本發(fā)明屬于礦井錨桿材料，尤其涉及一種500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼及其熱處理方法。
背景技術(shù)：
1、在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：
2、錨桿是當(dāng)代地下礦井中巷道支護(hù)的最基本的組成部分，可以顯著提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，擴(kuò)大錨固支護(hù)的應(yīng)用領(lǐng)域，在我國的水力發(fā)電、基礎(chǔ)建設(shè)、礦山開采、邊坡治理、隧道挖掘等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于井下環(huán)境較為惡劣，巖層中存在地下水、h2s氣體、so2以及含氯介質(zhì)及其它鹽分等，一般具有較高的腐蝕性。新型耐蝕錨桿鋼作為一種金屬材料在其服役過程中可以有效避免受周圍侵蝕環(huán)境的影響，延緩并降低應(yīng)力腐蝕和氫脆現(xiàn)象而導(dǎo)致桿體在該環(huán)境下的斷裂，因此新型耐蝕錨桿鋼的開發(fā)應(yīng)用可以更有效的保障礦井下的生產(chǎn)作業(yè)安全?，F(xiàn)有技術(shù)中往往追求桿體強(qiáng)度，而忽視了耐蝕性，因此在工程上應(yīng)用的500mpa級(jí)普通錨桿鋼僅僅為c、si、mn、v元素、未添加耐蝕性元素cr、ni、cu等，因此行業(yè)上應(yīng)用未能真正涉及一種含cr、ni、cu等耐蝕元素的耐蝕錨桿鋼材；其次添加高的cr、ni、cu等淬透性耐蝕元素的耐蝕錨桿鋼，使其材料塑性和韌性變差，即斷后伸長率和常溫沖擊吸收能量指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)使用要求的斷后伸長率a≥20％、kv2≥40j，從而造成材料基體本身截面脆斷的現(xiàn)象發(fā)生。
3、現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是：1)新型耐蝕礦用錨桿鋼是在普通錨桿鋼成分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上額外添加cr、ni、cu等耐蝕性淬透元素，雖有更高的強(qiáng)度，但塑性指標(biāo)(斷后伸長率)低于冶標(biāo)要求的≥20％，造成產(chǎn)品的不合格。2)該成分體系的耐蝕礦用錨桿鋼因加入了提高耐蝕性的淬透性元素，造成了沖擊韌性(沖擊吸收能量kv?2)的不合格，嚴(yán)重影響鋼材使用壽命。3)該成分體系的熱軋態(tài)耐蝕礦用錨桿鋼不合格，需要進(jìn)行額外熱處理，目前國內(nèi)外熱處理工藝尚未有研究，若熱處理工藝不當(dāng)，將直接導(dǎo)致耐蝕產(chǎn)品的力學(xué)性能或耐腐蝕性能的不合判廢。
4、cn105200315a-一種錨桿鋼及其生產(chǎn)方法，公開了一種錨桿鋼及其生產(chǎn)方法，所述錨桿鋼為熱軋圓鋼，其熱軋態(tài)rel≥450mpa，抗拉強(qiáng)度rm≥650mpa，延伸率a≥20％，所述錨桿鋼的組分及重量百分比含量為：c：0.20～0.26％，si：0.55～0.80％，mn：1.30～1.60％，p≤0.035％，s≤0.035％，v：0.08～0.12％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，也無法解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼及其熱處理方法，可保證耐蝕鋼材強(qiáng)度和塑韌性指標(biāo)滿足產(chǎn)品使用要求外，應(yīng)力裂紋敏感性也顯著降低，耐腐蝕性顯著提高。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為：c0.07-0.13％，si0.25～0.45％，mn0.80～1.00％，cr1.95～2.10％，ni?1.45～1.55％，cu0.20～0.35％，v0.070～0.085％，p≤0.035％，s≤0.015％，以及余量的fe和不可避免的雜質(zhì)。
3、其化學(xué)成分及重量百分比為：c0.07-0.12％，si0.27～0.35％，mn0.82～0.90％，cr1.96～2.04％，ni?1.45～1.50％，cu0.20～0.28％，v0.070～0.080％，p≤0.025％，s≤0.010％，以及余量的fe和不可避免的雜質(zhì)。
4、其材料對(duì)應(yīng)的熱軋態(tài)顯微組織為貝氏體+少量鐵素體，桿件規(guī)格為φ20mm～φ22mm；屈服強(qiáng)度rel為580～650mpa，抗拉強(qiáng)度rm為720-810mpa，斷后伸長率a在13～17％，20℃環(huán)境下沖擊吸收能kv2在22～40j。
5、其材料經(jīng)過熱處理后最終產(chǎn)品的退火態(tài)的顯微組織為球化體組織，桿件規(guī)格為φ20mm～φ22mm；屈服強(qiáng)度rel為530～570mpa，抗拉強(qiáng)度rm為700-740mpa，斷后伸長率a在20～25％，20℃環(huán)境下沖擊吸收能kv2在65～110j。
6、上述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，材料的冶煉工藝包括如下步驟：轉(zhuǎn)爐→lf精煉爐→連鑄→加熱爐→軋制→熱處理→收集入庫。
7、所述精煉lf爐工序，精煉脫氧造渣周期為50-55min，其中加入設(shè)定量的白灰、化渣劑渣泡沫渣、碳化硅、碳粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，軟吹氬攪拌時(shí)間≥10min。
8、所述連鑄工序中，澆注過程全程氬氣保護(hù)，中間包鋼液過熱度20-30℃，鑄坯進(jìn)矯直段的溫度提高至1000℃以上；所述的加熱爐工序中，鑄坯預(yù)熱段溫度800-1000℃、均熱段溫度為1110～1130℃，在爐加熱時(shí)間保持60min后出爐開軋。
9、所述軋制工序中，經(jīng)對(duì)紅熱鑄坯表面除磷，開軋溫度為1020～1050℃，終軋后上冷床開始空冷溫度在935～960℃，其熱軋態(tài)鋼材的組織為鐵素體+貝氏體+馬氏體。
10、材料的熱處理工藝包括如下步驟：1)將按上述冶煉軋制步驟生產(chǎn)的熱軋態(tài)錨桿鋼材裝入退火爐中進(jìn)行熱處理；2)將鋼材加熱至770c～820℃，升溫速度≦90℃/h，保溫時(shí)間1h～2h；3)保溫結(jié)束隨后將耐蝕錨桿鋼mg500scc直接出爐空冷。
11、錨桿鋼材升溫速度為40～60℃/h，保溫時(shí)間為1.2h～1.4h，保溫溫度為790～810℃。
12、上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果，可保證耐蝕鋼材強(qiáng)度和塑韌性指標(biāo)滿足產(chǎn)品使用要求外，應(yīng)力裂紋敏感性也顯著降低，耐腐蝕性顯著提高。
1.一種500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼，其特征在于，其化學(xué)成分及重量百分比為：c0.07-0.13％，si0.25～0.45％，mn0.80～1.00％，cr1.95～2.10％，ni?1.45～1.55％，cu0.20～0.35％，v0.070～0.085％，p≤0.035％，s≤0.015％，以及余量的fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼，其特征在于，其化學(xué)成分及重量百分比為：c0.07-0.12％，si0.27～0.35％，mn0.82～0.90％，cr1.96～2.04％，ni?1.45～1.50％，cu0.20～0.28％，v0.070～0.080％，p≤0.025％，s≤0.010％，以及余量的fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼，其特征在于，其材料對(duì)應(yīng)的熱軋態(tài)顯微組織為貝氏體+少量鐵素體，桿件規(guī)格為φ20mm～φ22mm；屈服強(qiáng)度rel為580～650mpa，抗拉強(qiáng)度rm為720-810mpa，斷后伸長率a在13～17％，20℃環(huán)境下沖擊吸收能kv2在22～40j。
4.如權(quán)利要求3所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼，其特征在于，其材料經(jīng)過熱處理后最終產(chǎn)品的退火態(tài)的顯微組織為球化體組織，桿件規(guī)格為φ20mm～φ22mm；屈服強(qiáng)度rel為530～570mpa，抗拉強(qiáng)度rm為700-740mpa，斷后伸長率a在20～25％，20℃環(huán)境下沖擊吸收能kv2在65～110j。
5.如權(quán)利要求1～4任一所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，材料的冶煉工藝包括如下步驟：轉(zhuǎn)爐→lf精煉爐→連鑄→加熱爐→軋制→熱處理→收集入庫。
6.如權(quán)利要求5所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，所述精煉lf爐工序，精煉脫氧造渣周期為50-55min，其中加入設(shè)定量的白灰、化渣劑渣泡沫渣、碳化硅、碳粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，軟吹氬攪拌時(shí)間≥10min。
7.如權(quán)利要求6所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，所述連鑄工序中，澆注過程全程氬氣保護(hù)，中間包鋼液過熱度20-30℃，鑄坯進(jìn)矯直段的溫度提高至1000℃以上；所述的加熱爐工序中，鑄坯預(yù)熱段溫度800-1000℃、均熱段溫度為1110～1130℃，在爐加熱時(shí)間保持60min后出爐開軋。
8.如權(quán)利要求7所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，所述軋制工序中，經(jīng)對(duì)紅熱鑄坯表面除磷，開軋溫度為1020～1050℃，終軋后上冷床開始空冷溫度在935～960℃，其熱軋態(tài)鋼材的組織為鐵素體+貝氏體+馬氏體。
9.如權(quán)利要求8所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，材料的熱處理工藝包括如下步驟：1)將按上述冶煉軋制步驟生產(chǎn)的熱軋態(tài)錨桿鋼材裝入退火爐中進(jìn)行熱處理；2)將鋼材加熱至770c～820℃，升溫速度≦90℃/h，保溫時(shí)間1h～2h；3)保溫結(jié)束隨后將耐蝕錨桿鋼mg500scc直接出爐空冷。
10.如權(quán)利要求9所述的500mpa級(jí)新型耐蝕錨桿鋼的熱處理方法，其特征在于，錨桿鋼材升溫速度為40～60℃/h，保溫時(shí)間為1.2h～1.4h，保溫溫度為790～810℃。