[发明专利]一种超低温环境用钢筋及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种超低温环境用钢筋及其制备方法。

背景技术

天然气和石油作为一种清洁能源越来越受到青睐，而作为一种最有效的存储方式—深冷储藏已经越来越多地被给予关注。LNG（Liquefied Natural Gas，即液化天然气）低温储罐的建设使混凝土结构可能被应用于-165℃的超低温环境。

普通钢筋在低温环境下的屈服强度和极限强度相对于常温时都有显著提高：低温下钢筋的弹性模量增加约10%，而线膨胀系数在70℃至-165℃的温度区间内基本保持不变，为10^-5/℃左右；钢筋在低温条件下韧性降低而脆性增强，然而低温下钢筋变脆的性能可以通过添加合金元素镍、钒或者钛得以改善，因而使保持钢筋在低温条件下的韧性成为可能。

要制造超低温环境用钢筋，除添加合金元素外，轧制成形后需配合以适当的热处理工艺方可达到所需的低温性能。生产普通钢筋的主要工艺流程为：高炉铁水→转炉（电炉）→精炼→方坯连铸→定尺切割→入库→轧钢加热炉→棒材轧机→控制冷却→冷床→定尺剪切→收集打捆→称重→挂牌入库。其中的控制冷却步骤（即轧后余热淬火或余热处理）是通过穿水冷却对钢筋表面进行淬火并利用自回火进而完成热处理。现有技术中的控制冷却技术若用于超低温环境用钢筋的生产，则生产出的低温钢筋无法达到所需要的低温性能，或性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的超低温环境用钢筋性能不稳定的缺陷，从而提供一种性能稳定的超低温环境用钢筋及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种超低温环境用钢筋，其化学成分按照质量百分比包括：C≤0.20%，Si≤0.8%，Mn≤1.60%，P≤0.025%，S≤0.025%，Al≤0.04%，Ni≤1.5%，Cr≤0.5%，Cu≤0.5%，以及Ti≤0.03%、V≤0.03%，其余为Fe和不可避免的杂质；且碳当量Ceq（%）≤0.65，同时并满足：Ceq（%）=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14。

本发明还提供了一种用于制备所述超低温环境用钢筋的方法，包括：

步骤1）、按照权利要求1所述的化学成分，采用氧气转炉或电炉进行冶炼；

步骤2）、经炉外精炼；

步骤3）、再进行方坯连铸；

步骤4）、将方坯送入加热炉内均匀加热，控制均热温度为1100～1250℃；

步骤5）、方坯出炉后经棒材轧机进行轧制，开轧温度在980～1100℃之间，通过精轧后将弱冷至930～1020℃；

步骤6）、将轧制成形的钢筋进行穿水冷却或送冷床自然空冷至室温；

步骤7）、对步骤6）中经过冷却的钢筋再做离线热处理；所述离线热处理采用淬火+高温回火的热处理工艺，包括：首先将热轧得到的钢筋进行淬火，淬火加热温度900～960℃，保温30～90分钟后进行快速水冷；淬火之后进行回火处理，回火加热温度为560～630℃。

上述技术方案中，在所述的步骤7）中，借助现有的宽厚板热处理炉实现离线热处理。

本发明的优点在于：

本发明的低温钢筋的屈服强度为520～560MPa，抗拉强度为600～650MPa，经反向弯曲试验，D=4d（d≤16mm），D=7d（d﹥16mm）,常温下以标准样测试其延伸率大于14%，在-167℃下将最大载荷作用在无凹口的该钢筋上，经测试其均匀延伸率不低于5%。因此，该低温钢筋具有极好的低温性能，同时具有较高的强度和较好的延伸率，以及良好的焊接性能，有优良的综合性能。

此外，利用现有的宽厚板热处理设备对其进行批量热处理，既节约设备投资，又可提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的低温钢筋的热处理工艺路线图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的超低温环境用钢筋的化学成分按照质量百分比包括：C≤0.20%，Si≤0.8%，Mn≤1.60%，P≤0.025%，S≤0.025%，Al≤0.04%，Ni≤1.5%，Cr≤0.5%，Cu≤0.5%，并添加少量（在0.03%以下）Ti、V，其余为Fe和不可避免的杂质；且碳当量Ceq（%）≤0.65，同时并满足：Ceq（%）=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14。

本发明的超低温环境用钢筋中的主要化学成分的作用如下：