CN106498283A - 一种预应力锚具用优质碳素钢 - Google Patents

一种预应力锚具用优质碳素钢 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：C0.44‑0.50％、Si0.17‑0.37％、Mn0.60‑0.80％、P0.005‑0.025％、S0.005‑0.010％、Cr0.15‑0.50％，Ca0‑0.005％，Als0.015‑0.035％、O 0.0010‑0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。与现有技术相比，本发明提供的预应力锚具用优质碳素钢克服了现有45特级优质锚具钢难加工、热处理时淬硬性、淬透性较差的缺点。可提高锯切、钻孔等机械加工效率20％以上，从而降低生产成本。确保了淬火后表面硬度≥42HRC，保证了锚具质量及其质量的稳定性。

Description

一种预应力锚具用优质碳素钢
技术领域
本发明属于建筑工程用钢领域，具体涉及一种预应力锚具用优质碳素钢。
背景技术
预应力锚具是在预应力凝土中所用的永久性锚固装置,是在后张法结构或构件中,为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的锚固工具，它广泛用于公路桥梁、铁路桥梁、城市立交、城市轻轨、高层建筑、水利水电大坝、港口锚具码头、岩体护坡锚固、基础加固、隧道矿顶锚顶、预应力网架、地铁、大型楼堂馆所、仓库厂房、塔式建筑、重物提升、滑膜间歇推进、桥隧顶推、大型容器及船舶、轨枕、更换桥梁支座、桥梁及建筑物加固、钢筋工程、防磁及防腐工程(纤维锚具)、碳纤维加固、先张梁场施工、体外预应力工程、斜拉索、悬索等。
预应力锚具的使用状态恶劣，对其质量的要求非常高，要求其具有良好的强度、硬度、塑性、韧性、抗疲劳性能，并且要求其质量稳定性好、安全性高。同时，由于其是用量大、使用面广、定期更换的易损件，所以要求其制造工艺简单、生产成本低。
目前，预应力锚具中的挤压套、锚环、群锚锚板、连接器垫环等一般用45钢制造，国家标准GB/T699-1999《优质碳素结构钢》中45特级优质钢的成分要求为(重量百分比):C0.42-0.50％、Si0.17-0.37％、Mn0.50-0.80％、P≤0.025％、S≤0.020％、Cr≤0.25％、Ni≤0.30％、Cu≤0.25％。
但是，目前预应力锚具用45特级优质钢主要存在2个问题：1为了控制的夹杂物，往往钢中P含量很低(P≤0.009％)几乎不含S(S≤0.0003％),致使钢材锯切、钻孔等机械加工很困难，而过多增加S含量又会增加夹杂物含量、降低钢的塑性、韧性、抗疲劳性能；2热处理时淬硬性、淬透性较差，影响锚具的耐磨性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预应力锚具用优质碳素钢，可用于制造预应力锚具中的挤压套、锚环、群锚锚板、连接器垫环等，克服了现有技术中45特级优质锚具钢难加工、热处理时淬硬性、淬透性较差的缺点。
本发明提供的一种预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.50％、Si 0.17-0.37％、Mn 0.60-0.80％、P 0.005-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.15-0.50％，Ca 0-0.005％，Als 0.015-0.035％、O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.18-0.25％，Ca 0.001-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.22-0.28％、Mn 0.65-0.70％、P 0.018-0.025％、S 0.005-0.0080％、Cr 0.18-0.25％，Ca 0.002-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.26-0.35％，Ca 0.001-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.31-0.45％，Ca 0.001-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.22-0.28％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.0060-0.0010％、Cr 0.18-0.25％，Als 0.018-0.030％，O0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.006-0.010％、Cr 0.26-0.35％，Als 0.018-0.030％，O0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述预应力锚具用优质碳素钢，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.006-0.010％、Cr 0.31-0.4 5％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明中各合金元素作用如下：
碳是钢中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，本发明中控制碳含量范围是0.44-0.50％，过低则会降低强度和硬度，过高则会降低塑性和韧性，增加工件淬火开裂倾向。
硅在本发明钢中不作为主要合金元素，作为炼钢时必要的还原剂和脱氧剂，本发明中控制硅含量范围是0.17-0.37％。
锰和铬也都是提高淬透性的重要元素，本发明中控制锰含量范围是0.60-0.80％，控制铬含量范围是0.15-0.50％。根据钢的用途，适量的锰和铬对于提高淬透性是必要的，但过高的锰和铬不仅会增加钢的成本，而且会在显著增加强度的同时，降低成品的塑、韧性，增加淬火开裂倾向。
硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。但钢的纵向和横向的力学性能差别大，横向塑、韧性差，疲劳及耐蚀性能也有所降低。本发明中控制硫含量范围是0.005-0.010％。
磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度，降低韧性，使切屑易于折断和排除，从而获得良好的加工表面粗糙度，但磷含量过高会显著降低塑性，提高硬度，反而对钢的切削性起有害作用。因此，本发明控制磷含量范围是0.005-0.025％。
钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物(主要是CaO·Al2O3·SiO2)，高速切削时，钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减摩作用，从而提高刀具的使用寿命。如果同时含硫、铅等元素，它们的复合作用会使切削效果更好。本发明控制Si0.17-0.37％、Ca0-0.005％，Als 0.015-0.035％。
氧是钢中的氧在钢中一般是有害的，过高的氧会增加夹杂物的量、降低钢的力学性能，但适量的氧会使钢中硫化物呈纺锤形分布，改善钢的切削性。本发明控制氧含量范围是0.0010-0.0020％。
与现有技术相比，本发明提供的预应力锚具用优质碳素钢克服了现有45特级优质锚具钢难加工、热处理时淬硬性、淬透性较差的缺点。可提高锯切、钻孔等机械加工效率20％以上，从而降低生产成本。确保了淬火后表面硬度≥42HRC，保证了锚具质量及其质量的稳定性。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1-7与对比例1-2的化学成分见表1(熔炼分析，其余为Fe和不可避免的杂质元素)
表1
实施例1-7与对比例1-2的力学性能及机械加工时间、淬火后表面硬度见表2,表2中数据均为统计的平均值。
力学性能试验按GB/T699-1999推荐的热处理工艺处理并按此标准要求检验。
将本发明实施例1-7制备的钢与实施例1-2制备的钢钻孔，锯切圆钢尺寸为Φ150mm，成品为7孔群锚锚板，锯切及钻孔分别在同一台机床上采用同一加工参数对比进行，按可稳定生产的最大加工速度加工，具有相对比较意义。节约时间是指相对对比例1节约时间百分比。
表2
由上表2可以得到，实施例1-7分别与对比例1比较可见，实施例1-7可节约加工时间20％以上，且淬火后表面硬度明显高于比例1的。
实施例1-7分别与对比例2比较可见，实施例1-7塑性和韧性明显较好，且淬火后表面硬度较高，且也可明显节约加工时间。

Claims (8)

1.一种预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.50％、Si 0.17-0.37％、Mn 0.60-0.80％、P 0.005-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.15-0.50％，Ca 0-0.005％，Als 0.015-0.035％、O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.18-0.25％，Ca 0.001-0.005％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.22-0.28％、Mn 0.65-0.70％、P 0.018-0.025％、S 0.005-0.0080％、Cr 0.18-0.25％，Ca 0.002-0.005％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.26-0.35％，Ca 0.001-0.005％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.31-0.45％，Ca 0.001-0.005％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
6.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.22-0.28％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.0060-0.0010％、Cr 0.18-0.25％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
7.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.006-0.010％、Cr 0.26-0.35％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
8.根据权利要求1所述的预应力锚具用优质碳素钢，其特征在于，所述预应力锚具用优质碳素钢含有以下重量百分比的成分：C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.006-0.010％、Cr 0.31-0.4 5％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
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CN108193132A (zh) * 2018-01-05 2018-06-22 天津荣程联合钢铁集团有限公司 一种重钢及其生产工艺
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