RU2175359C1 - Арматурная горячекатаная сталь и способ выплавки стали для ее получения - Google Patents
Арматурная горячекатаная сталь и способ выплавки стали для ее получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175359C1 RU2175359C1 RU2000109448A RU2000109448A RU2175359C1 RU 2175359 C1 RU2175359 C1 RU 2175359C1 RU 2000109448 A RU2000109448 A RU 2000109448A RU 2000109448 A RU2000109448 A RU 2000109448A RU 2175359 C1 RU2175359 C1 RU 2175359C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- vanadium
- production
- manganese
- iron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
Изобретение 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. Техническим результатом изобретения является получение хорошо свариваемой горячекатаной стали с пределом текучести не менее 500 Н/мм2, временным сопротивлением не менее 600 Н/мм2, относительным удлинением δ5 не менее 14% при снижении ее себестоимости за счет уменьшения количества марганца и упрощения технологии производства. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии производства и составу стали, предназначенной преимущественно для изготовления свариваемой арматуры железобетонных конструкций, и может быть использовано при производстве горячекатаной стержневой арматуры класса А500С.
Известна свариваемая горячекатаная арматурная сталь 18Г2С [1] следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 14-0,23
Марганец - 1,20-1,60
Кремний - 0,60-0,90
Хром - Не более 0,3
Железо - Остальное
Данная сталь имеет углеродный эквивалент в пределах 0,34 - 0,51%, что обеспечивает ее свариваемость, но относительно низкую прочность ( σт ≥ 300 Н/мм2, σв ≥ 500 Н/мм2) и соответствует классу А300С. К тому же в этой стали высокое содержание марганца, что делает дорогим ее массовое применение.
Углерод - 14-0,23
Марганец - 1,20-1,60
Кремний - 0,60-0,90
Хром - Не более 0,3
Железо - Остальное
Данная сталь имеет углеродный эквивалент в пределах 0,34 - 0,51%, что обеспечивает ее свариваемость, но относительно низкую прочность ( σт ≥ 300 Н/мм2, σв ≥ 500 Н/мм2) и соответствует классу А300С. К тому же в этой стали высокое содержание марганца, что делает дорогим ее массовое применение.
Известна термомеханически упрочненная сталь марки СтЗсп [2] класса А500С следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 0,14-0,22
Марганец - 0,40-0,65
Кремний - 0,15-0,30
Железо - Остальное
Данная сталь является свариваемой всеми видами сварки за исключением ванной сварки. Однако она имеет низкое значение отношения временного сопротивления к пределу текучести (1,05 - 1,25), что делает опасным ее применение в малоармированных железобетонных элементах из-за возможного развития значительных прогибов и большой величины раскрытия трещин в результате развития арматурой значительных пластических деформаций. В горячекатаном же состоянии эта сталь имеет низкую прочность ( σт ≥ 235-245 Н/мм2, σв ≥ 370-490 Н/мм2).
Углерод - 0,14-0,22
Марганец - 0,40-0,65
Кремний - 0,15-0,30
Железо - Остальное
Данная сталь является свариваемой всеми видами сварки за исключением ванной сварки. Однако она имеет низкое значение отношения временного сопротивления к пределу текучести (1,05 - 1,25), что делает опасным ее применение в малоармированных железобетонных элементах из-за возможного развития значительных прогибов и большой величины раскрытия трещин в результате развития арматурой значительных пластических деформаций. В горячекатаном же состоянии эта сталь имеет низкую прочность ( σт ≥ 235-245 Н/мм2, σв ≥ 370-490 Н/мм2).
Наиболее близкой к предлагаемой является горячекатаная сталь [3] следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 0,17-0,25
Марганец - 1,0-1,5
Кремний - 2,0-2,5
Ванадии - 0,06-0,12
Хром - До 0,03
Никель - До 0,03
Медь - До 0,03
Железо - Остальное
соответствующая классу А500С.
Углерод - 0,17-0,25
Марганец - 1,0-1,5
Кремний - 2,0-2,5
Ванадии - 0,06-0,12
Хром - До 0,03
Никель - До 0,03
Медь - До 0,03
Железо - Остальное
соответствующая классу А500С.
Эта сталь после термообработки обладает высокой коррозионной стойкостью, вследствие высокого содержания кремния. В горячекатаном состоянии применение данной стали в качестве арматуры невозможно из-за того, что при верхнем содержании углерода (0,25%) и марганца (1,5%) возможно образование закалочных структур и, как следствие, снижение пластичности, а в сочетании с высоким содержанием кремния - ухудшение свариваемости. Кроме того, высокое содержание марганца и кремния приводит к удорожанию арматуры и повышению стоимости железобетонных конструкций.
Известен способ производства стали [5], согласно которому в сталеплавильном агрегате выплавляют полупродукт, предварительно раскисляют его марганецсодержащими сплавами, затем науглероживают и микролегируют ванадием жидкого природно-легированного ванадиевого чугуна, в который предварительно вводят добавку в виде алюминия и окончательно раскисляют в разливочном ковше. В природно-легированный ванадиевый чугун предварительно вводят дополнительную добавку в виде ванадиевого шлака, присаживаемого в процессе слива чугуна в емкость, предназначенную для доставки чугуна к сталеразливочному агрегату в количестве 1,0-13,3% от массы природно-легированного ванадиевого чугуна.
Данный способ производства предполагает получение углеродистой стали с содержанием углерода около 0,8%. Такая сталь не может использоваться в качестве свариваемой арматуры железобетонных конструкций. К недостаткам известного способа выплавки стали относятся трудности по дозировке и заливке ванадиевого чугуна в ковш и по введению ванадиевого шлака в ванадиевый чугун, а также то, что при большом количестве доливаемого чугуна трудно попасть в требуемый химический состав стали. К тому же для легирования используется ванадиевый шлак, из которого может быть получен ценный феррованадий.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения стали [4], согласно которому в сталеплавильном агрегате выплавляют полупродукт, раскисляют его марганецсодержащими сплавами, затем науглероживают и микролегируют ванадием жидкого природно-легированного ванадиевого чугуна. Природно-легированный ванадиевый чугун заливают в сталеплавильный агрегат в количестве, обеспечивающем в полупродукте 40 - 60% требуемого содержания ванадия в стали, а остальное количество ванадия вводят с ванадиевым шлаком, присаживаемым в процессе слива расплава в ковш.
Этот способ имеет существенные недостатки: трудности по дозировке и заливке ванадиевого чугуна в ковш; использование для легирования стали ванадиевого шлака, который является сырьем для получения ценного феррованадия; половина содержащегося в стали ванадия (40 - 60%) вводится с природно-легированным ванадиевым чугуном, который используется для получения ванадиевого шлака, а затем феррованадия.
Техническая задача заключается в получении хорошо свариваемой горячекатаной стали с пределом текучести не менее 500 Н/мм2, временным сопротивлением не менее 600 Н/мм2, относительным удлинением δ5 не менее 14%, снижение ее себестоимости за счет уменьшения количества марганца и упрощения технологии производства.
Техническая задача решается таким образом, что арматурная горячекатаная сталь содержит углерод, марганец, кремний, ванадий, хром, никель, медь и железо, согласно изобретению она содержит компоненты в следующем соотношении в 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
при этом отношение временного сопротивления к пределу текучести составляет 1,25 - 1,40.
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
при этом отношение временного сопротивления к пределу текучести составляет 1,25 - 1,40.
В способе выплавки стали для получения арматурной горячекатаной стали, включающем получение полупродукта из природнолегированного ванадиевого чугуна, выплавку стали в сталеплавильном агрегате, слив расплава стали в ковш, раскисление и легирование его ферросплавами, согласно изобретению плавку стали производят из твердого стального лома и жидкого полупродукта, содержащего компоненты в следующем соотношении в 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
обеспечивающим 14-58 мас.% ванадия в стали, а остальное количество ванадия вводят в виде силикованадия в ковш, при этом процесс раскисления и легирования стали в ковше проводят при одновременной продувке азотом.
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
обеспечивающим 14-58 мас.% ванадия в стали, а остальное количество ванадия вводят в виде силикованадия в ковш, при этом процесс раскисления и легирования стали в ковше проводят при одновременной продувке азотом.
При этом согласно изобретению в сталь вводят силикованадий, являющийся сопутствующим продуктом производства феррованадия.
Отношение временного сопротивления к пределу текучести 1,25-1,40 обеспечивает повышение надежности малоармированных железобетонных элементов за счет снижения вероятности развития значительных прогибов и большой величины раскрытия трещин в результате развития арматурой значительных пластических деформаций.
Основными требованиями к свариваемой арматурной стали является высокая прочность, пластичность и свариваемость, которая обеспечивается невысоким значением углеродного эквивалента Cэкв < 0,52%. Углеродный эквивалент вычисляется по формуле:
Элементы, входящие в состав предлагаемой стали, формируют ее структуру и, находясь в сложной взаимосвязи, обеспечивают ее требуемые свойства.
Элементы, входящие в состав предлагаемой стали, формируют ее структуру и, находясь в сложной взаимосвязи, обеспечивают ее требуемые свойства.
При содержании углерода менее 0,16% значительно снижаются предел текучести и временное сопротивление стали.
При содержании углерода более 0,24% снижается пластичность и ухудшается свариваемость стали.
При содержании марганца менее 0,60% снижаются предел текучести и временное сопротивление за счет снижения легирования стали.
При содержании марганца более 0,95% происходит снижение пластичности без заметного повышения прочности стали.
При содержании кремния менее 0,50% снижаются предел текучести и временное сопротивление.
При содержании кремния более 0,90% снижается пластичность и ухудшается свариваемость стали.
Введение ванадия придает стали мелкодисперсную структуру, так как образует стойкие карбиды, имеющие высокую температуру растворения в аустените, поэтому они способствуют измельчению зерна.
Минимальное содержание ванадия 0,12% принято для образования в стали карбидов ванадия и обеспечения требуемого предела текучести, а максимальное - 0,20% определяется сохранением высокой пластичности и свариваемости.
Содержание хрома до 0,20% обеспечивает высокую пластичность и свариваемость.
Содержание никеля более 0,15% приводит к увеличению стоимости стали без заметного увеличения ее механических свойств.
Содержание меди более 0,10% способствует старению стали.
По предлагаемому способу в сталеплавильном агрегате выплавляется сталь из ванадийсодержащего полупродукта (после деванадизации ванадиевого чугуна), что позволяет упростить технологию, исключив трудности по дозировке и заливке ванадиевого чугуна в ковш. Легирование стали ванадием в ковше осуществляется силикованадием, являющимся сопутствующим продуктом производства феррованадия, что позволяет снизить себестоимость стали. При этом большая часть содержания ванадия в стали вводится именно с силикованадием.
Способ осуществляется следующим образом. Сталь выплавляется в основных мартеновских печах емкостью 260 т при шихтовке плавки, состоящей из 30% стального лома и 70% жидкого полупродукта, получаемого при продувке жидкого ванадиевого чугуна в 22-тонных конвертерах и содержащего в мас.%: 3,2-3,7 углерода, 0,03-0,1 марганца, 0,03-0,1 кремния, 0,03-0,1 ванадия, 0,03-0,1 хрома, не более 0,05 фосфора, не более 0,05 серы. Раскисление и легирование стали производится в ковшах путем подачи через специальные бункера строго дозированных порций ферросплавов, обеспечивающих заданный химический состав стали. На один ковш стали (130 т) расход ферросплавов составляет;
Силикомарганец - 1500 кг
Ферросилиций - 1150 кг
Силикованадий - 1000 кг
Для удаления неметаллических включений и усреднения стали по химическому составу и температуре сталь в ковшах продувается азотом при давлении 2-6 атм и общем расходе не более 26 м3 на ковш. При этом не происходит повышения содержания азота в готовой стали.
Силикомарганец - 1500 кг
Ферросилиций - 1150 кг
Силикованадий - 1000 кг
Для удаления неметаллических включений и усреднения стали по химическому составу и температуре сталь в ковшах продувается азотом при давлении 2-6 атм и общем расходе не более 26 м3 на ковш. При этом не происходит повышения содержания азота в готовой стали.
Химический состав и механические свойства стали приведены в таблицах 1, 2. Результаты испытаний сварных соединений в таблице 3.
При испытании соединений, выполненных контактной точечной сваркой, контактной стыковой сваркой, ручной дуговой сваркой протяженными швами с накладками, ванной сваркой и ручной дуговой сваркой крестообразных соединений прихватками, разупрочнения практически не было.
Источники информации
1. ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1994.
1. ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1994.
2. ГОСТ 380-88. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. - М.: Изд-во стандартов, 1988.
3. Авторское свидетельство СССР N 336369, кл. C 22 C 38/12, БИ N 14, 1972 (прототип).
4. Патент РФ N 2055094, кл. C 21 C 5/04, 7/06, БИ N 6, 1996 (прототип).
5. Патент РФ N 2044060, кл. C 21 C 5/04, 7/06, БИ N 26, 1995.
Claims (3)
1. Арматурная горячекатаная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, хром, никель, медь и железо, отличающаяся тем, что она содержит 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
при этом отношение временного сопротивления к пределу текучести составляет 1,25-1,40.
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
при этом отношение временного сопротивления к пределу текучести составляет 1,25-1,40.
2. Способ выплавки стали для получения арматурной горячекатаной стали, включающий получение полупродукта из природно-легированного ванадиевого чугуна, выплавку стали в сталеплавильном агрегате, слив расплава стали в ковш, раскисление и легирование его ферросплавами, отличающийся тем, что 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, при этом процесс раскисления и легирования стали в ковше проводят при одновременной продувке азотом.
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, при этом процесс раскисления и легирования стали в ковше проводят при одновременной продувке азотом.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в сталь вводят силикованадий, являющийся сопутствующим продуктом производства феррованадия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000109448A RU2175359C1 (ru) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | Арматурная горячекатаная сталь и способ выплавки стали для ее получения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000109448A RU2175359C1 (ru) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | Арматурная горячекатаная сталь и способ выплавки стали для ее получения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2175359C1 true RU2175359C1 (ru) | 2001-10-27 |
Family
ID=20233359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000109448A RU2175359C1 (ru) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | Арматурная горячекатаная сталь и способ выплавки стали для ее получения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2175359C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2647425C2 (ru) * | 2013-07-25 | 2018-03-15 | Арселормиттал | Точечное сварное соединение с использованием высокопрочной стали с высокой способностью к штамповке и способ его изготовления |
-
2000
- 2000-04-17 RU RU2000109448A patent/RU2175359C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2647425C2 (ru) * | 2013-07-25 | 2018-03-15 | Арселормиттал | Точечное сварное соединение с использованием высокопрочной стали с высокой способностью к штамповке и способ его изготовления |
US10272514B2 (en) | 2013-07-25 | 2019-04-30 | Arcelormittal Sa | Spot welded joint using high strength and high forming steel and its production method |
US11504795B2 (en) | 2013-07-25 | 2022-11-22 | Arcelormittal | Spot welded joint using high strength and high forming steel and its production method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5972129A (en) | Process for smelting a titanium steel and steel obtained | |
JP4673343B2 (ja) | 耐食性、溶接性および表面性状に優れるステンレス鋼板およびその製造方法 | |
CN108193136B (zh) | 一种40Cr热轧圆钢及其生产方法 | |
CN110257719A (zh) | 一种铌钛微合金化hrb400级螺纹钢及其制造方法 | |
RU2476604C2 (ru) | Способ получения расплава стали с содержанием марганца до 30% | |
CN101654761A (zh) | 工程机械用碳锰系复合微合金化钢及其制备方法 | |
JP6146908B2 (ja) | 表面性状に優れたステンレス鋼とその製造方法 | |
CN101307414B (zh) | 一种高性能含锰工程机械轮体用钢及其制备方法 | |
CN102199725A (zh) | 桥梁结构钢及其生产方法 | |
CN108251739A (zh) | 一种高强度高伸长率球墨铸铁及其制备方法 | |
CN102424933A (zh) | 一种热轧高强带钢及其制造方法 | |
CN103966515B (zh) | 一种利用电弧炉制备低合金高强韧铸钢的方法 | |
CN106756559B (zh) | 一种耐浓硫酸腐蚀用高硅奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN105463159A (zh) | 一种多元素氮化合金包芯线及其在q620d钢种强化处理工艺中的应用方法 | |
JP2010116611A (ja) | 大入熱時でのhaz靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法 | |
JP2014105341A (ja) | 耐硫酸腐食性、耐粒界腐食性および表面性状に優れるFe−Ni−Cr系合金およびその製造方法 | |
CN110541108A (zh) | 一种Nb、V复合700MPa级高强抗震钢筋用钢及其生产方法 | |
CN102703809B (zh) | 一种热轧钢及其制造方法 | |
CN109182904A (zh) | 一种钢筋混凝土用耐火钢筋及其制备方法 | |
CN108149141A (zh) | 一种核电用钢ф50hrb500e抗震钢筋及其制备方法 | |
JP6603033B2 (ja) | 高Mn含有Fe−Cr−Ni合金およびその製造方法 | |
CN106555124A (zh) | 高铬、高钼铁素体不锈钢的制备方法 | |
JPH1085959A (ja) | レール頭部域で鋳鋼にトッピング合金処理を施したレールのテルミット式中間鋳込み溶接法 | |
RU2175359C1 (ru) | Арматурная горячекатаная сталь и способ выплавки стали для ее получения | |
JP3870614B2 (ja) | 表面性状および内質に優れる冷延鋼板並びにその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention |