СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
REINFORCING THERMO-MECHANICALLY HARDENED STEEL FOR REINFORCED-CONCRETE STRUCTURES

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.%:
Углерод
0,8…1,30
Марганец
0,25…2,00
Кремний
0,10…2,50
Фосфор
Примесь
Сера
Примесь
Хром
0,05…2,00
Никель
0,05…1,00
Медь
0,05…1,00
Алюминий
не более 0,05
Железо
Остальное
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.%:
Углерод
0,20…0,29
Марганец
1,20…1,60
Кремний
0,60…0,90
Фосфор
Не более 0,040
Сера
Не более 0,045
Хром
Не более 0,30
Никель
Не более 0,30
Медь
Не более 0,30
Железо
Остальное
T
2
Ожидаемый технический результат - обеспечение требований класса прочности не ниже Ат800 (σ не менее 800 Н/мм) 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.%):
Углерод
0,20…0,29
Марганец
1,20…1,60
Кремний
0,60…0,90
Фосфор
Не более 0,040
Сера
Не более 0,010
Хром
0,01…0,25
Никель
Не более 0,30
Медь
Не более 0,30
Бор
0,001…0,005
Азот
Не более 0,008
Железо
Остальное,
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.
2
Предел текучести составил 963 Н/мм, а относительное сужение - 9,3%.