ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОДКАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОГО АРМАТУРНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2010 года по МПК C21D8/08 C22C38/12 C22C38/24 C22C38/46 

Описание патента на изобретение RU2399682C1

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве подката для получения холоднодеформированного арматурного периодического профиля.

Для производства арматурного периодического профиля используют как углеродистую, так и низколегированную сталь. Особенности сталей описаны, например, в ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия».

Известна легированная сталь, содержащая хром, титан и ванадий, которая дополнительно содержит алюминий, что повышает износостойкость при ударноабразивном изнашивании (см. а.с. СССР №969779 кл. С22С 38/38, опубл. В БИ №40, 1982 г.).

Недостатком этой стали является низкая пластичность.

Известна сталь 40Х, описанная в ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, алюминий и железо и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Углерод 0,36…0,44 Марганец 0,50…0,80 Кремний 0,17…0,37 Фосфор не более 0,035 Сера не более 0,035 Хром 0,80…1,10 Никель не более 0,30 Медь не более 0,30 Алюминий не регламентирован Железо остальное.

Известная сталь не гарантирует получение арматурного периодического профиля с требуемыми прочностными и высокими пластическими свойствами.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является арматурная сталь, содержащая компоненты в соотношении, мас.%:

Углерод 0,8…1,3 Кремний 0,10…2,5 Марганец 0,25…2,0 Фосфор примесь Сера примесь Хром 0,05…2,0 Никель 0,05…1,0 Медь 0,05…1,0 Алюминий не более 0,05 Кальций 0,0005…0,005 Ванадий 0,002…0,5 Титан 0,005…0,05 Ниобий 0,005…0,1 Молибден 0,05…0,50 Вольфрам 0,0005…0,01 Железо остальное.

(патент Японии №2002-069581 от 08.03.2002 г.; заявка №2000-270635 от 06.09.2000 г.).

Недостатком ближайшего аналога является увеличенное содержание хрупких силикатов из-за большого содержания кремния, что в последствии приводит к недостаточной пластичности холоднокатаного арматурного профиля, кроме того в готовой продукции не достигается требуемое сочетание пластичности и прочности.

Технической задачей изобретения является обеспечение заданных прочностных свойств (σ в), а именно в пределах от 1130 до 1220 Н/мм2, при сохранении высоких пластических свойств (ψ), а именно не менее 20% готовой продукции - холоднодеформированного арматурного периодического профиля.

Поставленная техническая задача решается тем, что в составе высокоуглеродистой стали для производства подката для получения холодно-деформированного арматурного периодического профиля для железобетонных изделий, содержащей углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, алюминий, кальций, ванадий и железо, в отличие от ближайшего аналога дополнительно содержится азот при следующем содержании компонентов, мас.%:

Углерод 0,80…0,85 Марганец 0,50…0,80 Кремний не более 0,10 Фосфор не более 0,020 Сера не более 0,015 Хром 0,20…0,30 Никель не более 0,10 Медь не более 0,10 Алюминий 0,010…0,025 Кальций 0,0001…0,005 Ванадий 0,060…0,080 Азот не более 0,008 Железо остальное,

при этом отношении содержания углерода к содержанию ванадия составляет не менее 10,5, а отношение содержания азота к суммарному содержанию алюминия и кальция составляет не менее 0,13.

Все выше указанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания всех ее компонентов, в результате этого достигается требуемый интервал прочностных свойств стали при сохранении высоких пластических характеристик, что особенно важно при производстве высокоуглеродистого стабилизированного арматурного периодического профиля (арматурной проволоки). При этом отношение содержания углерода (С) к содержанию ванадия (V) и отношение содержания азота (N) к суммарному содержанию алюминия (Al) и кальция (Са) должны быть не более 10,5 и 0,13 соответственно.

При вводе кальция в металл он испаряется и в виде пузырьков всплывает на поверхность жидкого металла. За счет низкой активности кислорода кальций реагирует с серой и выделяется в виде сульфидов кальция. Также кальций реагирует с алюминием и продуктами первичного раскисления с образованием жидких алюминатов кальция, что улучшает условия разливаемости металла. Таким образом, кальций позволяет уменьшить количество включений глинозема и сульфидов марганца. Введение в металл кальция позволяет изменить морфологию образующихся неметаллических включений, переводя ее из «опасной» в более благоприятную, глобулярную, и очистить границы зерен от карбонитридов.

Помимо снижения загрязненности металла неметаллическими включениями введение в сталь кальция позволяет обеспечить ее глубокое раскисление и увеличить усвоение легирующих компонентов и получить требуемые прочностные свойства.

Алюминий способствует получению мелкодисперсной структуры металла, а следовательно позволяет обеспечить требуемое значение предела прочности.

Хром и ванадий относятся к элементам, которые в значительной степени упрочняют матрицу стали, за счет атомов внедрения и избыточных карбидов, выделяющихся в металле после прокатки, поэтому сталь с предлагаемым содержанием хрома и ванадия имеет повышенное упрочнение, что позволяет обеспечить предел прочности (σ в) не менее 1130 Н/мм2 и необходимое относительное суждение (ψ)- не менее 20%.

Относительно высокое содержание марганца в стали позволяет получать требуемый предел прочности, а ограничение по содержанию никеля и меди позволяет получать относительное сужение, т.к. никель и медь снижают пластичные свойства.

При отношении содержания углерода к содержанию ванадия - C/V менее 10,5 образуется недостаточное количество избыточных карбидов, а при отношении содержания азота к суммарному содержанию алюминия и кальция - N/(Al+Ca) менее 0,13, приводит к повышенному содержанию неметаллических включений, в результате чего полученная готовая продукция из такой стали не соответствует требуемому интервалу предела прочности и уровню пластических свойств относительного сужения.

Ограничение по содержанию кремния до 0,1% позволяет снизить содержание хрупких силикатов, а также при следующей холодной деформации избежать резкого снижения пластических свойств (в связи с тем, что более высокое содержание кремния препятствует движению дислокации). За счет эвтектоидного состава и микролегирования хромом, алюминием и ванадием обеспечивается наряду с высокой пластичностью необходимая прочность. Это обеспечивается при получении отношений C/V не менее 10,5 и N/(Al+Ca) не менее 0,13.

В электросталеплавильных печах была выплавлена серия плавок с заявляемым химическим составом (см. таблицу). После непрерывной разливки сортовые литые заготовки прокатывали на стане 170, а в дальнейшем полученные прокаткой заготовки перерабатывали в высокопрочную холодно-деформированную арматуру периодического профиля для железобетонных изделий, которая подвергалась механическим испытаниям, результаты которых представлены в таблице.

Выплавленные составы стали даны в таблице, приведенной ниже.

Наилучшие результаты выход годного проката в пределах 99,1…99,6% после испытаний на механические свойства (предел прочности и относительное сужение) получены при использовании предлагаемой стали - примеры 1-5 в таблице.

Отклонения от заявляемого химического состава приводят к получению брака по механическим свойствам - (σ в) либо ниже 1130 Н/мм2, либо выше 1220 Н/мм2, а относительное сужение более 20%.

Так, при содержании в стали (мас.%) Al<0,010; С<0,80; Mn<0.50; Si>0,10; Cr<0,20; Ca<0,0001; V<0,06 и при рекомендуемом содержании остальных компонентов не удалось получить требуемый уровень предела прочности в соответствии с нормативной технической документацией: 1130÷1220 Н/мм2 и пластичности (см. таблицу).

Содержание в стали (мас.%) А1>0,025; С>0,85; Mn>0,80; Cr>0,30; Si>0,10 V>0,80 и Ca>0,005, а также повышенное содержании S, P, Ni, Cu, N соответственно больше 0,015; 0,020; 0,10; 0,10 и 0,008 не позволяет получить требуемые прочностные свойства при сохранении необходимой пластичности (см. таблицу).

Использование предлагаемого изобретения при производстве подката для получения холоднодеформированного арматурного периодического профиля для железобетонных изделий позволило комбинату получить дополнительную прибыль.

Похожие патенты RU2399682C1

название год авторы номер документа
ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОДКАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОГО АРМАТУРНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 2011
  • Шиляев Павел Владимирович
  • Сарычев Борис Александрович
  • Симаков Юрий Владимирович
  • Ивин Юрий Александрович
  • Дзюба Антон Юрьевич
  • Павлов Владимир Викторович
RU2479665C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ 2018
  • Мельников Сергей Сергеевич
  • Троицкий Юрий Андреевич
  • Лебедев Алексей Владимирович
  • Слабожанкин Александр Степанович
  • Старухин Игорь Николаевич
RU2695719C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРЫ 2020
  • Мухин Александр Алексеевич
  • Канаев Денис Петрович
  • Дрягун Эдуард Павлович
  • Носков Сергей Евгеньевич
  • Соколов Александр Алексеевич
  • Картунов Андрей Дмитриевич
  • Дегтярев Александр Виктороович
  • Ивин Юрий Александрович
  • Сычков Александр Борисович
RU2764045C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ 2013
  • Пряников Руслан Васильевич
  • Кузнецов Сергей Петрович
  • Слабожанкин Александр Степанович
  • Старухин Игорь Николаевич
  • Лебедев Владимир Николаевич
  • Морозков Андрей Викторович
RU2543045C1
ТЕПЛОСТОЙКАЯ СТАЛЬ 2011
  • Скоробогатых Владимир Николаевич
  • Дегтярев Александр Федорович
  • Мирзоян Генрих Сергеевич
  • Тыкочинская Татьяна Васильевна
  • Дуб Владимир Семенович
  • Кригер Юрий Николаевич
  • Тарараксин Геннадий Константинович
  • Козьминский Александр Николаевич
  • Дудка Григорий Анатольевич
  • Немыкина Татьяна Ивановна
  • Егорова Марина Александровна
  • Матыцин Николай Федотович
RU2441092C1
ТЕПЛОСТОЙКАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ ИЗЛОЖНИЦ 2012
  • Володин Алексей Михайлович
  • Сорокин Владислав Алексеевич
  • Дегтярев Александр Федорович
  • Мирзоян Генрих Сергеевич
RU2494167C1
НИЗКОУГЛЕРОДИСТАЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГО ГОРЯЧЕКАТАНОГО СОРТОВОГО И ФАСОННОГО ПРОКАТА 2012
  • Новицкий Руслан Витальевич
  • Симаков Юрий Владимирович
  • Назаров Дмитрий Вячеславович
  • Павлов Владимир Викторович
  • Крюкова Наталья Викторовна
RU2495148C1
СТАЛЬ 1999
  • Трынкин А.Р.
  • Теплоухов Г.М.
  • Козырев Н.А.
  • Тырышкин Ю.П.
  • Тарасова Г.Н.
  • Шерстнев Г.А.
RU2154693C1
СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2012
  • Новицкий Руслан Витальевич
  • Шестаков Иван Анатольевич
  • Ивин Юрий Александрович
  • Дзюба Антон Юрьевич
  • Павлов Владимир Викторович
RU2506339C1
ВЫСОКОПРОЧНАЯ ИЗНОСОСТОЙКАЯ СТАЛЬ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН (ВАРИАНТЫ) 2015
  • Хлусова Елена Игоревна
  • Голосиенко Сергей Анатольевич
  • Рябов Вячеслав Викторович
  • Сошина Татьяна Викторовна
  • Зисман Александр Абрамович
  • Орлов Виктор Валерьевич
  • Беляев Виталий Анатольевич
  • Шумилов Евгений Алексеевич
RU2606825C1

Реферат патента 2010 года ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОДКАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОГО АРМАТУРНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве подката для получения холоднодеформированного арматурного периодического профиля. Для обеспечения заданных прочностных свойств, при сохранении высоких пластических свойств, сталь содержит, мас.%: углерод - 0,80-0,85, марганец - 0,50-0,80, кремний - не более 0,10, фосфор - не более 0,020, сера - не более 0,015, хром - 0,20-0,30, никель - не более 0,10, медь - не более 0,10, алюминий - 0,010-0,025, кальций - 0,0001-0,005, ванадий - 0,060-0,080, азот - не более 0,008, железо - остальное, при этом отношение содержания углерода к содержанию ванадия составляет не менее 10,5, а отношение содержания азота к суммарному содержанию алюминия и кальция составляет не менее 0,13. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 399 682 C1

Высокоуглеродистая сталь для производства подката для получения холоднодеформированного арматурного периодического профиля для железобетонных изделий, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, алюминий, кальций, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,80-0,85 марганец 0,50-0,80 кремний не более 0,10 фосфор не более 0,020 сера не более 0,015 хром 0,20-0,30 никель не более 0,10 медь не более 0,10 алюминий 0,010-0,025 кальций 0,0001-0,005 ванадий 0,060-0,080 азот не более 0,008 железо остальное


при этом отношение содержания углерода к содержанию ванадия составляет не менее 10,5, а отношение содержания азота к суммарному содержанию алюминия и кальция составляет не менее 0,13.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2399682C1

JP 2002069581 A, 08.03.2002
JP 2002069582 A, 08.03.2002
СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2005
  • Криночкин Эдуард Викторович
  • Карпов Анатолий Александрович
  • Филипьев Сергей Николаевич
  • Наумов Николай Викторович
  • Васин Евгений Александрович
  • Решетников Виктор Анатольевич
  • Щербаков Станислав Андреевич
  • Губанов Владимир Егорович
  • Цикарев Юрий Михайлович
  • Александров Евгений Борисович
RU2303646C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АРМАТУРНОГО ПРОФИЛЯ 2007
  • Луценко Андрей Николаевич
  • Монид Владимир Анатольевич
  • Бенедечук Игорь Борисович
  • Федоричев Юрий Викторович
  • Никифоров Владислав Васильевич
  • Водовозова Галина Сергеевна
  • Горелик Павел Борисович
  • Копытова Наталья Владимировна
  • Трайно Александр Иванович
RU2346991C2

RU 2 399 682 C1

Авторы

Тахаутдинов Рафкат Спартакович

Федонин Олег Владимирович

Бодяев Юрий Алексеевич

Николаев Олег Анатольевич

Даты

2010-09-20Публикация

2009-12-09Подача