本發(fā)明屬于無磁鋼筋，具體涉及一種500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、無磁結(jié)構(gòu)鋼多采用fe-mn系無磁鋼，主要利用較高的mn、c含量在室溫即獲得奧氏體組織，從而使鋼鐵材料的磁導(dǎo)率保持在較低的水平，具有制造成本低的優(yōu)勢(shì)，但使用環(huán)境較為苛刻，極易在使用過程中生銹，導(dǎo)致磁導(dǎo)率成百倍地提升，影響建筑工程低磁功能的實(shí)現(xiàn)。

2、目前沒有關(guān)于如何提高無磁鋼防腐性能的報(bào)道。

3、2024年2月6日公開的公開號(hào)為cn?117512308?a的專利，公開了一種無磁鋼筋及其制備方法，設(shè)定化學(xué)成分包括：c、si、mn、p、s、cr、v、o、n以及fe；其中，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，c的含量為0.55-0.65％，si的含量為0.45-0.55％，mn的含量為18.0-18.5％，p的含量為≤0.010％，s的含量為≤0.010％，cr的含量為3.0-3.5％，v的含量為1.70-1.73％，o的含量為0-0.0010％，n的含量為0.0140-0.0150％。

4、以上現(xiàn)有技術(shù)添加的c、v含量過高，容易導(dǎo)致鋼筋脆硬，影響低溫性能。而且，沒有公開如何提高耐腐蝕性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼及生產(chǎn)方法，通過加入mn、al、cr、n，并結(jié)合煉鋼、軋鋼工藝，在室溫形成奧氏體組織，滿足磁導(dǎo)率≤1.05的要求，通過加入nb、v，利用其析出強(qiáng)化作用，提高鋼筋力學(xué)性能，常溫性能達(dá)到rel≥500mpa、rm≥630mpa、a≥30％，并有良好的耐低溫性能，-165℃低溫環(huán)境下無缺口試樣rel≥575mpa、agt≥3％，缺口試樣agt≥1％，缺口敏感指數(shù)nsr≥1.00(nsr＝缺口試樣的rm/無缺口試樣的rel)，cr、n元素的結(jié)合極大提升抗點(diǎn)蝕和晶間腐蝕能力，采用周浸腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)耐蝕性能，耐蝕性能是普通hrb500e鋼筋的2倍及以上，可滿足冬季嚴(yán)寒地區(qū)重點(diǎn)工程對(duì)無磁鋼筋力學(xué)性能的技術(shù)要求。本發(fā)明生產(chǎn)工藝不復(fù)雜，適合大工業(yè)生產(chǎn)及推廣應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供一種500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼，包括以下質(zhì)量百分比成分：

3、c?0.30-0.50％，si?0.25-0.45％，mn?16-26％，p≤0.025％、s≤0.020％，v0.10-0.20％，nb?0.01-0.02％，cr?3.0-5.0％，al?2.0-3.5％，n?0.010-0.030％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。

4、所述500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼還滿足：4.6≤l＝1.5×[c]+0.20×[mn]+0.20×[cr]+10.0×[n]≤6.5。以獲得高強(qiáng)度和無磁性。

5、公式中，各符號(hào)表示其對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分含量×100％。

6、所述500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼的室溫組織為奧氏體。

7、所述500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼的磁導(dǎo)率≤1.05；

8、所述500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼的rel≥500mpa、rm≥630mpa、a≥30％；-165℃低溫環(huán)境下無缺口試樣rel≥575mpa、agt≥3％，缺口試樣agt≥1％，缺口敏感指數(shù)nsr≥1.00(nsr＝缺口試樣的rm/無缺口試樣的rel)。

9、優(yōu)選的，rel≥520mpa、rm≥690mpa、a≥30％；

10、所述500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼的平均腐蝕率在2.31～2.75g/(m2·h)，相對(duì)hrb500e普通鋼筋的相對(duì)腐蝕率為46.54～49.79％。

11、本發(fā)明提供的一種500mpa級(jí)耐低溫耐海水腐蝕高錳無磁鋼筋用鋼的生產(chǎn)方法，包括以下工藝流程：

12、冶煉→lf爐精煉→rh真空處理→連鑄→連續(xù)棒材軋機(jī)軋制。

13、所述冶煉，采用電爐或轉(zhuǎn)爐，具體為：先加廢鋼+錳鐵合金，再兌入鐵水，其中鐵水占比30-50％，廢鋼+錳鐵合金占比70-50％。開啟電極、啟動(dòng)氧槍加熱升溫，終點(diǎn)要求：p、s≤0.010％，溫度1550-1600℃；擋渣出鋼，出鋼約1/4鋼水時(shí)加入鋁鐵、渣料，出鋼約3/4時(shí)，加入鋁餅，出鋼結(jié)束后根據(jù)下渣量，向鋼渣面均勻拋灑適量鋁粒。

14、所述lf爐精煉：鋼包全程底吹氬，氬氣流量以鋼水不噴濺出鋼包為準(zhǔn)；加入預(yù)熔型精煉渣0.83～1.65kg/t、石灰6.67～8.33kg/t，渣中tfe+mno≤1.0％，根據(jù)進(jìn)lf爐前成分分析結(jié)果在lf爐精煉前、中、后期加入合金調(diào)整si、mn、v、cr、al元素含量，其中al為喂鋁線方式加入，其它合金均以塊狀通過加料系統(tǒng)加入。出lf爐溫度1535-1555℃。

15、所述rh真空脫氣：鋼包進(jìn)rh真空爐的鋼水溫度1525-1545℃；真空前期，真空保持時(shí)間≥12分鐘，根據(jù)真空前期成分分析結(jié)果，在真空中期進(jìn)行成分調(diào)整，調(diào)整后保證≥8分鐘的真空保持時(shí)間。出rh真空爐溫度1455-1475℃。

16、所述連鑄，采用150方坯連鑄，采用全程保護(hù)澆鑄，開澆溫度1420-1440℃，結(jié)晶器冷卻水流量3000升/分鐘，二次冷卻比水量0.8-1.2升/千克，保證方坯表面質(zhì)量。

17、所述軋制，采用連續(xù)棒材軋機(jī)軋制，加熱溫度控制在1150～1250℃，出鋼溫度控制在980-1080℃，精軋后采用三段穿水冷卻，溫度下降150～250℃，上冷床溫度控制在800～900℃。

18、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)無磁性能，采用高c-高mn成分體系，同時(shí)加入一定量的al擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，獲得單相奧氏體組織大幅降低鋼的磁導(dǎo)率、提高低溫環(huán)境下的韌塑性能，加入一定量的cr，獲得一定的耐海水腐蝕能力，同時(shí)采用v-nb復(fù)合微合金化，利用其析出強(qiáng)化作用，提高鋼筋力學(xué)性能。

19、本發(fā)明中合金元素的作用如下：

20、c：有利于形成單相奧氏體組織的元素，還有著良好的固溶強(qiáng)化作用，對(duì)提高鋼的強(qiáng)度是有效的。但隨著c含量的增加，在水淬或空冷情況下，雖能得到單一的奧氏體組織，但是c含量過高會(huì)降低鋼的塑性，并增大奧氏體晶粒長大的傾向，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率增加。本發(fā)明c含量控制在0.30-0.50％。

21、si：在鋼中主要作用是脫氧，由于si的原子半徑比奧氏體相小很多，因此其固溶強(qiáng)化作用明顯。但si是非碳化物形成元素，能降低c在奧氏體中的溶解度，從而使得鋼中的碳化物析出，不利于奧氏體組織的穩(wěn)定。本發(fā)明si含量控制在0.25-0.45％。

22、mn：是很強(qiáng)的奧氏體形成元素，能擴(kuò)大奧氏體區(qū)，使奧氏體組織穩(wěn)定，提高低溫環(huán)境下的韌塑性能。鋼中的大部分mn可固溶于奧氏體中，形成置換固溶體，且隨著mn含量的增加，奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度進(jìn)一步降低，增加奧氏體的穩(wěn)定性。本發(fā)明mn含量控制在16-26％。

23、cr：是形成和穩(wěn)定奧氏體的重要元素，cr的加入可以提高鋼的耐蝕性能，但在高錳鋼中含量一般不超過5％，避免高溫鐵素體的形成。本發(fā)明cr含量控制在3.0-5.0％。

24、v：是強(qiáng)烈形成碳氮化物的元素，形成的vc、vn和v(cn)細(xì)小彌散的析出物抑制奧氏體晶粒長大，同時(shí)細(xì)小彌散的vc、vn和v(cn)析出物有利于奧氏體的形核，并通過共格畸變和彌散強(qiáng)化作用提高鋼強(qiáng)度。本發(fā)明v含量控制在0.10-0.20％。

25、nb：是強(qiáng)烈形成碳氮化物的元素，形成的nbc、nbn和nb(cn)細(xì)小彌散的析出物抑制奧氏體晶粒長大，同時(shí)細(xì)小彌散的nbc、nbn和nb(cn)析出物有利于奧氏體的形核，并通過共格畸變和彌散強(qiáng)化作用提高鋼強(qiáng)度。本發(fā)明nb含量控制在0.01-0.02％。

26、al：能增加奧氏體的層錯(cuò)能，還能強(qiáng)烈抑制馬氏體相變，穩(wěn)定奧氏體組織，是奧氏體鋼的關(guān)鍵元素之一。但al含量的上限取決于是否出現(xiàn)高溫δ鐵素體，下限取決于能否避免低溫奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。本發(fā)明al含量控制在2.0-3.5％。

27、n：是強(qiáng)烈的奧氏體形成元素，又是間隙固溶的元素，與v形成vn和v(cn)化合物，大幅提高鋼的強(qiáng)度。本發(fā)明n含量控制在0.01-0.03％。

28、p、s：屬于有害雜質(zhì)元素，不利于保證鋼的強(qiáng)塑性能及低磁性能。本發(fā)明p≤0.025％、s≤0.020％。

29、本發(fā)明鋼筋的無磁性能、力學(xué)性能，是利用上述元素的復(fù)合作用，而不是各元素的單獨(dú)作用。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋼種需按上述成分范圍，采用電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、lf爐精煉、rh真空脫氣、150方坯連鑄、棒材軋機(jī)軋制，即可生產(chǎn)出具有優(yōu)良性能的無磁鋼筋，其常溫力學(xué)性能達(dá)到：屈服強(qiáng)度rel≥500mpa，抗拉強(qiáng)度rm≥630mpa，斷后伸長率a≥30％；常溫力學(xué)性能符合gb?1499.2中hrb500e鋼筋要求。-165℃低溫環(huán)境下力學(xué)性能：無缺口試樣rel≥575mpa、agt≥3％，缺口試樣agt≥1％，缺口敏感指數(shù)nsr≥1.00(nsr＝缺口試樣的rm/無缺口試樣的rel)；-165℃低溫環(huán)境下具有良好的韌塑性和抗缺口敏感性。采用gjb?937—90弱磁材料磁導(dǎo)率的測(cè)量方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，其相對(duì)磁導(dǎo)率≤1.05，采用采用周浸腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)耐蝕性能，耐蝕性能是普通hrb500e鋼筋的2倍及以上。可以滿足我國冬季嚴(yán)寒地區(qū)無磁領(lǐng)域建筑的需要。另外，本發(fā)明鋼筋的生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)工藝可行，具有良好的市場(chǎng)前景。