СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве арматурного периодического профиля, содержащего кремний, марганец и бор.

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 арматурная сталь (патент Японии №2002-069581 от 08.03.2002 г., заявка №2000 -270635 от 06.09.2000 г.), содержащая компоненты в соотношении, масс.%:

Недостатком этой стали является увеличенное содержание хрупких силикатов из-за большого содержания кремния, что впоследствии приводит к недостаточной пластичности холоднодеформированного арматурного периодического профиля, кроме того, в готовой продукции не достигается требуемое сочетание пластичности и прочности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь 25Г2С, описанная в ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь и железо, и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, масс.%:

Ожидаемый технический результат - обеспечение требований класса прочности не ниже Ат800 (σ_T не менее 800 Н/мм²) при производстве стали арматурной термомеханически упрочненной для железобетонных конструкций.

Для решения этой задачи, сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, и железо, согласно изобретения, она дополнительно содержит бор и азот в следующем соотношении (в масс.%):

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

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания углерода, кремния, марганца, хрома, азота и бора в стали, в результате этого, повышаются прочностные характеристики проката (предел текучести), что особенно важно при производстве стали арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций класса Ат800 и выше.

Бор при кристаллизации захватывает водород и ограничивает насыщение им стали, стабилизирует подкорковую зону непрерывнолитой заготовки, подавляет ликвацию серы и других примесей - то есть значительно снижает подусадочную ликвацию. Кроме того, нитрид бора BN исключает протекание процессов старения во времени за счет полного связывания азота. Также бор способствует более равномерному распределению базовых и примесных элементов между составляющими структуры, в результате связывания атомов азота в боронитриды и карбоборонитридные соединения мартенсит в структуре имеет меньшую концентрацию азота и, как менее твердый и прочный, приобретает большую склонность к деформационному формоизменению.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили при производстве стали арматурной термомеханически упрочненной для железобетонных конструкций в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане «370». Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний.

Наилучшие результаты (выход годного по механическим свойства на класс прочности на уровне 99,25%) получены, при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава приводили к получению брака по механическим свойствам (пределу текучести).

Так, при содержании в стали (масс.%) C<0,20 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Mn<1,20, Si<0,60, B<0,001 и Cr<0.010 (при том же условии) не удалось получить предел текучести у 2,5-5,1% круглого проката.

При получении же проката из стали, химический состав которой имел хотя бы один компонент с отличной (от заявляемой) величиной, отсортировка готового проката по недопустимым отклонениям от заданной нормы предела текучести составляла не менее 3,5-5,1%.

Сравнительные испытания стали 25Г2С, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине порядка 41,39% готового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Пример конкретного выполнения.

Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций содержит (масс.%): C=0,22; Si=0,79; Mn=1,55; S=0,004; P=0,009; Cr=0,17; Ni=0,060; Cu=0,16; N=0.006; B=0,0035; остальное - железо.

Предел текучести составил 963 Н/мм², а относительное сужение - 9,3%.