Способ изготовления арматурной стали

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству стальной высокопрочной проволочной арматуры, производимой методом холодного волочения и термомеханической обработки. Для получения прочности не менее 1700 Н/мм2, условного предела текучести не менее 1550 Н/мм2 и относительного удлинения при разрыве не менее 7,5% способ включает выплавку стали заданного химического состава при суммарном содержании Cr+Ni+Cu+Mn≤1,4 и соотношении Al/V в пределах менее 0,09, прокатку в катанку, термическую обработку катанки путем нагрева в печи до температуры 900-940°С с последующей изотермической закалкой в течение 85-110 секунд в расплаве свинца при температуре 530-560°С и окончательным охлаждением водой, травление, холодное волочение катанки с суммарной степенью обжатия 60-65%.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно, к производству стальной высокопрочной проволочной арматуры, производимой методом холодного волочения и с предварительным получением необходимой микроструктуры методом термомеханической обработки.

Известен способ производства стальной высокопрочной наноструктурированной арматуры, включающий выплавку стали, прокатку в катанку, термическую обработку катанки, травление, холодное волочение, нанесение периодического профиля, термомеханическую обработку и порезку арматуры на мерную длину. Выплавляют сталь следующего химического состава, (масса %): углерод от 0,77 до 0,85; марганец от 0,50 до 0,80; кремний от 0,20 до 0,37; сера от 0,016 до 0,020; фосфор от 0,016 до 0,025; хром не более 0,10; никель не более 0,10; медь не более 0,10; алюминий от 0,01 до 0,03; бор от 0,001 до 0,003; железо - остальное, в которой поддерживают суммарное содержание Хром плюс никель плюс медь меньше 0,14 (Cr+Ni+Cu<0,14), а соотношение алюминия к бору (Al/В) в пределах 10-20, термическую обработку катанки осуществляют путем нагрева в печи до температуры 900-940°С (градусов Цельсия) с последующей изотермической закалкой в течение 85-110 секунд в расплаве свинца при температуре 530-560°С (градусов Цельсия) и окончательным охлаждением водой, а волочение катанки производят с суммарной степенью обжатия 57-62%.

Выбранные пределы содержания углерода (0,77-0,85%) в сочетании с марганцем (0,50-0,80%), хромом, никелем и медью (до 0,10 каждого, но при соотношении хром плюс никель плюс медь меньше 0,14 (Cr+Ni+Cu<0,14) при введении алюминия и бора в сталь позволят измельчать микроструктуру стали при ее термообработке. Соотношение содержания алюминия к бору (Al/В) в пределах 10-20 обеспечивает в конечном продукте - холодно деформированной высокопрочной арматуре - прочность не менее 1570 Н/мм2, условный предел текучести не менее 1400 Н/мм и относительное удлинение при разрыве не менее 6% (RU, патент на изобретение №2471004 от 16.12.2011, класс МПК: C2D 8/08, C21D 9/52, С22С 38/54, B82Y 40/00, В82В 3/00 опубликовано: 27.12.2012, бюл. №36).

Также известна сталь следующего химического состава, (масса %): углерод 0,75-0,81; марганец 0,60-0,80; кремний 0,20-0,37; сера 0,016-0,020; фосфор 0,016-0,025; хром 0,20-0,30; никель не более 0,10; медь не более 0,10; алюминий не более 0,005; бор 0,001-0,003; железо - остальное, в которой поддерживают суммарное содержание хром плюс никель плюс медь меньше 0,50 (Cr+Ni+Cu<0,50), соотношение алюминия к бору (Al/В) в пределах 5,00-1,65, а соотношение хрома к бору (Cr/В) 100-200. Введение хрома в соотношение 100-200 к бору позволяет увеличить прочность арматурной стали до 1700 Н/мм2, а условный предел текучести не менее 1450 Н/мм2 (RU, патент на изобретение №2543045 от 27.11.2013, класс МПК: C21D 8/08 (2006.01); C21D 9/52 (2006.01); С22С 38/54 (2006.01) опубликовано: 27.02.2015, бюл. №6).

При дальнейшем применении арматурной стали в железобетонных конструкциях с тяжелым бетоном появилась необходимость не только в увеличении прочности, но и пластичности арматурной стали против выше указанных марок стали, прочность и пластичность которых оказалась недостаточной.

При использовании эвтектоидных углеродистых сталей, содержащих мелкодисперсный перлит (сорбит) не избежать незначительные области бейнитных включений. Размер карбидов в бейнитной структуре является важным фактором, определяющим ее прочность. С этой целью предлагается микролегирование ванадием, посредством введения которого образуются карбиды ванадия, которые в свою очередь становятся зародышами для образования зернистого перлита (сорбита) в последующем процессе патентирования горячекатаного круглого проката. Одновременно введение ванадия как легирующей добавки повышает пластичность стали.

Для получения необходимых свойств предлагается следующий химический состав стали (масс. %):

углерод 0,77-0,79
марганец 0,70-0,80
кремний 0,20-0,30
сера не более 0,010
фосфор не более 0,020
хром 0,15-0,30
никель не более 0,10
медь не более 0,20
алюминий не более 0,005
ванадий 0,06-0,08
азот не более 0,008
железо остальное

Суммарное содержание хром плюс никель плюс медь меньше 0,50 (Cr+Ni+Cu<0,50), соотношения алюминия к ванадию (Al/V) в пределах 0,063-0,083, а соотношение хрома к ванадию (Cr/V) 2,50-3,75. Введение ванадия как карбидообразующего элемента, способствует быстрому росту «зародышей» в виде карбидов ванадия (VC). Карбиды равномерно располагаются в сплаве, что способствует созданию мелкозернистой структуры стали и повышает прочностные параметры стали, а также ее вязкость, износостойкость, предотвращая структурный рост зерен стали при нагревании. При этом добавка ванадия дополнительно выполняет функцию раскислителя.

Термическую обработку катанки осуществляют путем нагрева в печи до температуры 900-940°С (градусов Цельсия) с последующей изотермической закалкой в течение 85-110 секунд в расплаве свинца при температуре 530-560°С (градусов Цельсия) и окончательным охлаждением водой, а волочение катанки производят с суммарной степенью обжатия 60-65%.

Выбранные пределы содержания углерода (0,77-0,79%) в сочетании с марганцем (0,50-0,80%), хромом, никелем до 0,10 и медью до 0,20 каждого, но при соотношении хром плюс никель плюс медь меньше 0,14 (Cr+Ni+Cu<0,14) при введении ванадия в сталь позволяет измельчать микроструктуру стали при ее термообработке. Соотношение содержания алюминия к ванадию (Al/V) в пределах менее 0,09 обеспечивает в конечном продукте холоднодеформированной высокопрочной арматуре - прочность не менее 1700 Н/мм2, условный предел текучести не менее 1550 Н/мм2 и относительное удлинение при разрыве не менее 7,5%.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в получении в холоднодеформированной высокопрочной арматуры прочностью не менее 1700 Н/мм2, условного предела текучести не менее 1550 Н/мм2 и относительного удлинения при разрыве не менее 7,5%.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления арматурной стали, включающем выплавку стали, прокатку в катанку, термическую обработку катанки, травление, холодное волочение, нанесение периодического профиля, термомеханическую обработку и порезку арматуры на мерную длину, выплавляют сталь следующего химического состава, (масс. %):

углерод 0,77-0,79
марганец 0,70-0,80
кремний 0,20-0,30
сера не более 0,010
фосфор не более 0,020
хром 0,15-0,30
никель не более 0,10
медь не более 0,20
алюминий не более 0,005
ванадий 0,06-0,08
азот не более 0,008
железо остальное,

массовая доля титана должна быть не более 0,005% при суммарном содержании хром плюс никель плюс медь плюс марганец меньше или равно 1,4 (Cr+Ni+Cu+Mn<1,4) и соотношении содержания алюминия к ванадию (Al/V) в пределах менее 0,09. Важным условием для исключения образования цементита (Fe3C) при выплавке стали является то, что содержание углерода не должно превышать 0,79%.

Термическую обработку катанки производят путем нагрева в печи до температуры 900-940°С (градусов Цельсия) с последующей изотермической закалкой в течение 85-110 секунд в расплаве свинца при температуре 530-560°С (градусов Цельсия) и окончательным охлаждением водой, а волочение катанки производят с суммарной степенью обжатия 60-65%. Изобретение позволит получить в холоднодеформированной высокопрочной арматуре прочность не менее 1700 Н/мм2, условный предел текучести не менее 1550 Н/мм2 и относительное удлинение при разрыве не менее 7,5%.

Пример осуществления способа изготовления арматурной стали.

По разработанному АО «БЭТ» химическому составу была выплавлена сталь в 180-тонной электропечи ОАО «ММК», обработана в агрегате «печь-ковш», разлита на МНЛЗ в заготовку сечением 150×150 мм и прокатана в катанку круглого сечения диаметром 15,5 мм на сортовом стане «170», имеющая следующий химический состав, (масс. %):

Углерод 0,790
Марганец 0,720
Кремний 0,247
Сера 0,001
Фосфор 0,005
Хром 0,220
Никель 0,033
Медь 0,041
Алюминий 0,003
Ванадий 0,062
Азот 0,008
Железо остальное

Соотношение хром плюс никель плюс медь плюс марганец (Cr+Ni+Cu+Mn) составило 1,014, а соотношение Al/V составило 0,048.

Внесенные изменения в химический состав, а именно микролегирование хромом, марганцем, ванадием и исключение алюминия при раскислении предлагаемой стали позволили получить условный предел текучести выше 1550 Н/мм2; временное сопротивление разрыву выше 1700 Н/мм2 и относительное удлинение при разрыве не ниже 7,5%.

Термообработанную катанку проволочили в проволоку диаметром 11-0,1 мм, после чего нанесли на ее поверхность трехсторонний периодический профиль с утяжкой, подвергли отпуску на линии стабилизации под натяжением при температуре 400°С (градусов Цельсия), охладили проточной водой и порезали на мерные длины. Механические испытания полученной стальной высокопрочной арматуры номинальным диаметром 9,6-0,1 мм показали следующие свойства:

временное сопротивление разрыву 1700-1740 Н/мм;

условный предел текучести 1570-1590 Н/мм2;

относительное удлинение при разрыве 7,5-8,0%;

твердость 41,5-43,0 HRC,

что полностью соответствует техническим требованиям, предъявляемым к высокопрочной стержневой холоднодеформированной арматуре периодического профиля диаметром 5 мм; 7,5 мм; 9,6 мм для армирования железобетонных шпал.

Способ изготовления стальной высокопрочной арматуры, включающий выплавку стали следующего химического состава, мас. %:

углерод 0,77-0,79
марганец 0,70-0,80
кремний 0,20-0,30
сера не более 0,010
фосфор не более 0,020
хром 0,15-0,30
никель не более 0,10
медь не более 0,20
алюминий не более 0,005
ванадий 0,060-0,080
азот не более 0,008
титан не более 0,005
железо остальное,

при суммарном содержании хрома, никеля, меди и марганца Cr+Ni+Cu+Mn ≤ 1,4, соотношении алюминия к ванадию Al/V менее 0,09, прокатку в катанку, термическую обработку катанки путем нагрева в печи до температуры 900-940°С с последующей изотермической закалкой в течении 85-110с в расплаве свинца при температуре 530-560°С и окончательным охлаждением водой, травление, холодное волочение с суммарной степенью обжатия 60-65%, нанесение периодического профиля, термомеханическую обработку и порезку арматуры на мерную длину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению нержавеющей стали мартенситно-аустенитного класса, предназначенной для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой в агрессивных кислых средах с высоким содержанием солей щелочных и щелочноземельных металлов, солей азотной и серной кислот, ионов хлора, сероводорода.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству проката толщиной до 50 мм. Для повышения прочностных свойств, ударной вязкости и твердости при сохранении достаточной пластичности предложено пять вариантов осуществления способа, при этом каждый из вариантов способа включает выплавку стали, содержащей, мас.%: углерод 0,18-0,28, кремний 0,20-0,70, марганец 0,50-1,60, фосфор не более 0,025, сера не более 0,010, никель 0,03-1,50, хром 0,03-1,00, медь 0,03-0,50, молибден 0,03-0,60, ниобий 0,01-0,08, титан 0,005-0,05, алюминий 0,035-0,08, кальций 0,001-0,01, азот не более 0,008, бор 0,001-0,005, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношения Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов в диапазоне температур 950-1200°С, многопроходную горячую прокатку, ускоренное охлаждение до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с и отпуск при 150-400°С, причем второй вариант способа охарактеризован режимом закалки, третий вариант - режимом прокатки, четвертый и пятый варианты - режимами прокатки и закалки.

Изобретение относится к области металлургии, к производству листового проката толщиной до 25 мм из низколегированной хладостойкой конструкционной стали для использования в судостроении, топливно-энергетическом комплексе.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки заготовки из аустенитного сплава, обеспечивающей подавление выделения сигма-фазы. Способ включает по меньшей мере один этап обработки, выбираемый из группы, состоящей из термомеханической обработки заготовки и охлаждения заготовки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов котлов и паропроводов, а также паровых турбин энергетических установок с рабочей температурой пара до 650°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к особохладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления оборудования, предназначенного для хранения и транспортировки сжиженного природного газа.

Изобретение относится к высокопрочной стальной полосе с отношением предела текучести к пределу прочности менее 0,85, используемой для изготовления механических конструкций, строительства мостов, архитектурных и инженерно-технических сооружений.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления сосудов высокого давления, применяемых для хранения сжатых газов (воздуха) в широком диапазоне температур, в том числе на Крайнем севере.

Сталь // 2672167
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых в машиностроении и станкостроении. Сталь содержит, мас.%: углерод 1,15-1,25; кремний 0,8-1,5; марганец 1,2-1,6; хром 22,0-25,0; никель 14,0-15,0; иттрий 0,1-0,15; неодим или празеодим 0,1-0,15; эрбий 0,1-0,15; молибден 0,4-0,6; тантал 0,2-0,4; фосфор 0,2-0,3; теллур 0,002-0,003; олово 0,002-0,003; барий 0,002-0,003; селен 0,002-0,003; железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей тепловых агрегатов, печей, металлургического оборудования.

Изобретение относится к области металлургии, в частности направлено на создание упрочненного арматурного проката для изготовления металлических сеток и каркасов для армирования железобетонных конструкций из низкоуглеродистой стали.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения стабильности и качественных показателей арматурного проката периодического профиля предложен способ производства упрочненного арматурного проката периодического профиля из низкоуглеродистой и легированной стали классов прочности 450-600 Н/мм2 диаметром 6-20 мм, включающий выплавку стали, содержащей углерод 0,16-0,35 мас.%, горячую прокатку с получением арматурной заготовки периодического профиля заданного размера, имеющей предел текучести не менее 0,75 и временное сопротивление разрыву не менее 0,95 от класса прочности готового арматурного проката, полное равномерное относительное удлинение при максимальной нагрузке не менее 8% при отношении временного сопротивления разрыва к пределу текучести не менее 1,2, смотку арматурной заготовки в мотки и последующее её холодное упрочнение путем знакопеременного изгибающего воздействия, которое осуществляют при протяжке арматурной заготовки через систему роликов с обеспечением накопления немонотонной деформации от растяжения, сжатия и изгиба до величины остаточной вытяжки 1,03-1,08.

Изобретение относится к повышению технического ресурса, выносливости и технологичности формирования винтовых соединений стальных машиностроительных и строительных конструкций.
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству стальной высокопрочной проволочной арматуры. Способ изготовления арматуры из стали включает выплавку стали, содержащей: мас.%: углерод 0,78-0,82, марганец 0,70-0,90, кремний 0,20-0,30, сера не более 0,010, фосфор не более 0,025, хром 0,20-0,30, никель не более 0,10, медь не более 0,10, алюминий не более 0,005, бор 0,0010-0,0030, азот не более 0,008, титан не более 0,005%, железо остальное, при этом поддерживают суммарное содержание Cr+Mn+Ni+Cu<1,4, а соотношение Al/B - в пределах <1,67.
Изобретение относится к металлургии, в частности к метизному производству, и может быть использовано при производстве из высокоуглеродистой стали проволоки больших диаметров, преимущественно 9-12 мм, предназначенной для изготовления, например, высокопрочной арматуры для железобетонных шпал.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве подката из высокоуглеродистой стали для изготовления холоднодеформированного арматурного периодического профиля.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству из стальных непрерывнолитых заготовок высокопрочных свариваемых арматурных профилей, используемых в качестве рабочей арматуры железобетонных конструкций при строительстве атомных электростанций в сейсмически активных районах.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству стальной высокопрочной арматуры. .

Изобретение относится к строительным железобетонным конструкциям и их армированию. .

Изобретение относится к области упрочнения, в частности, арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов в виде панелей, блоков, тротуарной плитки, фибробетона.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства трубных изделий волочением. Способ включает предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству стальной высокопрочной проволочной арматуры, производимой методом холодного волочения и термомеханической обработки. Для получения прочности не менее 1700 Нмм2, условного предела текучести не менее 1550 Нмм2 и относительного удлинения при разрыве не менее 7,5 способ включает выплавку стали заданного химического состава при суммарном содержании Cr+Ni+Cu+Mn≤1,4 и соотношении AlV в пределах менее 0,09, прокатку в катанку, термическую обработку катанки путем нагрева в печи до температуры 900-940°С с последующей изотермической закалкой в течение 85-110 секунд в расплаве свинца при температуре 530-560°С и окончательным охлаждением водой, травление, холодное волочение катанки с суммарной степенью обжатия 60-65.

Наверх