，加熱段爐氣溫度為1022℃，均熱段爐氣溫度為1105℃。

3）軋制工序：坯料開軋溫度為1034℃，軋后自然冷卻。

本500MPa級耐腐蝕鋼筋組織全部為珠光體和鐵素體，其性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度Rel：547MPa，抗拉強(qiáng)度Rm：717MPa，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）：1.31，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）1.09，最大力總伸長率Agt：12.7%，相對腐蝕率38%。

實(shí)施例3

500MPa級耐腐蝕鋼筋，化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

生產(chǎn)方法包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，具體步驟如下：

1）方坯連鑄工序：經(jīng)連鑄得到合格的方坯，坯料緩冷34h。

2）加熱工序：預(yù)熱段爐氣溫度為769℃，加熱段爐氣溫度為984℃，均熱段爐氣溫度為1081℃。

3）軋制工序：坯料開軋溫度為1007℃，軋后自然冷卻。

本500MPa級耐腐蝕鋼筋組織全部為珠光體和鐵素體，其性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度Rel：564MPa，抗拉強(qiáng)度Rm：722MPa，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）：1.28，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）1.13，最大力總伸長率Agt：11.7%，相對腐蝕率46%。

實(shí)施例4

500MPa級耐腐蝕鋼筋，化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

生產(chǎn)方法包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，具體步驟如下：

1）方坯連鑄工序：經(jīng)連鑄得到合格的方坯，坯料緩冷72h。

2）加熱工序：預(yù)熱段爐氣溫度為732℃，加熱段爐氣溫度為996℃，均熱段爐氣溫度為1079℃。

3）軋制工序：坯料開軋溫度為994℃，軋后自然冷卻。

本500MPa級耐腐蝕鋼筋組織全部為珠光體和鐵素體，其性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度Rel：553MPa，抗拉強(qiáng)度Rm：719MPa，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）：1.30，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）1.11，最大力總伸長率Agt：12.9%，相對腐蝕率41%。

實(shí)施例5

500MPa級耐腐蝕鋼筋，化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

生產(chǎn)方法包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，具體步驟如下：

1）方坯連鑄工序：經(jīng)方坯連鑄得到合格的方坯，坯料緩冷62h。

2）加熱工序：預(yù)熱段爐氣溫度為700℃，加熱段爐氣溫度為950℃，均熱段爐氣溫度為1050℃。

3）軋制工序：坯料開軋溫度為980℃，軋后自然冷卻。

本500MPa級耐腐蝕鋼筋組織全部為珠光體和鐵素體，其性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度Rel：563MPa，抗拉強(qiáng)度Rm：729MPa，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）：1.29，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）1.13，最大力總伸長率Agt：13.2%，相對腐蝕率39%。

實(shí)施例6

500MPa級耐腐蝕鋼筋，化學(xué)成分及質(zhì)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%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

生產(chǎn)方法包括方坯連鑄、加熱、軋制工序，具體步驟如下：

1）方坯連鑄工序：經(jīng)方坯連鑄得到合格的方坯，坯料緩冷85h。

2）加熱工序：預(yù)熱段爐氣溫度為800℃，加熱段爐氣溫度為1050℃，均熱段爐氣溫度為1120℃。

3）軋制工序：坯料開軋溫度為1050℃，軋后自然冷卻。

本500MPa級耐腐蝕鋼筋組織全部為珠光體和鐵素體，其性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度Rel：573MPa，抗拉強(qiáng)度Rm：724MPa，強(qiáng)屈比（Rm^○/Rel^○）：1.26，實(shí)標(biāo)比（Rel^○/Rel）1.15，最大力總伸長率Agt：11.9%，相對腐蝕率43%。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。