[发明专利]500MPa级耐腐蚀含Cr钢筋及其轧制工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种500MPa级耐腐蚀含Cr钢筋及其轧制工艺，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

钢筋是现代建筑的基础性材料，广泛用于房屋、桥梁、道路等工程建设，其性能直接影响着混凝土构件的寿命和安全性。目前，我国正处在城镇化高速发展阶段，房地产和基础设施建设蓬勃发展，钢筋的产量和消费量均居世界第一，2012年我国粗钢产量超过7.16亿吨，其中钢筋产量超过1.75亿吨。钢筋的冶炼生产需要消耗大量能源且对环境保护带来负面影响，随着我国环保压力的增大，通过增加钢筋强度和耐蚀性能，从而减少用钢量和延长使用寿命以达到节能减排效果的技术，越来越受到冶金科技工作者和政府行业的关注。

20世纪90年代以前，西欧、北美和日本就已经较多地使用高强度钢筋，采用高强度钢筋能明显降低用钢量和人工成本并显著改善工程质量，具有良好的社会效益和经济效益，而我国长期以来混凝土结构主导钢筋的强度为335Mpa，随着行业规范的颁布，强度为400MPa的Ⅲ级钢筋才逐渐被使用，这比国外整整低了一个强度等级，造成资源、能源的严重浪费；钢筋腐蚀会严重降低钢筋的使用寿命，导致混凝土结构过早失效。2010年我国因腐蚀而造成的直接经济损失就高达1.2万亿人民币，占当年GDP的3%。由于耐蚀性能钢筋能有效延长混凝土结构的寿命并降低后期维护成本，因此，迫切需要开发一种兼具高强度、耐蚀性能且易于推广的钢筋。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种500MPa级耐腐蚀含Cr钢筋，该钢筋的屈服强度大于500MPa、耐蚀性能优良且具有良好的力学性能、疲劳性能以及焊接性能。

本发明的另一个目的在于提供上述钢筋的轧制工艺。

为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案为：

一种500MPa级耐腐蚀含Cr钢筋，该钢筋的组分按重量百分比为：

0.05～0.12%C、8～10%Cr、0.1～0.3%Cu、0.1～0.15%Ni、1～1.5%Mn、N≤0.015%、P≤0.03%、S≤0.035%、0.2～0.5%Si，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，所述钢筋的组分按重量百分比为：

0.08～0.10%C、8～9%Cr、0.2～0.3%Cu、0.12～0.15%Ni、1.2～1.5%Mn、N≤0.010%、P≤0.025%、S≤0.025%、0.2～0.4%Si，其余为Fe及不可避免的杂质。

为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案为：

一种500MPa级耐腐蚀含Cr钢筋的轧制工艺，该工艺的加热炉温度为1150～1250℃，开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为950～1150℃，上冷床温度为900～1000℃。

本发明的钢筋的各组分作用如下：

C是钢中重要的强化元素，在钢中形成固溶体组织，提高钢的强度，含碳量越高，钢的强度、硬度越高，但塑性、韧性会随之降低。对于含铬的耐腐蚀钢，由于C与Cr亲和力很强，过高的C含量会降低固溶体中的Cr含量，导致耐蚀性能的降低，因此本发明中C含量的范围选为：0.05～0.12%。

Cr是耐蚀性元素，能显著增加钢材耐蚀性能，但Cr是铁素体形成元素，过高的Cr含量会使钢中铁素体含量增加，导致强度下降，出现淬火组织，不利于组织控制。本发明中，Cr含量控制在8～10%。

Cu是耐蚀性元素，有助于钢材耐蚀性能的提高，但其钢中过多的Cu会引起材料塑性的降低，导致热轧开裂。本发明中，Cu含量控制在0.1～0.3%。

Mn是强化元素，能显著增强钢的强度，且与S的亲和力强，通过生产硫化物夹杂减低S的危害，但过高的Mn会降低钢材的塑性。本发明中，Mn含量控制在1～1.5%。

P能提高钢的强度、硬度和耐蚀性能，但在钢中偏析严重，会显著降低钢材力学性能，本发明中P含量控制在0.03%以内。

S容易引起热脆，在轧制过程中导致裂纹的产生，同时钢中MnS夹杂还会成为腐蚀的起源，严重降低钢材耐蚀性能，因此本发明中S含量控制在0.035%以内。

Si是强化元素，通过固溶强化提高钢的强度，同时Si能有效脱氧并减少钢中夹杂物。本发明中Si含量范围控制在0.2～0.5%。

N具有固溶强化作用，能有效提高钢的强度和硬度，但过高的N含量会严重恶化钢的韧性，并导致缺口敏感性增加。本发明中N含量控制在0.015以内。