ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АРМАТУРНОГО ПРОКАТА Российский патент 2024 года по МПК C22C38/60 C22C38/44 C22C38/42 C21D8/08 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве арматурного проката с увеличенной коррозионной стойкостью при одновременном повышении класса прочности А550СК, предназначенного для армирования железобетонных конструкций.

Из уровня техники известно изобретение (RU2175359C1, 17.04.2000), которое относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении свариваемой горячекатаной стержневой арматуры класса А500С для железобетонных конструкций. Предложена арматурная горячекатаная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,16-0,24, марганец 0,60-0,95, кремний 0,50-0,90, ванадий 0,12-0,20, хром не более 0,20, никель не более 0,15, медь не более 0,10, железо остальное. Отношение временного сопротивления к пределу текучести стали составляет 1,25-1,40. Способ ее получения включает получение полупродукта из природно-легированного ванадиевого чугуна, выплавку стали в сталеплавильном агрегате, слив расплава стали в ковш, раскисление и легирование его ферросплавами. При этом плавку стали производят из твердого стального лома и жидкого полупродукта, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 3,2-3,7, марганец 0,03-0,1, кремний 0,03-0,1, ванадий 0,03-0,1, хром 0,03-0,1, фосфор не более 0,05, сера не более 0,05, железо остальное, обеспечивающего 14-58 мас.% ванадия в стали, а остальное количество ванадия вводят в виде силикованадия в ковш. Процесс раскисления и легирования стали в ковше проводят при одновременной продувке азотом.

Также известно изобретение (CN104204263A, 2014-12-10), которое предлагает стальную катанку/стальной стержень, обладающую превосходной способностью к холодной штамповке. Эта стальная катанка/стальной стержень имеет заданный состав химических компонентов в состоянии сразу после горячей прокатки, при этом глубина d (мм) от поверхности области поверхностного слоя, имеющей среднюю твердость HV0,2, составляет не менее чем на 20 выше средней твердости HV0,2 области от радиуса поперечного сечения (R)0,5 (мм) до центра; стальная структура области поверхностного слоя содержит феррит в количестве 10% или менее по отношению к площади, при этом остаток состоит из одного или нескольких типов стальной структуры из числа мартенсита, бейнита и перлита; стальная конструкция от радиуса поперечного сечения (R)0,5 (мм) до центра представляет собой ферритно-перлитную или ферритно-бейнитную стальную структуру; и шероховатость поверхности (Ra) в периферийном направлении после удаления прилипшей к поверхности окалины равна или меньше 4 мкм.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является изобретение (RU2478727C1, 02.03.2012) 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. Профиль получен из стали, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,03-0,50, марганец 0,95-2,25, кремний 0,15-0,70, ванадий не более 0,08, ниобий не более 0,08, железо и неизбежные примеси - остальное, и имеющей микроструктуру, состоящую из мартенсита отпуска, нижнего и верхнего бейнита, значение δ5≥12%, отношение σв/σт≥1,08, а суммарное содержание ванадия и ниобия составляет не менее 0,035%. Сталь может дополнительно содержать не более 0,08 мас.% молибдена и не более 0,08 мас.% титана, а в качестве примесей содержит серу не более 0,025, фосфор не более 0,025, хром не более 0,3, никель не более 0,3, медь не более 0,45. Диаметр арматурного профиля (d) связан со значением углеродного эквивалента (Сэ) следующим соотношением: 0,36≤Сэ≤0,60 при 10≤d≤18 мм, 0,40≤Сэ≤0,60 при 20≤d≤28 мм, 0,45≤Сэ≤0,60 при 32≤d≤40 мм, 0,48≤Сэ≤0,60 при 42≤d≤70 мм.

Недостатком данных технических решений является недостаточная стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка химического состава арматурного проката повышенного класса прочности и одновременно повышенной коррозионной стойкости.

Данная задача решается благодаря тому, что химический состав арматурного проката, характеризующийся тем, что содержит следующие элементы: углерод 0,18-0,24 мас.%; кремний 0,10-0,84 мас.%; марганец 0,42-1,30 мас.%; фосфор 0,016-0,025 мас.%; сера 0,011-0,023 мас.%; азот 0,007-0,011 мас.%; медь 0,18-0,27 мас.%; молибден 0,009-0,029 мас.%; хром 0,100-0,200 мас.%; никель 0,091-0,156 мас.%; мышьяк 0,005-0,021 мас.%; олово 0,008-0,019 мас.%; свинец 0,001-0,019 мас.%; железо остальное.

Техническим результатом является увеличение стойкости арматурной стали к коррозионному растрескиванию при одновременном повышении класса проката не менее 550 Н/мм². Дополнительным техническим результатом является экономический эффект, заключающийся в снижении расхода арматурной стали в сравнении с известным классом прочности 500 Н/мм² при полном сохранении требований надёжности, безопасности и долговечности железобетона.

В данном изобретении клеть – это основной конструктивный элемент прокатного стана, состоящий из двух станин, служащий опорой для прокатных валков с подшипниками или для шестеренных валков.

Трайб-аппарат – устройство, с помощью которого порошковая проволока вводится в состав расплава металла или сплава в процессе внепечной обработки.

Рольганг – устройство в виде ряда роликов, размещенных на станине для транспортирования металла к прокатному стану, подачи его в валки, приема из валков и передвижения между клетями стана, а также к вспомогательному или отделочному оборудованию.

Месдоза – «измерительная банка», часть динамометра, силоизмерительное устройство, как правило, основанное на использовании тензометрических или манометрических датчиков.

Металлический лом – это металлические изделия или металлические части изделий, зданий и сооружений, пришедшие в негодность и утратившие эксплуатационную ценность.

Изобретение поясняется фигурами 1-36, на которых представлены результаты исследований.

Способ получения стали с заявленным химическим составом включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка металлического лома для производства непрерывно литой заготовки (НЛЗ) для класса проката А550СК.

1.1. Металлический лом осматривается на наличие взрывоопасных веществ, крупногабаритный лом перерабатывается на пресс-ножницах и подвергается огневой резке.

1.2. Проработанный, отсортированный лом загружается в бадьи согласно схемам шихтовок и транспортируется в шахтную печь (ШП) для плавления.

2. Плавление металлического лома в дуговой шахтной печи (ШП) и получения полупродукта для НЛЗ класса проката А550СК.

2.1. Лом загружается в шахту для предварительного его нагрева за счет отходящих газов из ШП. Далее предварительно нагретый лом попадает из шахты непосредственно в рабочую зону печи для дальнейшего расплавления электрической дугой и энергии интенсификации плавки газом и кислородом.

2.2. Основные задачи при плавлении лома в ШП:

- Расплавление лома до жидкого состояния.

- Получение заданной температуры (1620-1650°С) металла перед выпуском плавки.

- Удаление фосфора, окисление углерода. Для удаления фосфора производятся присадки извести через бункерную эстакаду, для окисления углерода вдувается кислород при помощи четырех комбинированных газокислородных горелок.

Изначальный химический состав полупродукта для дальнейшей обработки, должен соответствовать следующим требованиям:

- углерод не более 0,11 мас.%;

- фосфор не более 0,020 мас.%.

К остальным элементам на данном этапе требований нет.

По достижению указанного содержания углерода и фосфора плавка выпускается в стальковш для дальнейшей обработки.

3. Обработка плавки на установке печь-ковш (УПК) и получение заданного для класса А550СК химического состава.

3.1. После получения в шахтной печи полупродукта, плавка выпускается из ШП в стальковш, который передается на установку печь-ковш (УПК).

Основные задачи на УПК:

3.2. Доведение металла по химическому составу согласно требованиям для класса проката А550СК по основным элементам: углерод, кремний, марганец (углерод 0,18-0,24 мас.%; кремний 0,10-0,84 мас.%; марганец 0,42-1,30 мас.%). Для корректировки указанных элементов отдаются материалы: ферросиликомарганец (МнС17), карбид кремния (SiC), ферросилиций (ФС65), углеродсодержащий материал.

3.3. Удаление серы до значения регламентировано для класса А550СК. Для удаления серы в стальковше производятся присадки извести и разжижителей на основе Al₂O₃ для обеспечения жидкоподвижности шлака.

3.4. Усреднение металла по химическому составу и температуре производится за счет перемешивания с аргоном.

3.5. Дуговым нагревом в стальковше корректируется температура металла в соответствии с условиями разлива, регламентированной для класса А550СК (табл.1-3).

Таблица 1 – Температура металла для профилей 6-18 мм

Разливка Согласно ТК1/1/13 В стальковше перед началом разливки:
- первая плавка в серии
- последующие плавки в серии 1579-1589 °С
1570-1580 °С В промежуточном ковше 1534-1544 °С

Таблица 2 – Температура металла для профилей 20-28 мм

Разливка Согласно ТК1/1/14 В стальковше перед началом разливки:
- первая плавка в серии
- последующие плавки в серии 1578-1588 °С
1569-1579 °С В промежуточном ковше 1533-1543 °С

Таблица 3 – Температура металла для профилей 32-40 мм

Разливка Согласно ТК1/1/15 В стальковше перед началом разливки:
- первая плавка в серии
- последующие плавки в серии 1576-1586 °С
1567-1577 °С В промежуточном ковше 1531-1541 °С

3.6. В конце обработки отдаётся кальцийсодержащая проволока для модификации неметаллических включений в сталеразливочный ковш при помощи трайб-аппарата.

3.7. В итоге химический состав стали включает в себя следующие химические элементы по ковшовой пробе, в мас.%:

Углерод 0,18-0,24 мас.%

Кремний 0,10-0,84 мас.%

Марганец 0,42-1,30 мас.%

Фосфор 0,016-0,025 мас.%

Сера 0,011-0,023 мас.%

Азот 0,007-0,011 мас.%

Медь 0,18-0,27 мас.%,

Молибден 0,009-0,029 мас.%,

Хром 0,100-0,200 мас.%

Никель 0,091-0,156 мас.%.

Мышьяк 0,005-0,021 мас.%;

Олово 0,008-0,019 мас.%;

Свинец 0,001-0,019 мас.%

Железо остальное

4. Разлив стали и получение непрерывно литой заготовки (НЛЗ) для класса А550СК.

4.1. После получения металла с заданным химическим составом и заданной температурой стальковш с жидким металлом передается на машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Главным процессом на МНЛЗ является кристаллизация жидкого металла в заготовку заданного квадрата и заданной длины.

4.2. Процесс происходит следующим образом. Из стальковша жидкая сталь поступает в промежуточный ковш, из которого металл распределяется по пяти ручьям. Жидкая сталь по каждому ручью непрерывно поступает в водоохлаждаемый медный кристаллизатор, который задает квадратную форму слитка 150х150мм. В кристаллизаторе затвердевает только слой металла, который контактирует с поверхностью кристаллизатора, образуя твёрдую корочку формирующегося слитка, при этом в середине слитка сохраняется жидкая фаза. Формирующийся слиток непрерывно вытягивается из кристаллизатора, далее слиток переходит в зону вторичного охлаждения, в которой происходит затвердевание слитка по всему сечению, за счет подачи воды на слиток через форсунки. В зоне вторичного охлаждения слиток затвердевает по всему сечению.

4.3. Сформированный слиток поступает на газорезку для резки на мерные длины согласно требования прокатного цеха для класса А550СК.

После порезки на мерные длины, заготовка транспортируется на шагающий холодильник, после чего заготовка транспортируется на склад.

5. Процесс изготовления стального проката:

5.1. Нагрев заготовок в нагревательной печи.

Перед подачей в нагревательную печь заготовки взвешиваются при помощи тензометрической системы взвешивания, укомплектованной месдозами, расположенной под подводящим рольгангом нагревательной печи.

Заготовки загружаются в печь боком и нагреваются до температуры прокатки 1070°С в нагревательной печи с шагающей балкой.

После нагрева до температуры прокатки заготовки выгружаются боком из нагревательной печи и подаются на прокатный стан при помощи рольганга.

На выходе из печи установлен окалиноломатель для снятия окалины водой под высоким давлением, предназначенную для снятия крупной окалины, образующейся на поверхности сортовых заготовок. Преимущество такой процедуры заключается в улучшении качества поверхности готовой продукции и в повышении срока службы калибров первых клетей.

5.2. Прокат на участке прокатного стана:

После гидросбива окалины, заготовка подается в прокатный стан. Производство сортового проката происходит в следующих группах клетей:

а) Черновая группа – шесть клетей кассетного типа с горизонтальным (№ 1, 3, 5 клети) и вертикальным расположение валков (№ 2, 4, 6 клети).

б) Промежуточная группа – шесть клетей кассетного типа с горизонтальным (№ 7, 9, 11 клети) и вертикальным (№ 8, 10, 12 клети) расположением валков.

в) Предчистовая/чистовая группа, состоящая из шести клетей кассетного типа. Клети № 13, 15, 17 с горизонтальным расположением валков. Клети № 14, 16 и 18 с переоборудуемым горизонтальным/вертикальным расположением валков для обеспечения наилучших условий режима прокатки всего прокатного сортамента.

г) Чистовая мелкосортная, состоящая из двух высокоскоростных 4 клетьевых блоков с V-образным расположением рабочих кассет.

Между черновой, промежуточной, чистовой группами клетей и высокоскоростными 4 клетьевыми блоками предусмотрена система регулировки минимального натяжения проката. На промежуточной группе между 10-11 клетью и между 11-12 клетью, а также между клетями чистовой группы используются устройства петлеобразования, для обеспечения прокатки с минимальным натяжением.

Круглый и арматурный прокат периодического профиля прокатывается с разрезанием на последних четырех предчистовых клетях.

На черновой и промежуточной группах клетей предусмотрена система регулировки натяжения проката, в то время как на чистовом стане используются устройства петлеобразования для обеспечения прокатки без натяжения, что позволяет обеспечить самонастройку с фактическими условиями прокатки.

В составе оборудования сортового стана 350/200 установлены автоматические ножницы:

а) Разрывные ножницы, установлены перед черновой группой клетей предназначены для аварийной порезки задаваемой заготовки;

б) CV1 кривошипные ножницы, установлены перед промежуточной группой клетей, предназначены для обрезки дефектной передней и задней части раската, а также для аварийной порезки раската;

в) CV2 летучие ножницы, установлены перед чистовой группой клетей, предназначены для обрезки дефектной передней и задней части раската, а также для аварийной порезки раската;

г) CV3 ножницы раскроя проката. Рациональный раскрой металла производится специализированной автоматизированной системой с учетом заданной мерной длины товарного проката. Резка на кратную длину задается и оптимизируется в соответствии с товарной длиной готовой продукции и с весом прокатываемого материала таким образом, чтобы на холодильник поступала продукция только кратной длины.

Заготовка, пластически деформируется между вращающимися приводными валками, где валки вращаются в противоположные стороны. Заготовка втягивается в валки за счет действия сил трения на контакте, при прохождении между валками толщина полосы уменьшается, а длина и ширина увеличиваются.

6. Охлаждение раската на трассе термоупрочнения.

На выходе из последней клети размещена закалочная камера линии термоупрочнения QTB.

Целью процесса термоупрочнения QTB является резкое улучшение механических свойств арматурного проката периодического профиля, в частности предела текучести, при использовании заготовок с недостаточным количеством в стали легирующих элементов. При применении процесса QTB для обычных углеродистых сталей, достигается такая характеристика, как текучесть, превосходящая микролегированные или низколегированные стали при низких производственных затратах.

Процесс термоупрочнения QTB – это процесс закалки и самоотпуска поверхности, осуществляемый непосредственно после прокатного стана.

Конструкция линии термоупрочнения QTB:

Линия термоупрочнения QTB состоит из камеры, внутри которой расположен ряд охлаждающих и сушильных элементов, охлаждающей средой является вода, подаваемая под высоким давлением, осушающей средой является сжатый воздух.

На данной трассе охлаждение раската происходит в водяных камерах (4 штуки). В каждой камере по 6 кулеров охлаждения и по 3 отсечки, две из которых водяные и одна воздушная. Кулер – это труба, в которую под высоким давлением поступает вода и сквозь которую проходит раскат, водяная отсечка – труба, в которую вода поступает против движения раската, не давая таким образом остаткам воды вытекать из водяной камеры вместе с раскатом, воздушная отсечка – труба, в которую подаётся воздух для снятия остатков воды с раската).

Размеры элементов сгруппированы по профилеразмерам проката, количество и размеры элементов меняются в зависимости от выпускаемого профилеразмера.

Камера термоупрочнения QTB установлена на передвижную тележку, с помощью которой линии охлаждения переводятся в положение прокатки или вместо них устанавливается подходящий обводной рольганг по оси прокатки в тех случаях, когда выпускаемый прокат не подвергается процессу термоупрочнения.

Процесс термоупрочнения QTB обеспечивает готовой продукции следующие характеристики:

- повышение свариваемости;

- повышение однородности;

- хорошая пластичность;

- высокий предел текучести;

- снижение расходов на сырье.

7. Охлаждение арматуры на участке холодильника.

Холодильник на шагающих рейках периодического действия предусмотрен для накопления и охлаждения проката, порезанного на кратную длину и поступающего с делительных ножниц.

Реечный холодильник перемещает прокат параллельно линии прокатки к перекладывающему устройству холодильника и рольгангу. На перекладывающем устройстве холодильника формируется однослойный пакет с заданным количеством штанг и затем этот пакет подводящим рольгангом ножниц холодной резки (далее – НХР) передается на НХР для порезки на мерные длины, согласно спецификации заказа.

Начальный участок холодильника укомплектован решетчатыми плитами, образующими ряд непрерывных пазов, которые обеспечивают прямолинейность проката до тех пор, пока его температура не понизится таким образом, чтобы исключить любую деформацию.

Холодильник оснащен приводным узлом с регулировкой скорости и многоручьевыми выравнивающими роликами.

Размер холодильника обеспечивает возможность стабильного и нужного охлаждения прокатного сортамента.

Автоматическое, упорядоченное формирование и снятие слоев прокатных заготовок на выходе из холодильника обеспечивается системой пошагового цепного подъемного устройства, оснащенного магнитными элементами, осуществляющими передачу слоя заготовок кратной длины в уложенном состоянии на отводящий рольганг и на последующую систему летучей резки заготовок на мерную длину. Система позволяет формировать, снимать и подавать слои сортового проката с предварительно заданным количеством заготовок.

Порезка проката на мерные длины производится со скоростью равной скорости слоя проката. Операция резки осуществляется на слое в процессе его перемещения по рольгангу. Порезанный на мерную длину слой проката снимается в летучем режиме с рольганга после маятниковых ножниц с помощью системы подъемных/смещаемых вбок элементов, разгружающих материал на последующий рольганг выравнивания. На этом рольганге прокат окончательно выравнивается, чтобы обеспечить ровный торец пакета.

Слой перемещается по рольгангу до упора, останавливается, после этого происходит операция резки. Отрезанный слой перемещается по ускоряющему рольгангу и перекладчиками перекладывается на рольганг выравнивания.

8. Термоциклирование

Процесс термоциклирования связан полностью с прохождением раската через трассу термоупрочнения, в которой установлены кулеры охлаждения проката. Во время прохождения раската секции охлаждения включены через одну, то есть раскат проходя через одну секцию охлаждается водой, во второй не охлаждается, в следующей вновь охлаждается. Процесс термоциклирования производится 2 раза.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1. Профиль 10 мм, плавка 232276

1. Подготавливают 135,64 т лома для расплава.

2. Плавят лом в шахтной печи (ШП).

2.1. Загружают лом в шахту для предварительного его нагрева. Далее предварительно нагретый лом попадает из шахты в рабочую зону печи для дальнейшего расплавления электрической дугой и энергии интенсификации плавки газом и кислородом.

2.2. Проводят удаление фосфора при помощи отдачи не гашенной извести в рабочую зону печи. Необходимое количество не гашенной извести контролирует сталевар электропечи, расход извести в печи 37 кг/т.

2.3. Проводят окисление углерода. Для этого вдувают кислород при помощи четырех комбинированных газокислородных горелок. Количество кислорода – 38 м³/т.

3. Обрабатывают плавки на установке печь-ковш (УПК) и получают заданный для класса А550СК химический состав стали.

3.1. Выпускают сталь из ШП в сталеразливочный ковш, который при помощи сталевоза перемещается на установку печь-ковш (УПК).

3.2. Корректируют углерод, кремний, марганец. Для этого отдаются материалы: ферросиликомарганец (FeSiMn), карбид кремния (SiC), ферросилиций (ФС65). Расходы на тонну годной НЛЗ (непрерывно литой заготовки) представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Расходы FeSiMn, SiC, ФС65.

Материал Для профиля 6-18 мм Для профиля 20-28 мм Для профиля 32-40 мм FeSiMn, кг/т 5,57 9,28 14,16 SiC, кг/т 2,45 1,575 0,36 ФС65, кг/т 0,05 0,05 0,05

3.3. Удаляют серу. Для этого в сталеразливочном ковше производятся отдача извести и разжижителей на основе Al₂O₃ для обеспечения жидкоподвижности шлака. Отдача материалов происходит через бункерную эстакаду как на выпуске из ШП в сталеразливочный ковш, так и на УПК. Расходы на тонну годной НЛЗ следующие:

Известь: 9,5 кг/т

Разжижитель: 3,4 кг/т

Удаление серы происходит до значения регламентировано для А550СК (то есть S до 0,050 (0,055 в готовом прокате)).

3.4. Усреднение металла по химическому составу и температуре за счет перемешивания с аргоном в количестве 0,5 м³/т.

3.5. Получение заданной температуры металла в соответствии с условиями разливки для заданной марки стали. Дуговым нагревом в стальковше корректируют температуру металла в соответствии с условиями разлива, регламентированной для А550СК согласно таблице 1 технологической карты (ТК 1/1/13) для профилей 6-18 мм.

3.6. В конце обработки производится отдача кальцийсодержащей проволоки для модификации неметаллических включений в сталеразливочный ковш при помощи трайб-аппарата в количестве 0,21 кг/т.

3.7. В итоге химический состав стали соответствует составу, представленному в таблице 5.

Таблица 5 – Химический состав стали, мас. %

Элемент Для профиля 6-18 мм Углерод 0,19 Кремний 0,10 Марганец 0,42 Фосфор 0,017 Сера 0,014 Азот 0,009 Медь 0,21 Молибден 0,017 Хром 0,100 Никель 0,139 Мышьяк 0,007 Олово 0,011 Свинец 0,001 Железо 98,765

В итоге вес одной плавки составляет 126,36 т.

4. Разлив стали и получение непрерывно литой заготовки (НЛЗ) класса А550СК.

4.1. После получения металла с заданным химическим составом и заданной температурой стальковш с жидким металлом передают на машину непрерывной разливки (МНЛЗ).

4.2. Из стальковша жидкая сталь поступает в промежуточный ковш, из которого металл распределяется по пяти ручьям. Жидкая сталь по каждому ручью непрерывно поступает в водоохлаждаемый медный кристаллизатор, который задает квадратную форму слитка 150х150 мм.

4.3. Сформированный слиток поступает на газорезку для резки на мерные длины, согласно требования прокатного цеха для класса А550СК. Масса одного слитка составила 2,142 т. После порезки на мерные длины (12100 мм), заготовка транспортировалась на шагающий холодильник, после чего на склад. Общее количество заготовок с одной плавки составило 59 штук.

5. Процесс изготовления стального проката.

5.1. Нагрев заготовок в нагревательной печи.

Заготовки загружаются в печь боком и нагреваются до температуры прокатки 1070°С в нагревательной печи с шагающей балкой. После нагрева до температуры прокатки заготовки выгружаются боком из нагревательной печи и подаются на прокатный стан при помощи рольганга. На выходе из печи производилось снятие окалины водой под высоким давлением.

5.2. Прокат на участке прокатного стана.

После гидросбива окалины, заготовка массой 2,135 т подается в прокатный стан. Производство сортового проката происходит в клетях.

6. Охлаждение раската на трассе термоупрочнения в водяных камерах.

7. Охлаждение арматуры на участке холодильника. Автоматическое, упорядоченное формирование и снятие слоев прокатных заготовок на выходе из холодильника обеспечивается системой пошагового цепного подъемного устройства, оснащенного магнитными элементами, осуществляющими передачу слоя заготовок кратной длины в уложенном состоянии на отводящий рольганг и на последующую систему летучей резки заготовок на мерную длину. Масса готовой заготовки составляет 2,067 т.

8. Термоциклирование.

Пример 2: Профиль 10 мм, плавка 232245

Углерод 0,18 мас.% Кремний 0,11 мас.% Марганец 0,47 мас.% Фосфор 0,018 мас.% Сера 0,016 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,20 мас.% Молибден 0,010 мас.% Хром 0,118 мас.% Никель 0,103 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,013 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,747 мас.%

Пример 3: Профиль 10 мм, плавка 232244

Углерод 0,18 мас.% Кремний 0,11 мас.% Марганец 0,47 мас.% Фосфор 0,021 мас.% Сера 0,011 мас.% Азот 0,009 мас.% Медь 0,20 мас.% Молибден 0,010 мас.% Хром 0,149 мас.% Никель 0,095 мас.% Мышьяк 0,007 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,725 мас.%

Пример 4: Профиль 16 мм, плавка 227929

Углерод 0,20 мас.% Кремний 0,11 мас.% Марганец 0,44 мас.% Фосфор 0,018 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,007 мас.% Медь 0,18 мас.% Молибден 0,013 мас.% Хром 0,125 мас.% Никель 0,111 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,008 мас.% Свинец 0,002 мас.% Железо 98,761 мас.%

Пример 5: Профиль 16 мм, плавка 227928

Углерод 0,20 мас.% Кремний 0,10 мас.% Марганец 0,44 мас.% Фосфор 0,016 мас.% Сера 0,017 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,19 мас.% Молибден 0,011 мас.% Хром 0,106 мас.% Никель 0,108 мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,014 мас.% Свинец 0,002 мас.% Железо 98,783 мас.%

Пример 6: Профиль 16 мм, плавка 232645

Углерод 0,18 мас.% Кремний 0,11 мас.% Марганец 0,46 мас.% Фосфор 0,018 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,20 мас.% Молибден 0,009 мас.% Хром 0,126 мас.% Никель 0,091 мас.% Мышьяк 0,007 мас.% Олово 0,016 мас.% Свинец 0,002 мас.% Железо 98,754 мас.%

Пример 7: Профиль 32 мм, плавка 228517

Углерод 0,20 мас.% Кремний 0,10 мас.% Марганец 0,92 мас.% Фосфор 0,023 мас.% Сера 0,022 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,22 мас.% Молибден 0,010 мас.% Хром 0,100 мас.% Никель 0,100 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,014 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,274 мас.%

Пример 8: Профиль 32 мм, плавка 219828

Углерод 0,20 мас.% Кремний 0,13 мас.% Марганец 0,91 мас.% Фосфор 0,017 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,009 мас.% Медь 0,24 мас.% Молибден 0,011 мас.% Хром 0,125 мас.% Никель 0,105 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,013 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,214 мас.%

Пример 9: Профиль 32 мм, плавка 219826

Углерод 0,20 мас.% Кремний 0,12 мас.% Марганец 0,91 мас.% Фосфор 0,018 мас.% Сера 0,015 мас.% Азот 0,001 мас.% Медь 0,23 мас.% Молибден 0,010 мас.% Хром 0,109 мас.% Никель 0,108 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,26 мас.%

Пример 10: Профиль 10 мм, плавка 231269

Углерод 0,20 мас.% Кремний 0,45 мас.% Марганец 0,70 мас.% Фосфор 0,025 мас.% Сера 0,017 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,21 мас.% Молибден 0,015 мас.% Хром 0,160 мас.% Никель 0,119 мас.% Мышьяк 0,008 мас.% Олово 0,013 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,072 мас.%

Пример 11: Профиль 10 мм, плавка 230185

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,47 мас.% Марганец 0,70 мас.% Фосфор 0,018 мас.% Сера 0,014 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,19 мас.% Молибден 0,013 мас.% Хром 0,112 мас.% Никель 0,112 мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,135 мас.%

Пример 12: Профиль 10 мм, плавка 231220

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,49 мас.% Марганец 0,75 мас.% Фосфор 0,023 мас.% Сера 0,013 мас.% Азот 0,009 мас.% Медь 0,19 мас.% Молибден 0,011 мас.% Хром 0,159 мас.% Никель 0,106 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,009 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,023 мас.%

Пример 13: Профиль 16 мм, плавка 230531

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,48 мас.% Марганец 0,75 мас.% Фосфор 0,016 мас.% Сера 0,013 мас.% Азот 0,011 мас.% Медь 0,22 мас.% Молибден 0,015 мас.% Хром 0,114 мас.% Никель 0,131мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,019 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,015 мас.%

Пример 14: Профиль 16 мм, плавка 231177

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,47 мас.% Марганец 0,73 мас.% Фосфор 0,019 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,009 мас.% Медь 0,20 мас.% Молибден 0,012 мас.% Хром 0,142 мас.% Никель 0,096 мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,008 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,079 мас.%

Пример 15: Профиль 16 мм, плавка 230624

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,46 мас.% Марганец 0,73 мас.% Фосфор 0,020 мас.% Сера 0,015 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,19 мас.% Молибден 0,014 мас.% Хром 0,110 мас.% Никель 0,119 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,014 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,101мас.%

Пример 16: Профиль 32 мм, плавка 231233

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,49 мас.% Марганец 0,80 мас.% Фосфор 0,019 мас.% Сера 0,016 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,20 мас.% Молибден 0,013 мас.% Хром 0,180 мас.% Никель 0,091 мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,011 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 97,956 мас.%

Пример 17: Профиль 32 мм, плавка 230504

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,46 мас.% Марганец 0,81 мас.% Фосфор 0,017 мас.% Сера 0,011 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,19 мас.% Молибден 0,012 мас.% Хром 0,160 мас.% Никель 0,103 мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 98,001 мас.%

Пример 18: Профиль 32 мм, плавка 221756

Углерод 0,21 мас.% Кремний 0,49 мас.% Марганец 0,82 мас.% Фосфор 0,025 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,24 мас.% Молибден 0,014 мас.% Хром 0,146 мас.% Никель 0,120 мас.% Мышьяк 0,008 мас.% Олово 0,011 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 97,886 мас.%

Пример 19: Профиль 10 мм, плавка 215592

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,81 мас.% Марганец 1,30 мас.% Фосфор 0,023 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,011 мас.% Медь 0,23 мас.% Молибден 0,029 мас.% Хром 0,150 мас.% Никель 0,156 мас.% Мышьяк 0,005 мас.% Олово 0,014 мас.% Свинец 0,019 мас.% Железо 96,994 мас.%

Пример 20: Профиль 10 мм, плавка 216075

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,82 мас.% Марганец 1,29 мас.% Фосфор 0,025 мас.% Сера 0,023 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,27 мас.% Молибден 0,011 мас.% Хром 0,160 мас.% Никель 0,120 мас.% Мышьяк 0,021 мас.% Олово 0,019 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 96,99 мас.%

Пример 21: Профиль 10 мм, плавка 219680

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,81 мас.% Марганец 1,29 мас.% Фосфор 0,020 мас.% Сера 0,019 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,24 мас.% Молибден 0,018 мас.% Хром 0,199 мас.% Никель 0,120 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,002 мас.% Железо 97,014 мас.%

Пример 22: Профиль 16 мм, плавка 219689

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,83 мас.% Марганец 1,29 мас.% Фосфор 0,025 мас.% Сера 0,023 мас.% Азот 0,010 мас.% Медь 0,23 мас.% Молибден 0,012 мас.% Хром 0,200 мас.% Никель 0,142 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,014 мас.% Свинец 0,019 мас.% Железо 96,959 мас.%

Пример 23: Профиль 16 мм, плавка 228297

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,81 мас.% Марганец 1,25 мас.% Фосфор 0,017 мас.% Сера 0,012 мас.% Азот 0,009 мас.% Медь 0,27 мас.% Молибден 0,029 мас.% Хром 0,118 мас.% Никель 0,112 мас.% Мышьяк 0,020 мас.% Олово 0,019 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 97,093 мас.%

Пример 24: Профиль 16 мм, плавка 228300

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,84 мас.% Марганец 1,28 мас.% Фосфор 0,020 мас.% Сера 0,016 мас.% Азот 0,011 мас.% Медь 0,23 мас.% Молибден 0,009 мас.% Хром 0,123 мас.% Никель 0,154 мас.% Мышьяк 0,008 мас.% Олово 0,011 мас.% Свинец 0,002 мас.% Железо 97,056 мас.%

Пример 25: Профиль 32 мм, плавка 231120

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,80 мас.% Марганец 1,27 мас.% Фосфор 0,023 мас.% Сера 0,017 мас.% Азот 0,009 мас.% Медь 0,22 мас.% Молибден 0,015 мас.% Хром 0,122 мас.% Никель 0,107 мас.% Мышьяк 0,007 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 97,157 мас.%

Пример 26: Профиль 32 мм, плавка 231512

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,82 мас.% Марганец 1,27 мас.% Фосфор 0,025 мас.% Сера 0,023 мас.% Азот 0,011 мас.% Медь 0,23 мас.% Молибден 0,011 мас.% Хром 0,198 мас.% Никель 0,105 мас.% Мышьяк 0,021 мас.% Олово 0,012 мас.% Свинец 0,001 мас.% Железо 97,033 мас.%

Пример 27: Профиль 32 мм, плавка 228752

Углерод 0,24 мас.% Кремний 0,83 мас.% Марганец 1,28 мас.% Фосфор 0,022 мас.% Сера 0,017 мас.% Азот 0,008 мас.% Медь 0,27 мас.% Молибден 0,028 мас.% Хром 0,128 мас.% Никель 0,153 мас.% Мышьяк 0,006 мас.% Олово 0,019 мас.% Свинец 0,018 мас.% Железо 96,981 мас.%

Ниже приведены результаты проведенных испытаний, доказывающие достижение технического результата.

Испытания на коррозионную стойкость были проведены в испытательной лаборатории «Оргстройиспытания» в составе ООО «НПО «Оргстройинвест». Результаты испытаний на коррозионную стойкость приведены в протоколе испытаний №969.2-П (методика испытаний ТУ 14-1-5710-2022 или ГОСТ 34028-2016, фиг. 1-36).

С целью определения стойкости проката против коррозионного растрескивания – способности арматурного проката не разрушаться в течение заданного времени при совместном воздействии изгибающих или растягивающих напряжений и агрессивных сред, были проведены испытания проката диаметрами d=10мм, d=16мм и d=32мм по стандартной методике приложения Ж ГОСТ 34028-2016. Метод основан на выдержке нагруженных постоянной изгибающей нагрузкой образцов в горячем растворе азотнокислого кальция и аммония (600 массовых долей азотнокислого кальция и 50 массовых долей азотнокислого аммония в 350 массовых долях воды) и определении времени до их разрушения. Применяют рычажную установку консольного типа, обеспечивающую постоянно приложенную изгибающую нагрузку в течение всего периода испытаний с погрешностью не более 2%.

Испытания проводились на трех образцах d10, d16, d32 - отобранных от проката класса А550СК в состоянии поставки, из примеров осуществления изобретения, прокат арматурный d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300 ) и d32 (плавка 228517, 219828, 219826, 231233, 230504, 221756, 231120, 231512, 228752). Длину образцов устанавливают с учетом того, что длина их контактирующей с раствором части должна быть не менее 200 мм.

Испытания проводили в горячем растворе азотнокислого кальция и аммония (600 массовых долей азотнокислого кальция и 50 массовых долей азотнокислого аммония в 350 массовых долях воды при температуре 98-100°С при напряжении в прокате 0,9σ_0,2 (495 Н/мм² для класса А550) со следующими параметрами прикладываемой нагрузки (табл. 6).

Таблица 6 – Расчетные параметры нагружения образцов проката при испытаниях на стойкость к коррозионному растрескиванию в условиях изгиба

dн, мм Момент сопротивления стержня , cм³ Изгибающий момент , Нм Длина рычага l, м Масса рычага m, кг Момент от рычага ml2/2, Нм Груз на рычаге, кг Момент от груза, Нм Общий момент, Нм 10 0,098 49 0,77 2,3 7 5,5 42 49 16 0,402 199 0,71 3,9 10 26,5 188 198 32 3,217 1592 1,5 2,8 32 104 1560 1592

Для каждого диаметра был проведен расчет параметров для проведения испытаний согласно приложению Ж ГОСТ 34028-2016. Расчетными параметрами образцом являются: геометрическая величина сечения испытываемого стержня Ws (см³), длина рычага l (м), то есть расстояние от испытываемого стержня до места приложения груза, значение груза на рычаге (кг), масса рычага m (кг), моменты от груза (Hm) и от рычага (Hm) и суммарный момент Hm (сумма моментов от груза и от рычага). Все указанные в таблице параметры определяются как промежуточные и предназначены для определения стойкости против коррозионного растрескивания в течении заданного времени (n часов) в соответствии с ГОСТ 34028-2016.

В соотв. с п. 6.1.7 ГОСТ 34028-2016 удовлетворительным результатом испытаний проката является обеспечение стойкости к коррозионному растрескиванию в течение 40 часов. Результаты испытаний проката стойкость к коррозионному растрескиванию представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Результаты испытаний проката на стойкость к коррозионному растрескиванию

d _н, мм Плавка Время растрескивания, ч 10 232276 более 40 часов 232245 232244 231269 230185 231220 215592 216075 219680 16 227929 227928 232645 230531 231177 230624 219689 228297 228300 32 228517 219828 219826 231233 230504 221756 231120 231512 228752

Сталь обладает определенной степенью устойчивостью к коррозии. Стойкость к коррозии определяется образованием на поверхности арматурного проката нерастворимой оксидной пленки, препятствующей взаимодействию стали с внешней средой. Немаловажное значение имеет при этом качество поверхности, однородность стали, рабочие нагрузки и агрессивность окружающей среды.

В высоко агрессивных следах (растворы соляной, серной, фосфорной кислот и т.п.) требуемая коррозионная стойкость достигается благодаря оптимальному сочетанию легирующих элементов (никель, хром, медь).

Никель (Ni) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения.

Хром (Cr) —увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил. Также при одновременном легировании медью коррозионная стойкость возрастает.

Медь (Cu) – увеличивает коррозионную стойкость, однако выход за определенные диапазоны ухудшает потребительские свойства арматурной стали.

Можно сделать вывод, что благодаря химическому составу в заявленном изобретении достигается технический результат.

Общее заключение от испытательной лаборатории «Оргстройиспытания»: по результатам проведенных испытаний продукция «Прокат термомеханически упрочненный свариваемый класса А550СК для армирования железо-бетонных конструкций, стойкий к коррозионному растрескиванию диаметром 8-40 мм» признана соответствующей требованиям ТУ 14-1-5710-2022.

Результаты испытаний физико-механических свойств.

Для стального проката были проведены лабораторные исследования механических свойств в соответствии с ГОСТ 34028-2016 (табл. 5, в части проката класса А500-А600), для чего были изготовлены образцы, представленные в табл. 8.

Таблица 8 – Образцы для исследования механических свойств проката

Испытание Методика Определяемый показатель, ед. изм. Кол-во образцов, шт. Механические свойства проката (предел текучести σ_т) (условный предел текучести σ_0,2) ГОСТ 12004-81
Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение Предел текучести σ_т (условный предел текучести σ_0,2), временное сопротивление σ_в, относительное удлинение δ₅, равномерное относительное удлинение δ_р, полное относительное удлинение при максимальной нагрузке δ_max 10 образцов
d10 L=350 мм,
d16 L=520мм, d32 L=650 мм временное сопротивление разрыву σ_в, относительные удлинения δ₅, δ_р, δ_max

Все исследуемые образцы были изготовлены из целых стержней исследуемого арматурного проката d10, d16 и d32 мм с необработанной поверхностью.

В основе определения прочностных и деформативных характеристик

арматуры лежит методика, изложенная ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение».

Были исследования механических свойств стального проката d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300) и d32 (плавка 228517, 219828, 219826, 231233, 230504, 221756, 231120, 231512, 228752) с составом по заявленному изобретению в соответствии с ГОСТ 12004-81 на гидравлических испытательных машинах INSTRON KN1500-J1D и INSTRON 300LX-C4-J1D.

Образцы проката, подлежащие определению механических свойств, размечались в пределах рабочей длины на интервалы по 10 мм волосяными насечками, не влияющими на локальную площадь и прочность сечения, устанавливались в захваты гидравлической испытательной машины, конструкция которых исключала возможность проскальзывания и поворота концов образца и доводились до разрушения со средней скоростью нагружения, не превышающей 10 Н/мм².

Во время испытания образцов проката фиксировались следующие механические свойства:

— предел текучести σ_т (условный предел текучести арматуры σ_0,2);

— временное сопротивление σ_в;

— отношение фактических значений σ_в / σ_т (σ_0,2);

— относительное удлинение δ₅;

— относительное равномерное удлинение δ_р;

— полное относительное удлинение при максимальной нагрузке δ_max.

В соответствии с п. 9.12.2. ГОСТ 34028-2016 для определения значений σ_в и σ_т (σ_0,2) для проката используют номинальную площадь поперечного сечения, приведенную в табл. 1 ГОСТ 34028-2016: 78,5 мм² для d10 мм; 201,1 мм² для d16 мм и 804,3 мм² для d32 мм. Механические свойства испытанных образцов представлены ниже в таблице 9.

Таблица 9 – Механические свойства испытанных образцов

№п/п Предел текучести σт,
Н/мм² Временное сопротивление разрыву σв, Н/мм² Относительное удлинение при разрыве δ5,
% Относитель ное равномерное удлинение после разрыва δp, % Полное относительное удлинение при максимальной нагрузке δmax, % Отношение временного сопротивления разрыву к пределу текучести σв/σт Масса 1 метра, г Плавка 228517 d-32 1 576 673 17,9 6,9 7,2 1,17 6,249 2 579 674 18,0 7,0 7,3 1,16 6,251 3 581 680 17,3 6,9 7,2 1,17 6,257 4 583 671 17,5 7,4 7,7 1,15 6,248 5 573 672 18,1 7,5 7,8 1,17 6,261 6 581 670 16,9 6,9 7,2 1,15 6,254 7 580 673 17,1 7,4 7,7 1,16 6,252 8 580 674 17,5 7,9 8,2 1,16 6,258 9 579 675 17,9 6,9 7,2 1,17 6,257 10 581 671 17,3 7,3 7,5 1,15 6,259 Среднее значение 579,3 673,3 17,6 7,2 7,5 1,16 6,255 Плавка 219828 d-32 1 580 680 18,7 7,1 7,4 1,17 6,274 2 579 680 17,5 6,5 6,8 1,17 6,270 3 584 675 17,4 6,8 7,1 1,16 6,279 4 579 672 16,9 7,2 7,5 1,16 6,281 5 578 676 17,5 7,3 7,6 1,17 6,281 6 583 679 16,9 7,8 8,1 1,16 6,279 7 579 682 17,1 7,5 7,8 1,18 6,274 8 581 675 17,2 8,0 8,3 1,16 6,281 9 576 674 18,0 7,4 7,7 1,17 6,284 10 579 679 16,7 7,9 8,2 1,17 6,282 Среднее значение 579,8 677,2 17,4 7,4 7,7 1,17 6,279 Плавка 219826 d-32 1 581 676 17,2 6,9 7,2 1,16 6,271 2 579 674 17,4 7,1 7,4 1,16 6,269 3 580 677 16,9 7,2 7,5 1,17 6,273 4 578 680 16,8 7,5 7,8 1,18 6,273 5 579 681 17,2 7,1 7,4 1,18 6,278 6 581 679 18,0 7,0 7,3 1,17 6,280 7 579 679 17,4 6,8 7,1 1,17 6,270 8 581 682 16,9 6,9 7,2 1,17 6,276 9 579 680 17,2 7,2 7,5 1,17 6,280 10 584 680 17,4 7,3 7,6 1,16 6,289 Среднее значение 580,1 678,8 17,2 7,1 7,4 1,17 6,276 Плавка 227929 d-16 1 580 685 18,5 7,5 7,8 1,17 1,569 2 575 680 19,0 8,0 8,3 1,18 1,570 3 584 679 18,0 7,6 7,9 1,16 1,574 4 576 671 18,4 7,4 7,7 1,16 1,572 5 581 681 18,1 6,9 7,2 1,17 1,563 6 576 671 17,5 7,8 8,1 1,16 1,574 7 581 670 17,9 8,1 8,4 1,15 1,568 8 583 676 17,6 8,2 8,5 1,16 1,569 9 580 672 18,0 7,9 8,2 1,16 1,576 10 574 674 17,2 8,0 8,3 1,17 1,574 Среднее значение 579 675,9 18,0 7,7 8,0 1,17 1,571 Плавка 227928 d-16 1 580 675 18,0 8,5 8,8 1,16 1,557 2 576 675 17,5 8,5 8,8 1,17 1,560 3 578 674 16,9 6,9 7,2 1,17 1,559 4 580 676 17,2 6,7 7,0 1,17 1,561 5 580 679 18,0 7,2 7,5 1,17 1,557 6 579 672 17,5 7,5 7,8 1,16 1,563 7 580 675 17,6 7,9 8,2 1,16 1,568 8 583 678 18,0 8,0 8,3 1,16 1,572 9 580 680 17,0 7,4 7,7 1,17 1,558 10 579 674 16,9 7,2 7,5 1,16 1,554 Среднее значение 579,5 675,8 17,5 7,6 7,9 1,17 1,561 Плавка 232645 d-16 1 578 674 16,9 7,1 7,4 1,17 1,567 2 583 679 17,3 7,0 7,3 1,16 1,572 3 581 680 18,0 6,9 7,2 1,17 1,570 4 584 677 17,9 7,3 7,6 1,16 1,569 5 584 673 18,5 6,8 7,1 1,15 1,568 6 580 673 18,4 7,2 7,5 1,16 1,572 7 574 680 19,0 7,1 7,4 1,18 1,570 8 582 679 18,7 7,6 7,9 1,17 1,574 9 577 681 19,4 7,4 7,7 1,18 1,572 10 581 685 18,9 7,4 7,7 1,18 1,570 Среднее значение 580,4 678,1 18,3 7,2 7,5 1,17 1,570 Плавка 232276 d-10 1 574 670 15,5 7,4 7,7 1,17 0,626 2 581 675 16,5 7,5 7,8 1,16 0,627 3 583 676 16,7 6,9 7,2 1,16 0,629 4 579 678 17,0 7,2 7,5 1,17 0,620 5 576 677 15,9 7,4 7,7 1,18 0,625 6 578 683 15,4 7,7 8,0 1,18 0,627 7 583 672 16,2 7,9 8,2 1,15 0,624 8 574 674 16,8 7,1 7,4 1,17 0,630 9 571 671 15,9 7,5 7,8 1,18 0,627 10 573 674 16,0 7,1 7,4 1,18 0,629 Среднее значение 577,2 675,7 16,2 7,4 7,7 1,17 0,626 Плавка 232245 d-10 1 575 680 19,5 8,5 8,8 1,18 0,625 2 572 670 18,0 7,5 7,8 1,17 0,631 3 581 673 17,1 7,1 7,4 1,16 0,630 4 578 671 17,4 7,4 7,7 1,16 0,624 5 581 682 16,9 7,8 8,1 1,17 0,625 6 574 673 17,6 7,7 8,0 1,17 0,637 7 576 672 17,8 7,1 7,4 1,17 0,634 8 582 674 16,8 7,6 7,9 1,16 0,629 9 589 679 18,0 8,0 8,3 1,15 0,628 10 582 675 17,2 7,7 8,0 1,16 0,624 Среднее значение 579 674,9 17,6 7,6 7,9 1,17 0,629 Плавка 232244 d-10 1 580 674 18,0 7,2 7,5 1,16 0,629 2 577 674 18,5 7,5 7,8 1,17 0,632 3 579 672 18,4 7,4 7,7 1,16 0,627 4 580 680 17,9 6,8 7,1 1,17 0,627 5 577 675 18,0 6,9 7,2 1,17 0,632 6 581 672 17,8 7,0 7,3 1,16 0,628 7 576 675 17,4 6,8 7,1 1,17 0,628 8 580 674 18,6 7,2 7,5 1,16 0,630 9 575 672 17,9 7,4 7,7 1,17 0,628 10 580 679 17,2 8,1 8,4 1,17 0,626 Среднее значение 578,5 674,7 18,0 7,2 7,5 1,17 0,629 Плавка 231233 d-32 1 580 680 18,7 7,1 7,4 1,17 6,310 2 585 685 17,5 6,5 6,8 1,17 6,319 3 584 681 17,4 6,8 7,1 1,17 6,311 4 579 685 16,9 7,2 7,5 1,18 6,298 5 580 676 17,5 7,3 7,6 1,17 6,290 6 583 684 16,9 7,8 8,1 1,17 6,315 7 586 682 17,1 7,5 7,8 1,16 6,311 8 589 683 17,2 8,0 8,3 1,16 6,296 9 584 685 18,0 7,4 7,7 1,17 6,297 10 584 679 16,7 7,9 8,2 1,16 6,301 Среднее значение 583,4 682,0 17,4 7,4 7,7 1,17 6,305 Плавка 230504 d-32 1 581 680 19,0 8,0 8,3 1,17 6,293 2 584 681 17,5 6,0 6,3 1,17 6,288 3 588 680 17,6 6,9 7,2 1,16 6,293 4 581 688 18,0 6,8 7,1 1,18 6,297 5 587 674 16,9 6,9 7,2 1,15 6,296 6 586 687 18,0 7,2 7,5 1,17 6,297 7 585 681 17,2 7,4 7,7 1,16 6,302 8 592 679 17,6 7,0 7,3 1,15 6,301 9 589 685 18,0 7,5 7,8 1,16 6,296 10 590 683 18,1 6,9 7,2 1,16 6,290 Среднее значение 586,3 681,8 17,8 7,1 7,4 1,16 6,295 Плавка 221756 d-32 1 585 685 17,0 7,5 7,8 1,17 6,275 2 580 690 18,0 8,0 8,3 1,19 6,287 3 581 676 18,2 8,1 8,4 1,16 6,297 4 579 681 17,9 8,2 8,5 1,18 6,296 5 586 686 18,4 7,9 8,2 1,17 6,293 6 584 675 17,6 7,6 7,9 1,16 6,301 7 590 691 17,6 7,5 7,8 1,17 6,305 8 591 685 17,0 7,7 8,0 1,16 6,311 9 584 682 16,9 7,8 8,1 1,17 6,298 10 583 679 17,3 7,7 8,0 1,16 6,302 Среднее значение 584,3 683 17,6 7,8 8,1 1,17 6,297 Плавка 230531 d-16 1 585 685 18,5 7,5 7,8 1,17 1,574 2 586 682 19,0 8,0 8,3 1,16 1,576 3 584 683 18,0 7,6 7,9 1,17 1,570 4 589 685 18,4 7,4 7,7 1,16 1,578 5 581 680 18,1 6,9 7,2 1,17 1,581 6 586 684 17,5 7,8 8,1 1,17 1,580 7 581 681 17,9 8,1 8,4 1,17 1,571 8 583 681 17,6 8,2 8,5 1,17 1,583 9 580 681 18,0 7,9 8,2 1,17 1,586 10 587 687 17,2 8,0 8,3 1,17 1,580 Среднее значение 584,2 682,9 18,0 7,7 8,0 1,17 1,578 Плавка 231177 d-16 1 580 683 18,0 8,5 8,8 1,18 1,583 2 585 680 17,5 8,5 8,8 1,16 1,582 3 584 680 16,9 6,9 7,2 1,16 1,580 4 586 687 17,2 6,7 7,0 1,17 1,571 5 587 684 18,0 7,2 7,5 1,17 1,576 6 587 681 17,5 7,5 7,8 1,16 1,578 7 583 684 17,6 7,9 8,2 1,17 1,581 8 583 681 18,0 8,0 8,3 1,17 1,584 9 580 680 17,0 7,4 7,7 1,17 1,580 10 584 682 16,9 7,2 7,5 1,17 1,584 Среднее значение 583,2 682,2 17,5 7,6 7,9 1,17 1,580 Плавка 230624 d-16 1 595 695 19,0 7,0 7,3 1,17 1,574 2 585 685 16,5 7,5 7,8 1,17 1,576 3 580 672 16,8 6,9 7,2 1,16 1,574 4 579 674 17,2 6,8 7,1 1,16 1,581 5 582 678 17,5 6,7 7,0 1,16 1,570 6 579 671 17,8 7,0 7,3 1,16 1,572 7 586 675 18,0 6,9 7,2 1,15 1,573 8 588 676 17,1 7,2 7,5 1,15 1,574 9 590 685 17,2 7,5 7,8 1,16 1,579 10 594 690 17,0 7,5 7,8 1,16 1,578 Среднее значение 585,8 680,1 17,4 7,1 7,4 1,16 1,575 Плавка 231269 d-10 1 582 683 15,5 7,4 7,7 1,17 0,623 2 581 682 16,5 7,5 7,8 1,17 0,620 3 583 681 16,7 6,9 7,2 1,17 0,619 4 581 682 17,0 7,2 7,5 1,17 0,624 5 588 685 15,9 7,4 7,7 1,16 0,628 6 587 683 15,4 7,7 8,0 1,16 0,629 7 583 681 16,2 7,9 8,2 1,17 0,627 8 583 684 16,8 7,1 7,4 1,17 0,624 9 588 680 15,9 7,5 7,8 1,16 0,627 10 580 681 16,0 7,1 7,4 1,17 0,624 Среднее значение 583,6 682,2 16,2 7,4 7,7 1,17 0,625 Плавка 230185 d-10 1 581 680 19,5 8,5 8,8 1,17 0,619 2 587 687 18,0 7,5 7,8 1,17 0,618 3 581 680 17,1 7,1 7,4 1,17 0,616 4 583 684 17,4 7,4 7,7 1,17 0,621 5 581 682 16,9 7,8 8,1 1,17 0,622 6 584 682 17,6 7,7 8,0 1,17 0,619 7 586 687 17,8 7,1 7,4 1,17 0,618 8 582 681 16,8 7,6 7,9 1,17 0,621 9 580 680 18,0 8,0 8,3 1,17 0,622 10 582 682 17,2 7,7 8,0 1,17 0,621 Среднее значение 582,7 682,5 17,6 7,6 7,9 1,17 0,620 Плавка 231220 d-10 1 580 679 18,0 7,2 7,5 1,17 0,625 2 584 680 18,5 7,5 7,8 1,16 0,629 3 585 681 18,4 7,4 7,7 1,16 0,627 4 580 680 17,9 6,8 7,1 1,17 0,629 5 581 682 18,0 6,9 7,2 1,17 0,623 6 581 679 17,8 7,0 7,3 1,17 0,631 7 586 685 17,4 6,8 7,1 1,17 0,628 8 580 681 18,6 7,2 7,5 1,17 0,627 9 583 678 17,9 7,4 7,7 1,16 0,631 10 586 679 17,2 8,1 8,4 1,16 0,629 Среднее значение 582,6 680,4 18,0 7,2 7,5 1,17 0,628 Плавка 231120 d-32 1 605 704 18,0 6,5 6,8 1,16 6,251 2 590 698 18,0 7,0 7,3 1,18 6,255 3 598 701 17,9 7,2 7,5 1,17 6,250 4 592 699 18,1 8,0 8,3 1,18 6,261 5 601 704 17,6 7,9 8,2 1,17 6,264 6 605 710 17,0 6,9 7,2 1,17 6,254 7 601 699 16,9 6,8 7,1 1,16 6,251 8 598 703 17,2 6,4 6,7 1,18 6,258 9 592 705 18,2 7,2 7,5 1,19 6,259 10 600 704 18,7 7,7 8,0 1,17 6,257 Среднее значение 598,2 702,7 17,8 7,2 7,5 1,17 6,256 Плавка 231512 d-32 1 599 699 15,5 7,5 7,8 1,17 6,278 2 598 701 16,5 7,5 7,8 1,17 6,281 3 602 702 16,9 7,6 7,9 1,17 6,280 4 600 698 17,1 7,7 8,0 1,16 6,285 5 600 695 17,5 7,8 8,1 1,16 6,284 6 605 702 18,0 7,9 8,2 1,16 6,280 7 603 710 17,4 7,4 7,7 1,18 6,279 8 610 704 17,0 7,4 7,7 1,15 6,286 9 608 701 17,2 7,6 7,9 1,15 6,284 10 601 708 16,9 7,5 7,8 1,18 6,281 Среднее значение 602,6 702,0 17,0 7,6 7,9 1,16 6,282 Плавка 228752 d-32 1 602 701 18,0 7,0 7,3 1,16 6,275 2 605 699 17,5 6,9 7,2 1,16 6,270 3 607 705 17,9 7,2 7,5 1,16 6,275 4 603 710 16,9 7,5 7,8 1,18 6,273 5 607 701 18,5 7,7 8,0 1,15 6,279 6 604 699 17,9 7,8 8,1 1,16 6,281 7 599 704 16,9 7,4 7,7 1,18 6,275 8 598 703 18,0 6,9 7,2 1,18 6,276 9 604 699 17,5 7,1 7,4 1,16 6,286 10 600 705 17,4 8,0 8,3 1,18 6,289 Среднее значение 602,9 702,6 17,6 7,8 8,1 1,17 6,278 Плавка 219689 d-16 1 605 699 17,5 7,6 7,9 1,16 1,571 2 605 697 18,0 8,0 8,3 1,15 1,572 3 599 698 18,2 8,1 8,4 1,17 1,578 4 601 695 19,0 7,6 7,9 1,16 1,570 5 603 701 18,1 7,9 8,2 1,16 1,576 6 606 702 17,9 8,0 8,3 1,16 1,571 7 598 699 18,5 6,8 7,1 1,17 1,569 8 601 700 18,9 6,9 7,2 1,16 1,578 9 605 698 17,9 7,2 7,5 1,15 1,569 10 608 699 18,0 7,2 7,5 1,15 1,572 Среднее значение 603,1 698,8 18,2 7,5 7,8 1,16 1,573 Плавка 228297 d-16 1 610 701 16,5 7,0 7,3 1,15 1,556 2 615 714 18,5 6,8 7,1 1,16 1,558 3 605 708 18,1 7,1 7,4 1,17 1,560 4 610 704 19,2 7,2 7,5 1,15 1,561 5 604 707 18,7 7,3 7,6 1,17 1,558 6 599 699 17,9 7,4 7,7 1,17 1,569 7 601 701 18,1 7,8 8,1 1,17 1,569 8 608 698 18,6 8,2 8,5 1,15 1,570 9 607 701 18,0 8,5 8,8 1,15 1,559 10 600 702 17,9 7,5 7,8 1,17 1,557 Среднее значение 605,9 703,5 18,2 7,5 7,8 1,16 1,562 Плавка 228300 d-16 1 600 699 17,0 7,6 7,9 1,17 1,569 2 610 708 17,5 7,0 7,3 1,16 1,573 3 607 706 17,9 7,4 7,7 1,16 1,573 4 611 710 18,2 8,0 8,3 1,16 1,570 5 601 699 18,5 7,9 8,2 1,16 1,569 6 600 699 18,9 6,9 7,2 1,17 1,578 7 602 705 19,1 6,8 7,1 1,17 1,572 8 600 699 19,8 6,8 7,1 1,17 1,571 9 608 707 20,1 6,7 7,0 1,16 1,569 10 609 705 19,8 6,9 7,2 1,16 1,574 Среднее значение 604,8 703,7 18,7 7,2 7,5 1,14 1,572 Плавка 215592 d-10 1 605 697 21,5 8,5 8,8 1,15 0,629 2 610 699 20,0 8,5 8,8 1,15 0,631 3 599 701 19,5 8,3 8,6 1,17 0,634 4 590 690 18,9 7,8 8,1 1,17 0,629 5 601 698 19,3 7,5 7,8 1,16 0,631 6 593 695 19,7 7,1 7,4 1,17 0,628 7 598 694 20,2 8,0 8,3 1,16 0,629 8 601 699 18,9 7,4 7,7 1,16 0,632 9 604 699 20,1 6,9 7,2 1,16 0,627 10 598 701 20,7 7,0 7,3 1,17 0,628 Среднее значение 599,9 697,3 19,9 7,7 8,0 1,16 0,630 Плавка 216075 d-10 1 595 690 20,5 6,5 6,8 1,16 0,631 2 598 688 19,5 7,4 7,7 1,15 0,630 3 597 700 19,3 7,1 7,4 1,17 0,630 4 600 700 18,5 7,8 8,1 1,17 0,638 5 605 698 18,7 8,1 8,4 1,15 0,631 6 601 697 19,0 7,8 8,1 1,16 0,637 7 603 699 19,5 6,9 7,2 1,16 0,634 8 604 704 19,8 7,1 7,4 1,17 0,633 9 605 703 20,1 7,0 7,3 1,16 0,629 10 598 700 20,0 7,8 8,1 1,17 0,628 Среднее значение 600,6 697,9 19,5 7,4 7,7 1,16 0,632 Плавка 219680 d-10 1 595 685 20,5 7,7 8,0 1,15 0,631 2 600 701 21,0 8,0 8,3 1,17 0,632 3 601 699 19,8 7,4 7,7 1,16 0,627 4 605 701 18,9 7,7 8,0 1,16 0,628 5 603 698 20,0 7,2 7,5 1,16 0,632 6 597 699 18,5 7,3 7,6 1,17 0,633 7 601 705 18,9 7,9 8,2 1,17 0,628 8 605 699 19,1 7,4 7,7 1,16 0,629 9 604 704 18,7 7,1 7,4 1,17 0,631 10 600 701 17,9 7,0 7,3 1,17 0,627 Среднее значение 601,1 699,2 19,3 7,5 7,8 1,16 0,630

Из анализа таблицы 6 можно сделать следующие выводы:

- по результатам испытаний всех 27 плавок на 3 диаметрах в мелком сорте равном 10 мм, среднем сорте равном 16 мм и крупном сорте равном 32 мм весь арматурный прокат соответствует заявленному в изобретении классу 550 Н/мм²;

- показатели испытаний превышают заявленный предел текучести 550 Н/мм², временное сопротивление 650 Н/мм², отношение временного сопротивления к пределу текучести 1,05; относительное удлинение δ₅ 12%, равномерное относительное удлинение δ_р 2% и полное относительное удлинение при максимальной нагрузке δ_max 2,5%;

- основными показателями являются: предел текучести стали, значение которого с определенной обеспеченностью характеризует класс прочности арматурного проката, полное относительное удлинение при максимальной нагрузке δ_max, значение которого определяет требования к пластичности при работе арматурной стали в железобетоне под действием рабочих (расчетных) нагрузок и отношение временного сопротивления к пределу текучести, характеризуемое безопасностью строительной железобетонной конструкции.

Указанные в таблице 9 механические свойства выше механических свойств известной арматуры класса прочности 500 Н/мм², так в части предела текучести 500 Н/мм² и 550 Н/мм², в части временного сопротивления 600 Н/мм² и 650 Н/мм².

Благодаря вышеуказанным химическим элементам в формуле достигаются приведенные в таблице 9 высокие механические свойства и одновременно обеспечивается стойкость к коррозионному растрескиванию.

В соотв. с п. 8.14.3 ГОСТ 34028-2016 значения механических свойств проката при растяжении считают достоверными для всего объема производства за установленный период времени, если вероятные значения их величин (P=0,95 для σ_0,05, σ_т (σ_0,2), σ_в и σ_в/ σ_т и P=0,90 для δ₅, δ_p, δ_max), рассчитанные по формуле X_ср – kS, не выходят за нижние (минимальные) значения параметров C_min, установленных в табл. 7 ГОСТ 34028-2016.

Характеристики прочности, полученные по результатам испытаний механических свойств отдельных образцов, определенные в среднем по плавкам и в виде минимальных значений в партии с обеспеченностью 0,95 (n=90, k=1,87) и 0,90 (n=90, k=1,48), позволяют удовлетворительно оценить стабильность свойств арматурного проката и его соответствие заявляемым классом.

Таблица 10 – Средние значения механических свойств от испытанных образцов

Плавка Испытано образцов d, мм σт (σ0,2), Н/мм² σв,
Н/мм² δ5,
% δp,
% δmax, % σв / σт 232276 10 10 577,2 675,7 16,2 7,4 7,7 1,17 232245 10 10 579,0 674,9 17,6 7,6 7,9 1,17 232244 10 10 578,5 674,7 18,0 7,2 7,5 1,17 231269 10 10 583,6 682,2 16,2 7,4 7,7 1,17 230185 10 10 582,7 682,5 17,6 7,6 7,9 1,17 231220 10 10 582,6 680,4 18,0 7,2 7,5 1,17 215592 10 10 599,9 697,3 19,9 7,7 8,0 1,16 216075 10 10 600,6 697,9 19,5 7,4 7,7 1,16 219680 10 10 601,1 699,2 19,3 7,5 7,8 1,16 X_ср – kS 568 666 15,6 6,7 7,0 1,16 С_min 550 650 12 2 2.5 1.05 227929 10 16 579,0 675,9 18,0 7,7 8,0 1,17 227928 10 16 579,5 675,8 17,5 7,6 7,9 1,17 232645 10 16 580,4 678,1 18,3 7,2 7,5 1,17 230531 10 16 584,2 682,9 18,0 7,7 8,0 1,17 231177 10 16 583,2 682,2 17,5 7,6 7,9 1,17 230624 10 16 585,8 680,1 17,4 7,1 7,4 1,16 219689 10 16 603,1 698,8 18,2 7,5 7,8 1,16 228297 10 16 605,9 703,5 18,2 7,5 7,8 1,16 228300 10 16 604,8 703,7 18,7 7,2 7,5 1,16 Xср – kS 568 665 16,9 6,7 7,0 1,15 Сmin 550 650 12 2 2.5 1.05 228517 10 32 579,3 673,3 17,6 7,2 7,5 1,16 219828 10 32 579,8 677,2 17,4 7,4 7,7 1,17 219826 10 32 580,1 678,8 17,2 7,1 7,4 1,17 231233 10 32 583,4 682,0 17,4 7,4 7,7 1,17 230504 10 32 586,3 681,8 17,8 7,1 7,4 1,16 221756 10 32 584,3 683,0 17,6 7,8 8,1 1,17 231120 10 32 598,2 702,7 17,8 7,2 7,5 1,17 231512 10 32 602,6 702,0 17,0 7,6 7,9 1,16 228752 10 32 602,9 702,6 17,6 7,8 8,1 1,17 Xср – kS 570 665 16,7 6,6 6,9 1,16 Сmin 550 650 13 2 2,5 1,05

В таблице 10 приведены результаты оценки, подтверждающие статистическую надежность при долговременном контроле уровня качества, которые позволяют удовлетворительно оценить стабильность свойств арматурного проката и его соответствие заявляемым требованиям класса проката.

На основании указанных в таблице 10 результатов испытаний можно сделать следующие выводы:

- предел текучести и временное сопротивление арматурного проката класса прочности А550 полностью соответствует заявленному классу проката А550 с учетом статистической обеспеченности 0,95;

- механические свойства класса А550 выше механических свойств класса А500, что влияет на расход арматуры в бетоне в сторону уменьшения при использовании повышенного класса проката А550.

Результаты испытаний на стойкость проката к холодному изгибу.

Дополнительно были проведены испытания на стойкость проката к холодному изгибу.

В образцах проката d10, d16 и d32, испытанных на изгиб на угол 180° не установлено наличие трещин и разрывов, видимых без применения увеличительных приборов. Результаты испытаний признаются удовлетворительными (табл. 11).

Таблица 11 – Результаты испытаний образцов проката на изгиб на угол 180°

dн, мм Плавка Результат испытаний 10 232276 Удовлетворительно 232245 232244 231269 230185 231220 215592 216075 219680 16 227929 227928 232645 230531 231177 230624 219689 228297 228300 32 228517 219828 219826 231233 230504 221756 231120 231512 228752

Исходя из таблицы 11 можно сделать вывод, что технический результат, заключающийся в получении удовлетворительных испытаний образцов на изгиб на угол 180° при обеспечении гарантированного класса прочности арматурного проката А550СК достигнут.

Результаты испытаний на свариваемость проката при отдельных способах сварки.

А) Образцы ванно-шовной сварки на стальной скобе-накладке по типу К3-Рп (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение разрушались при временном сопротивлении соединения 665–699 Н/мм², превышающем 650 Н/мм². Разрушение сварного соединения происходило по основному стержню в зоне термического влияния сварки, было пластичным, под углом 45-60° к оси стержня, характеризовалось сужением типа «шейки» для проката А550СК d32 (плавка 228517, 219828, 219826, 231233, 230504, 221756, 231120, 231512, 228752). Результаты испытаний образцов ванно-шовной сварки на стальной скобе-накладке по типу К3-Рп (ГОСТ 14098) на растяжение представлены ниже в таблице 12.

Таблица 12 – Результаты испытаний образцов ванно-шовной сварки на стальной скобе-накладке по типу К3-Рп (ГОСТ 14098) на растяжение

d_н, мм Плавка Временное сопротивление сварного соединения, Н/мм² Угол плоскости разрушения к оси стержня Место разрушения 32 228517 689;699;676 45-60° Разрушения
по основному металлу. 684;681;684 219828 691;685;681 685;684;680 219826 682;697;684 691;676;680 231233 674;684;681 680;672;679 230504 671; 682;684 676;673;671 221756 679; 683;685 675;674;669 231120 672; 683;688 675;671;670 231512 669; 679;680 673;674;668 228752 665; 674;674 670;674;669

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава временное сопротивление сварного соединения соответствует требованиям к сварным соединениям ванно-шовной сварки для класса А550СК.

Б) Образцы контактно-стыковой сварки по типу С1-Ко (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение разрушались вне места сварки или в области сварного соединения при временном сопротивлении соединения 659–676 Н/мм², превышающем 650 Н/мм². Разрушение сварного соединения происходило по основному стержню в зоне термического влияния сварки, было пластичным, под углом 45-60° к оси стержня, характеризовалось сужением типа «шейки» для проката А550СК из приведенных примеров испытание прошли d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300) и d32 (плавка 228517, 219828, 219826, 231233, 230504, 221756, 231120, 231512, 228752). Результаты испытаний образцов соединений контактно-стыковой сваркой по типу С1-Ко (ГОСТ 14098) на растяжение представлены в таблице 13.

Таблица 13 – Результаты испытаний образцов соединений контактно-стыковой сваркой по типу С1-Ко (ГОСТ 14098) на растяжение

d_н, мм d’н, мм Плавка Временное сопротивление сварного соединения, Н/мм² Угол плоскости разрушения к оси стержня Место разрушения 10 10 232276 661;668;664 45-60° По основному стержню в зоне термического влияния сварки 671;672; 665 232245 665;665;663 662;667;674 232244 673;668;671 669;664;670 231269 669; 664;670 663;662;665 230185 666;664;670 664;668;672 231220 681; 662;671 665;662;671 215592 663; 664;670 671;665;665 216075 670;665;666 671;668;672 219680 673;667;671 669;665;670 16 16 227929 671;668; 664 45-60° Разрушение в области сварного соединения и в зоне термического влияния 669;672; 665 227928 682;673;675 665;678;665 232645 673;673;668 672;672;669 230531 670;665;664 671;675;672 231177 668;671;669 671;675;670 230624 668;671;669 675;673;672 219689 670;671;669 673;665;668 228297 674;678;670 671;673;668 228300 665;663;671 678;665;667 32 32 228517 671;662;664 Разрушение в области сварного соединения 672;669;673 219828 676;669;661 675;672;662 219826 668;672;667 665;672;678 231233 663;669;665 660;676;675 230504 669;665;660 661;662;670 221756 663;665;668 664;662;665 231120 660;662;661 659;665;673 231512 663;662;672 675;670;665 228752 660;665;663 664;669;663

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава временное сопротивление сварного соединения соответствует требованиям к сварным соединениям контактно-стыковой сварки для класса А550СК.

В) Испытания d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300) образцов соединений ручной дуговой сваркой протяженными швами внахлестку по типу С23-Рэ (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение разрушались по основному стержню в зоне термического влияния сварки при временном сопротивлении соединения 659–678 Н/мм² (табл. 12), превышающем 650 Н/мм² для проката класса А550СК. Результаты испытаний образцов соединений ручной дуговой сваркой протяженными швами внахлестку по типу С23-Рэ (ГОСТ 14098) на растяжение представлены ниже в таблице 14.

Таблица 14 – Результаты испытаний образцов соединений ручной дуговой сваркой протяженными швами внахлестку по типу С23-Рэ (ГОСТ 14098) на растяжение

d _н, мм d’_н, мм Плавка Временное сопротивление сварного соединения, Н/мм² Место разрушения 10 10 232276 661;665;667 По основному стержню в зоне термического влияния сварки 662;671;674 232245 676;662;671 682;664;670 232244 668;672;664 672;664;670 231269 661;674;660 677;660;662 230185 662;662;669 673;659;669 231220 667;668;671 670;662;671 215592 661;674;670 668;661;662 216075 672;669;674 678;669;674 219680 674;671;669 678;662;672 16 16 227929 671;678;669 673;672;668 227928 669;665;671 661;668;665 232645 662;665;663 665;673;670 230531 668;669;672 Разрушение в зоне термического влияния 670;664;670 231177 663;664;672 674;662;671 230624 665;668;675 678;662;671 219689 664;668;667 670;674;673 228297 666;668;671 675; 662;667 228300 668;664;674 675; 665;662

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава временное сопротивление сварного соединения соответствует требованиям к сварным соединениям ручной дуговой сварки протяженными швами внахлестку для класса А550СК.

Г) Образцы ручной дуговой сварки прихватками крестообразных соединений по типу С15- Рс (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение (d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300) и d32 (плавка 228517, 219828, 219826, 231233, 230504, 221756, 231120, 231512, 228752) разрушались по основному стержню вне зоны термического влияния сварки при временном сопротивлении соединения 659–678 Н/мм², превышающем 650 Н/мм² для проката класса А550СК. Результаты испытаний ручной дуговой сварки прихватками крестообразных соединений по типу С15- Рс (ГОСТ 14098) на растяжение представлены в таблице 15.

Таблица 15 – Результаты испытаний ручной дуговой сварки прихватками крестообразных соединений по типу С15- Рс (ГОСТ 14098) на растяжение

d _н, мм d’_н, мм Плавка Временное сопротивление сварного соединения, Н/мм² Место разрушения 10 10 232276 659;661;666 Разрушение по сварному шву 661;665;659 232245 662;671;665 661;672;669 232244 668;662;659 669;670;678 231269 662;666;670 671;665;671 230185 669;663;662 668;671;676 231220 664;663;662 671;671;674 215592 659;660;666 668;672;673 216075 660;663;665 671;672;674 219680 660; 663;665 672;671;674 16 16 227929 658;663;661 Разрушение по сварному шву 662;674;670 227928 662;659;668 666;661;664 232645 668;672;664 673;665;674 230531 665;671;666 674;666;669 231177 660;661;663 669;668;671 230624 664;670;660 669;668;671 219689 659;661;660 671;668;669 228297 661;659;663 669;669;670 228300 662;662;659 671;668;670 32 32 228517 662;669;665 Разрушения:
разрыв накладки и св. соединения арматуры с накладкой;
разрыв накладки 670;673;672 219828 659;661;676 674;671;674 219826 671;664;672 670;669;672 231233 670;674;670 662;664;662 230504 670;671;661 660;668;662 221756 661;669;671 674;667;673 231120 670;662;673 672;668;674 231512 662;660;662 660;659;673 228752 674;674;668 666;659;662

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава временное сопротивление сварного соединения соответствует требованиям к сварным соединениям ручной дуговой сварки прихватками крестообразных соединений для класса А550СК.

Д) Образцы соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение разрушались по основному стержню вне зоны термического влияния сварки при временном сопротивлении соединения 659–681 Н/мм², превышающем 650 Н/мм² для проката класса А550СК. Результаты испытаний образцов соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение представлены в таблице 16.

Таблица 16 – Результаты испытаний образцов соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) в испытаниях на растяжение

d _н, мм d’_н, мм Плавка Временное сопротивление сварного соединения, Н/мм² Место разрушения 10 10 232276 670;665;672 По основному стержню вне зоны термического влияния сварки 668;662;668 232245 661;669;671 671;664;668 232244 668;661;660 662;667;672 231269 678;669;661 665;662;670 230185 660;671;670 674;663;674 231220 669;662;662 672;669;674 215592 663;668;669 664;669;675 216075 662;663;664 667;668;673 219680 660;662;663 664;672;675 16 16 227929 665;679;678 674;669;672 227928 669;668;670 674;669;677 232645 665;669;675 674;663;679 230531 672;669;675 674;663;679 231177 664;659;670 671;669;681 230624 672;671;674 679;668;665 219689 661;668;671 676;668;675 228297 661;668;672 670;664;671 228300 668;672;674 673;664;675 32 32 228517 680;673;675 669;675;674 219828 665;666;667 663;672;663 219826 675;665;672 664;674;676 231233 672;675;673 669;679;671 230504 674;675;670 668;671;675 221756 671;659;662 661;664;666 231120 659;661;671 663;665;665 231512 669;668;665 671;669;670 228752 674;675;665 668;670;669

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава временное сопротивление сварного соединения соответствует требованиям к сварным соединениям контактно-точечной сваркой для класса А550СК.

Е) Образцы соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) в испытаниях на срез, разрушились по металлу сварного шва при усилии среза 15,4–17,5 кН (d10), 39,9–49,0 кН (d16),142,5-155,3 (d32), что составляет не менее 0,3σ_т (σ_0,2) F_н (13,0 кН для d10 и 33,2 кН для d16 как более тонкого стержня соединения проката класса А550СК). Результаты испытаний образцов соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) на срез представлены в таблице 17.

Таблица 17 – Результаты испытаний образцов соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) на срез

d _н, мм d’_н, мм Плавка Усилие среза, кН Место разрушения 10 10 232276 15,4;16,1;16,3 По металлу сварного шва 232245 17,1;17,2;16,5 232244 16,9;16,5;16,1 231269 17,4;17,3;16,9 230185 16,1;15,9;17,1 231220 15,8;16,2;16,8 215592 16,0;16,8;17,4 216075 16,4;17,2;17,3 219680 16,2;17,4;17,5 16 16 227929 48,2;48,5;49,0 По металлу сварного шва 227928 39,9;40,4;41,1 232645 44,1;43,2;43,7 230531 43,1;44,2;44,8 231177 44,9;44,5;43,9 230624 40,1;41,3;40,8 219689 42,1;43,3;40,5 228297 41,4;39,9;40,5 228300 41,3;41,7;40,1 32 32 228517 146,3;142,5;147,3 По металлу сварного шва 219828 152,2;149,3;151,3 219826 155,3;154,3;150,2 231233 152,4;151,6;151,2 230504 151,3;150,3;152,2 221756 149,3;152,3;151,2 231120 151,3;149,3;150,8 231512 154,3;150,3;151,4 228752 151,5;150,7;151,3

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава усилие среза сварного соединения соответствует требованиям к сварным соединениям контактно-точечной сваркой для класса А550СК.

Ж) Образцы соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300) и d32 (плавка 228517, 219828, 219826, 231233, 230504, 221756, 231120, 231512, 228752) в испытаниях на изгиб до угла 60° вокруг оправки диаметром 5d_н–6d_н (50 мм, 100 мм и 200 мм) с поперечным стержнем меньшего диаметра, расположенным в зоне максимального изгибающего момента сохранили целостность без видимых трещин. В отдельных случаях наблюдалось отслоение поперечного стержня, не являющееся браковочным признаком. Результаты испытаний образцов соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) на изгиб представлены в таблице 18.

Таблица 18 – Результаты испытаний образцов соединений контактно-точечной сваркой по типу К1-Кт (ГОСТ 14098) на изгиб

d _m, мм d’_m, мм Плавка Целостность без видимых трещин после изгиба Отслоение поперечного стержня 10 10 232276 Да Нет 232245 232244 231269 230185 231220 215592 216075 219680 16 16 227929 227928 232645 230531 231177 230624 219689 228297 228300 32 32 228517 219828 219826 231233 230504 221756 231120 231512 228752

Вывод: испытывалось по 3 образца каждого диаметра. Угол загиба - 60°, в результате применения вышеуказанного химического состава разрушений и видимых трещин нет.

И) Образцы дуговой сваркой под флюсом тавровых соединений (по типу Т2-Рф) в испытаниях на отрыв в навесном фиксирующем захвате и растяжении до разрушения с контролем приложенного усилия разрушались в зоне сплавления стержня с пластиной при временном сопротивлении соединения 576–628 Н/мм², превышающем σ_в (550 Н/мм² для проката класса А550СК) для образцов арматурного проката d10 (плавка 232276, 232245, 232244, 231269, 230185, 231220, 215592, 216075, 219680), d16 (плавка 227929, 227928, 232645, 230531, 231177,230624, 219689, 228297, 228300). Результаты испытаний образцов дуговой сваркой под флюсом тавровых соединений (по типу Т2-Рф) на отрыв представлены в таблице 19.

Таблица 19 – Результаты испытаний образцов дуговой сваркой под флюсом тавровых соединений (по типу Т2-Рф) на отрыв

d _н, мм Плавка Пластина Временное сопротивление сварного соединения, Н/мм² Характер разрушения 10 232276 -- 6х100, L=100 603;589;576 В зоне сплавления стержня с пластиной 601;592;584 232245 589;611;605 596;592;614 232244 592;601;615 628;615;600 231269 583;596;602 605;614;599 230185 587;596;601 608;612;605 231220 614;594;582 602;628;618 215592 598;587;601 605;622;615 216075 603;610;609 592;598;605 219680 614;605;609 588;601;612 16 227929 -- 12x100, L=100 589;601;618 595;597;583 227928 587;581;602 612;603;600 232645 581;596;605 614;597;599 230531 609;598;583 600;580;586 231177 602;584;585 600;619;606 230624 584;596;604 596;605;601 219689 615;622;620 609;598;599 228297 601;615;614 621;603;604 228300 598;586;600 609;618;627

Вывод: в результате применения вышеуказанного химического состава испытания образцов на отрыв соответствуют требованиям к сварным соединениям дуговой сваркой под флюсом тавровых требованиям для класса А550СК.

В целом результаты исследований свариваемости заявленной арматуры класса А550СК (предел текучести не менее 550 Н/мм²) позволяют сделать следующие выводы:

- арматурная сталь класса А550СК с заявленным химическим составом при любых способах сварки, применяемых в строительстве, характеризуется показателями прочности выше заявленных по пределу текучести и временному сопротивлению для класса 550 Н/мм²;

- добавление в состав кремния в количестве от 0,10 до 0,84 мас.% положительно влияет на свариваемость заявленного класса 550 Н/мм²;

- минимальное значение углерода 0,18 мас.% обеспечивает требуемый уровень свариваемости и отсутствие трещин для заявленного класса 550 Н/мм²;

- содержание марганца от 0,42 мас.% до 1,30 мас.% повышает прочность сварных швов ванно-шовной сварки на стальной скобе накладке за счет повышения прочности агрегатного состояния заявленной арматурной стали класса прочности 550 Н/мм².

Преимущества заявленного изобретения:

- на основании вышеизложенных исследований можно сделать вывод, что заявленным изобретением является одновременное получение класса прочности 550 Н/мм² и коррозионной стойкости в агрессивной среде не менее 40 часов, что не заявлено в указанных аналогах;

- верхняя граница содержания углерода 0,24 мас.% обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня механических свойств, а нижняя 0,18 мас.% – обеспечением требуемого уровня свариваемости для заявленного класса прочности 550 Н/мм²;

- содержание кремния в предлагаемых пределах 0,10-0,84 мас.% определяет необходимую степень раскисления стали без снижения ее коррозионной стойкости. При меньшем содержании кремния затруднительно получить требуемое содержание кислорода в стали. А количество кремния, превышающее значение 0,84 мас.%, снижает коррозионную стойкость стали;

- при содержании марганца менее 0,42 мас.% снижаются предел текучести и временное сопротивление за счет снижения легирования стали, поэтому нижний предел марганца 0,42 мас.% определяется необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности данной стали. При содержании марганца в металле до 1,30 мас.%, процесс сварки не усложняется. При содержании марганца более 1,30 мас.% происходит снижение пластичности без заметного повышения прочности стали, снижается свариваемость и коррозионная стойкость, появляется опасность возникновения холодных трещин, т.к. марганец способствует появлению хрупких структур (закалочных);

- при концентрации серы от 0,011 мас.% до 0,023 мас.% и фосфора от 0,016 мас.% до 0,025 мас.% их вредное воздействие проявляется слабо и не приводит к заметному снижению механических свойств стали. Влияние серы на сопротивление коррозионного растрескивания связано с ее способностью образовывать вытянутые сульфиды. Кроме того, сульфиды активизируют процесс наводороживания стали и тем самым способствуют развитию коррозионного растрескивания. Увеличенное содержание серы вызовет красноломкость стали, то есть появление трещин при обработке стали в горячем состоянии. Повышенное содержание фосфора в стали вызывает неравномерное распределение в ней карбидов, способствует развитию ликвации (неоднородности металла пo химическому составу). Фосфиды, так же, как и сульфиды, способствуют наводороживанию стали. В связи с этим склонность металла к коррозионному растрескиванию возрастает по мере повышения содержания в нем фосфора. Свариваемость стали с повышением содержания серы и фосфора резко ухудшится;

- содержание никеля от 0,091 мас.% до 0,156 мас.% позволяет обеспечить в готовом металлопрокате высокие значения временного сопротивления, предела текучести и относительного удлинения при хорошей свариваемости. Содержание никеля в предлагаемых пределах позволяет повысить коррозионную стойкость стали. Влияние данного элемента при его содержании менее 0,091 мас.% незначительно, при этом увеличение содержания никеля более 0,156 мас.% приведет к увеличению стоимости продукции;

- наличие хрома положительно сказывается на прочность стали и расширяет возможности использования металлического лома при выплавке, что способствует снижению себестоимости производства арматурного проката заявленного класса прочности А550СК. Содержание хрома от 0,100 мас.% до 0,200 мас.% обеспечивает высокую пластичность и свариваемость. А также содержание хрома в сталях способствует увеличению коррозионной стойкости;

- наличие в составе стали 0,009-0,029 мас.% молибдена обеспечивает получение прочностных характеристик. Однако превышение приведенных значений не сопровождается дальнейшим повышением качества арматурного проката, а лишь увеличивает расходы на легирование, что представляется нецелесообразным;

- при добавлении меди повышается прочность и значительно увеличивается стойкость стали к коррозии. Заявленное содержание меди в пределах 0,18-0,27 мас. % для класса 550 Н/мм² обеспечивает стойкость к коррозионному растрескиванию не менее 40 часов по методике приложения Ж ГОСТ 34028-2016;

- содержание азота в стали должно составлять от 0,007 мас.% до 0,011 мас.%, иначе сталь станет более хрупкой и начнется более быстрый процесс ее старения;

- жесткое ограничение содержания примесей мышьяка (0,005-0,021 мас.%), олова (0,008-0,019 мас.%), свинца (0,001-0,019 мас.%) также позволяет обеспечить заявленный технический результат;

- в химическом составе у заявленного изобретения олово составляет от 0,008 мас.% до 0,019 мас.%, так как в присутствии хрома, меди и марганца содержание олова выше данного значения приводит к охрупчиванию металла и ухудшает коррозионную стойкость. В наиболее близком аналоге содержание олова находится в диапазоне от 0,005 мас.% до 2 мас.%, что говорит о том, что коррозионная стойкость понижена. В ГОСТ 34028-2016 содержание олова не нормируется;

- в химическом составе у заявленного изобретения мышьяк составляет диапазон от 0,005 мас.% до 0,021 мас.%. Присадка мышьяка несколько повышает сопротивляемость стали к коррозии. В ГОСТ 34028-2016 требования к содержанию мышьяка в диапазоне классов проката А500-А600 не нормируется и указано только для высокопрочной арматуры от классов Ап600 и выше, а в наиболее близком аналоге содержание мышьяка не нормируется;

- в химическом составе у заявленного изобретения свинец составляет диапазон от 0,001 мас.% до 0,019 мас.%. Уменьшенное содержание свинца позволяет получить гарантированные свойства класса проката А550 с одновременным выполнением требований к стойкости к агрессивной среде не менее 40 часов. В ГОСТ 34028-2016 требования к содержанию свинца в сталях не регламентировано, а в наиболее близком аналоге содержание свинца до 0,5 мас.% (данное значение завышено, что не позволяет получить гарантированную стойкость к агрессивной среде не менее 40 часов).

Изобретение относится к области металлургии, а именно к арматурному прокату класса прочности 550 Н/мм² для армирования железобетонных конструкций. Прокат имеет химический состав, содержащий следующие элементы, мас.%: углерод 0,18-0,24, кремний 0,10-0,84, марганец 0,42-1,30, фосфор 0,016-0,025, сера 0,011-0,023, азот 0,007-0,011, медь 0,18-0,27, молибден 0,009-0,029, хром 0,100-0,200, никель 0,091-0,156, мышьяк 0,005-0,021, олово 0,008-0,019, свинец 0,001-0,019, железо - остальное. Обеспечивается повышение стойкости стали к коррозионному растрескиванию. 36 ил., 19 табл.

Арматурный прокат класса прочности 550 Н/мм² для армирования железобетонных конструкций, имеющий химический состав, содержащий следующие элементы, мас.%:

углерод 0,18-0,24 кремний 0,10-0,84 марганец 0,42-1,30 фосфор 0,016-0,025 сера 0,011-0,023 азот 0,007-0,011 медь 0,18-0,27 молибден 0,009-0,029 хром 0,100-0,200 никель 0,091-0,156 мышьяк 0,005-0,021 олово 0,008-0,019 свинец 0,001-0,019 железо остальное