本发明属于低温抗震钢筋，具体涉及一种超高锰500mpa级低温抗震钢筋及其生产方法。
背景技术：
1、低温钢筋主要应用于各种低温储罐钢筋混凝土结构，对储罐起支撑、加固，当储罐低温液体泄漏时起保护作用，平时不直接与低温液体接触。-165℃低温钢筋用于液化天然气储罐外层钢筋混凝土结构。
2、低温钢多为ni系低温钢(ni含量0.5％～9％)，依靠ni固溶于钢中改善钢的低温韧性，目前，国内-165℃低温钢筋中的ni含量约在1.0％。如中国专利cn103225044a公开的一种钒微合金化低温钢筋用钢及其轧制工艺、cn
3、110904390a公开的一种铌钒复合微合金化600mpa级低温钢筋用钢及其生产方法、cn 110669995 a公开的一种热轧超低温钢筋及其制备方法、cn 110923413a公开的一种钒微合金化600mpa级低温钢筋用钢及其生产方法。ni作为贵重金属，资源有限，ni系低温钢因添加了大量的ni元素成本一直居高不下，减少ni元素在低温钢中的使用显得非常必要。
4、超高锰奥氏体钢除了应用于耐磨钢、汽车板外，近年来有研究者尝试将超高锰奥氏体钢作为低温钢使用，以取代9ni钢、invar合金等昂贵金属材料，降低成本和扩大低温钢的使用范围。采用mn元素代替ni元素在低温钢中起到提高奥氏体低温稳定性的作用，不仅可以大大降低低温钢成本，mn元素的加入还可以提高n元素在奥氏体中的固溶度，使其具有更高的低温强度。
5、超高锰奥氏体钢室温下组织为奥氏体，在低温条件下拥有很高的韧性，低温环境下屈服强度高，可以作为结构材料在低温条件下使用。目前超高锰奥氏体钢逐步应用在板材上替代9ni钢、invar合金板材，但没有在螺纹钢上应用，因此开发超高锰500mpa级低温抗震钢筋非常有意义，可节约镍资源，降低生产成本，同时具有更高的安全性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种超高锰500mpa级低温抗震钢筋及其生产方法，用于液化天然气等-165℃～-196℃温度范围内任意温度下的储罐建设，性能较现有500mpa级-165℃低温钢筋更优，同时节约贵重合金镍的消耗，成本更低。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
3、一种超高锰500mpa级低温抗震钢筋，所述超高锰500mpa级低温抗震钢筋的化学成分及重量百分比为：c 0.45％～0.55％、si 0.20％～0.60％、mn 21.0％～24.0％、v0.07％～0.13％、nb 0.01％～0.03％、alt 0.02％～0.05％、n 0.015～0.025％、p≤0.015％、s≤0.005％、o≤0.0020％、h≤0.0002％，其余为fe和其它不可避免的杂质；其中，33.5c％+mn％≥35，33.5c％-mn％≤0，3.3≤v/n≤6.0。
4、所述超高锰500mpa级低温抗震钢筋的金相组织为奥氏体。
5、所述超高锰500mpa级低温抗震钢筋的屈服强度rel≥500mpa，抗拉强度rm≥650mpa，强屈比rm/rel≥1.30，断后伸长率a≥45.0％，最大力总延伸率agt≥40.0％。
6、所述超高锰500mpa级低温抗震钢筋-165℃下的屈服强度rel≥780mpa，无缺口最大力总延伸率agt≥29.0％，缺口最大力总延伸率agt≥10.0％，缺口灵敏性指数nsr≥1。其中，nsr＝缺口试样的抗拉强度rm/无缺口试样的屈服强度rel。
7、所述超高锰500mpa级低温抗震钢筋-196℃下的屈服强度rel≥830mpa，无缺口最大力总延伸率agt≥26.0％，缺口最大力总延伸率agt≥8.5％，缺口灵敏性指数nsr≥1。
8、本发明还提供了所述超高锰500mpa级低温抗震钢筋的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：冶炼→lf精炼→vd真空脱气→连铸→加热→棒材轧制→控冷；
9、lf精炼步骤中，精炼渣碱度3-6，白渣时间≥15分钟；
10、vd真空脱气步骤中，真空度67pa保持时间≥10分钟；
11、所述加热步骤中，加热温度控制在1150～1200℃，加热时间≥90分钟，其中均热时间≥25min；
12、所述控冷步骤中，上冷床温度1000～1050℃。
13、所述冶炼步骤中，高碳锰铁和中碳锰铁合金在中频炉中冶炼，铁水和废钢在转炉中冶炼，转炉冶炼钢水与中频炉熔化的合金溶液勾兑混合后至lf炉中精炼。
14、进一步地，合金溶液中，锰的百分含量为77～78.0％，碳百分含量为0.5～0.60％；转炉终点c百分含量≤0.10％，p百分含量≤0.010％。
15、所述连铸步骤中，采用全程保护浇铸，结晶器冷却水流量105～120m3/h，二次冷却比水量0.50～0.65l/kg，拉速1.9～2.3m/min。
16、所述棒材轧制步骤中，开轧温度1100～1150℃，精轧温度1020～1080℃。
17、本发明提供的超高锰500mpa级低温抗震钢筋中，各成分的作用及控制如下：
18、c和mn：碳对超高锰钢的力学性能有显著影响。碳在超高锰钢中有固溶强化和促进单相奥氏体组织形成的作用。热轧时，碳含量越高，钢的强度在一定的范围内越高，硬度随碳含量的增加也不断提高。锰是稳定奥氏体的主要元素，锰和碳都能使奥氏体的稳定性提高。当锰含量小于8％时，不能获得全部的奥氏体和铁素体组织。在钢中碳含量一定时，随着锰含量的增加钢的组织逐渐由珠光体型变为马氏体型并进一步转为奥氏体型。
19、钢中碳和锰应满足一定配比关系，常温下可获得稳定的奥氏体组织。碳元素和锰元素的含量应满足：33.5c％+mn％≥35且33.5c％-mn％≤0。如果33.5c％+mn％<35，铁磁性相a马氏体结构将会形成，主要是因为奥氏体结构的稳定性不能得到保证，从而使得组织中的奥氏体得不到需要的量。如果33.5c-mn>0，主要是因为当c含量过于高时，碳化物极易在奥氏体晶界周围形成，从而使得一些物理性能急剧恶化。因此，c和mn含量必须按一定的范围要求控制，如果不能按其控制，则会使得奥氏体含量不足和碳化物形成。因而c含量在0.45％～0.55％。mn含量在21.0％～24.0％。
20、si：si是钢中主要的脱氧元素，且作为固溶体硬化元素有助于强度的提高，随硅含量增加，轧态晶界碳化物量增多变粗，碳化物溶解后，晶界残存显微疏松，容易形成显微裂纹源。硅在超高锰钢中可以固溶于奥氏体，起到固溶强化的作用。同时硅又改变碳在奥氏体中的溶解度。因此控制si含量为0.20％～0.60％。
21、v：钢中加钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。v与钢中的n、c元素形成v(c,n)析出相，具有较强的析出强化作用，在相变过程中v的扩散受到抑制，导致大量v固溶在钢中，固溶的v可显著抑制相变过程中c的扩散，可起到细化晶粒作用，提高钢的强度。v含量过高成本较高，因此，v含量控制在0.07％～0.13％。
22、nb：nb元素能够明显地细化奥氏体晶粒，晶粒细化不仅能提高钢材的强韧性，同时可改善高强度钢耐延迟断裂性能。nb含量不能太高，太高的nb会促进贝氏体转变，导致贝氏体含量增加，降低钢的塑性。因此，nb的范围控制在0.01％～0.03％。
23、alt：alt是较强脱氧元素，同时提高钢的抗氧化性能，alt元素还能细化奥氏体晶粒，提高耐延迟断裂性能。另外本发明添加较高alt元素，与氮结合形成aln，减少位错的钉扎效应，同时提高冲击韧性。alt含量控制在0.02％～0.05％。
24、s和p：s、p等杂质元素在晶界处偏聚，将使耐延迟断裂性能大大降低。s元素形成mns夹杂和在晶界偏析，从而增加钢的延迟断裂敏感性，因而控制钢中较低的硫含量。
25、超高锰钢中的磷元素是常见的有害元素，磷的偏析与钢中碳含量有着直接的关系，奥氏体中的碳含量越高，磷的溶解度就会越低，从而越发容易在凝固后以磷共晶的形式析出。由于磷的偏析较为严重，很容易在钢中局部地方富集形成高磷含量的磷共晶组织。当钢中含有较多的磷时还会对其他元素造成影响，例如碳、锰元素偏析程度的升高。因而p、s含量控制在s≤0.005％、p≤0.015％。
26、n：在凝固过程中，超高锰钢中的v、n可形成vn和v(c，n)，并成为非自发结晶核心，细化铸态组织晶粒。同时在晶界析出的vn和v(c，n)质点在加热过程中，可抑制超高锰钢晶粒长大，使超高锰钢的晶粒度显著提升，进而提高超高锰钢强度和韧性。钢中n含量与v含量存在一定的匹配关系，可以充分发挥v的微合金化效果，因而n控制在0.015～0.025％。
27、o：氧在钢中形成各种氧化物夹杂。在应力的作用下，在这些氧化物夹杂处容易产生应力集中，导致微裂纹的萌生，从而恶化钢的力学性能特别是韧性和抗疲劳性能。因此，在冶金生产中须采取措施尽可能降低其含量控制t.o≤0.0020％；
28、h：h元素在钢中的危害主要表现为引起“氢脆”，“白点”以及点状偏析、静载疲劳断裂等严重缺陷，使钢的塑性下降，脆性增大，并且在低于极限强度的应力作用下造成钢结构或钢件的突然脆性断裂。因此，h含量控制在h≤0.0002％。
29、本发明采用v-n和nb复合微合金化方案，细化原始奥氏体晶粒尺寸，在提高强度的同时，还可以提高韧性，同时还可作为氢陷阱，抑制氢的扩散和使氢均匀分布，提高抗氢致延迟断裂性能，提高钢筋低温性能；并充分利用固溶v在奥氏体中抑制c扩散作用来细化奥氏体铁素体尺寸，从而保证高的强韧性和高的强屈比。为获得细晶奥氏体组织，化学成分需满足3.3≤v/n≤6.0。
30、为获得常温下稳定的奥氏体组织，本发明采取超高锰成分设计，合理的c和mn匹配，结合热轧螺纹钢轧制工艺，选择合适的微合金化方案，以及轧制加热、控轧控冷工艺，生产出500mpa级常温下为奥氏体组织的低温抗震钢筋，其具有良好的室温和-165℃～-196℃温度范围内任一温度下的低温性能。
31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32、本发明提供的超高锰500mpa级低温抗震钢筋常温下显微组织为奥氏体，其常温力学性能：屈服强度rel≥500mpa，抗拉强度rm≥650mpa，强屈比rm/rel≥1.30，断后伸长率a≥45.0％，最大力总延伸率agt≥40.0％。-165℃～-196℃温度范围内低温力学性能：-165℃下的屈服强度rel≥780mpa，无缺口最大力总延伸率agt≥29.0％，缺口最大力总延伸率agt≥10.0％，缺口灵敏性指数nsr≥1；-196℃下的屈服强度rel≥830mpa，无缺口最大力总延伸率agt≥26.0％，缺口最大力总延伸率agt≥8.5％，缺口灵敏性指数nsr≥1，有良好的强度和塑韧性，同时具有-165℃～-196℃范围内任一低温下较低的缺口敏感性。