RU2206631C2 - Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления - Google Patents

Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2206631C2
RU2206631C2 RU2001119136/02A RU2001119136A RU2206631C2 RU 2206631 C2 RU2206631 C2 RU 2206631C2 RU 2001119136/02 A RU2001119136/02 A RU 2001119136/02A RU 2001119136 A RU2001119136 A RU 2001119136A RU 2206631 C2 RU2206631 C2 RU 2206631C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
steel
surface layer
nickel
thickness
Prior art date
Application number
RU2001119136/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001119136A (ru
Inventor
В.П. Востриков
К.И. Грамотнев
В.Н. Чернышев
А.В. Садовский
П.В. Востриков
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ТРАНСКОМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ТРАНСКОМ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ТРАНСКОМ"
Priority to RU2001119136/02A priority Critical patent/RU2206631C2/ru
Priority to DE10148635A priority patent/DE10148635A1/de
Priority to US10/114,513 priority patent/US6663984B2/en
Publication of RU2001119136A publication Critical patent/RU2001119136A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2206631C2 publication Critical patent/RU2206631C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/045Manufacture of wire or bars with particular section or properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/163Rolling or cold-forming of concrete reinforcement bars or wire ; Rolls therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/015Anti-corrosion coatings or treating compositions, e.g. containing waterglass or based on another metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B2001/081Roughening or texturing surfaces of structural sections, bars, rounds, wire rods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B21B2001/383Cladded or coated products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2251/00Treating composite or clad material
    • C21D2251/02Clad material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/08Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires for concrete reinforcement
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49616Structural member making
    • Y10T29/49623Static structure, e.g., a building component
    • Y10T29/49632Metal reinforcement member for nonmetallic, e.g., concrete, structural element
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12951Fe-base component
    • Y10T428/12958Next to Fe-base component
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12951Fe-base component
    • Y10T428/12972Containing 0.01-1.7% carbon [i.e., steel]
    • Y10T428/12979Containing more than 10% nonferrous elements [e.g., high alloy, stainless]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении плакированного стального сортового проката для армирования бетона, который состоит из основного слоя из стали, содержащей группу легирующих элементов, включающую кремний и алюминий, поверхностного слоя из нержавеющей стали, содержащей группу легирующих элементов, включающую хром и никель, и диффузионного слоя между ними. Прокат получают из биметаллического слитка путем его горячей прокатки на промежуточную заготовку и сортовой прокат с последующей термообработкой. При этом сталь основного слоя содержит, мас.%: кремний 1,0-5,8 и алюминий 0,1-5,0; при условии, что 3,0≤(Si+Al)≤6,0. Сталь основного слоя дополнительно может содержать один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей, мас.%: никель до 3,0; хром до 3,0; марганец до 3,0; молибден до 1,0; вольфрам до 0,5; ванадий до 0,7; медь до 0,5; титан до 0,3; ниобий до 0,5; цирконий до 0,5; иттрий до 0,2; РЗМ до 0,2; азот до 0,5; углерод до 0,8, железо и примеси - остальное. А сталь поверхностного слоя дополнительно может содержать один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей, мас. %: никель до 34; хром до 25; кремний до 6,5; алюминий до 4,0; марганец до 6,0; молибден до 6,1; вольфрам до 4,0; ванадий до 0,5; медь до 5,0; титан до 1,2; ниобий до 1,0; цирконий до 1,0; иттрий до 0,5; РЗМ до 0,5; азот до 0,8; углерод до 0,5, железо и примеси - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, ударной вязкости и коррозионной стойкости сортового проката. 3 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 табл., 14 ил.

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к плакированному стальному сортовому прокату для армирования бетона и способу его изготовления.
Известен способ изготовления плакированных стальных листов, содержащих основной металлический слой из стали, содержащей в маc.%: С≤1,0; Si от 0,05 до 1,0; Мn от 0,3 до 2,5 и плакирующий слой, содержащий Ni+Cr≤10,0; один или два из элементов Сu≤2,0; Мо≤1,0; Nb≤0,1; V≤0,1; остальное Fe и незначительное количество примесей. Биметаллический плакированный пакет соединяется по кромкам сваркой или каким-либо другим путем, после чего подвергается горячей прокатке с предварительным нагревом и термообработкой. Нагрев составного листа производится перед прокаткой до температуры более 1150 oС с выдержкой при этой температуре (IP, 61-294223, 21.06.88, В 23 К 20/04) [1].
Кроме того, известен плакированный стальной сортовой прокат, состоящий из основного стального слоя, переходного слоя и поверхностного слоя из нержавеющей стали и способ его изготовления. Слои содержат легирующую группу элементов, включающую Si и Сr, при соотношении мас.%: в основном Si от 1,5 до 7,0, Сr до 3,0, Si/Сr≥0,5; в переходном слое Si от 0,5 до 7,0, Сr от 2 до 14, Si/Cr (8,5/Cr - 0,5) ± 0,2 и поверхностном слое Si до 6,5, Сr от 6,0 до 25,0, Si/Cr≤0,4.
Способ изготовления такого плакированного стального сортового проката включает в себя получение биметаллической заготовки, горячую прокатку ее в несколько проходов с последующей термомеханической обработкой (RU, 2155134 С1, 27.08.2000, В 32 В 15/18) [2].
Наиболее близким решением является способ изготовления плакированных стальных листов, в котором основную полосу изготавливают из стали с содержанием в мас.%: С≤0,05, Si от 0,05 до 0,8, Мn от 0,8 до 2,2, Al от 0,02 до 0,08, Fe - остальное, а плакирующий слой из стали с высокой коррозионной стойкостью. Полосы, соединенные в пакет, прокатывают до заданной толщины и подвергают термообработке с выдержкой при температуре 900-1150oС в течение более 10 секунд с последующим охлаждением со скоростью более 0,5% (JP, 58-150377, 08.03.85, С 21 D 9/52) [3].
Основными недостатками известных решений являются недостаточная прочность и ударная вязкость получаемого плакированного изделия, недостаточная коррозионная стойкость, а также невысокая прочность соединения между слоями и с бетоном.
Задачей изобретения является исключение вышеуказанных недостатков и получение плакированного стального сортового проката для армирования бетона, имеющего высокую механическую прочность, ударную вязкость, повышенную коррозионную стойкость при высокой прочности соединения слоев друг с другом и с бетоном.
Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что у плакированного стального сортового проката для армирования бетона, полученного из биметаллического слитка, состоящего из основного материала, содержащего легирующую группу элементов, включающую Si и Al, и поверхностного слоя из ферритной или аустенитной нержавеющей стали, содержащей легирующую группу элементов, включающую Сr и Ni стали, путем горячей прокатки слитка на промежуточную заготовку и сортовой прокат с его последующей термообработкой, в качестве основного материала применяется сталь, содержащая в мас.%: от 1,0 до 5,8 Si и от 0,1 до 5,0 Al при условии: 3,0≤(Si+Al)≤6,0.
Согласно предпочтительной форме выполнения основной и поверхностный слои могут дополнительно содержать один или несколько компонентов, выбранных из группы, включающей марганец, молибден, вольфрам, ванадий, медь, титан, ниобий, цирконий, иттрий, РЗМ, азот и углерод при следующем соотношении компонентов в основном слое (маc. %): никель до 3,0; хром до 3,0; марганец до 3,0; молибден до 1,0; вольфрам до 0,5; ванадий до 0,7; медь до 0,5; титан до 0,3; ниобий до 0,5; цирконий до 0,5; иттрий до 0,2; РЗМ до 0,2; азот до 0,5; углерод до 0,8; остальное железо и примеси, а в поверхностном слое: никель до 34; хром до 25; кремний до 6,5; алюминий до 4,0; марганец до 6,0; молибден до 6,1; вольфрам до 4,0; ванадий до 0,5; медь до 5,0; титан до 1,2; ниобий до 1,0; цирконий до 1,0; иттрий до 0,5; РЗМ до 0,5; азот до 0,8; углерод до 0,5; остальное железо и примеси.
При этом является целесообразным, чтобы поверхностный слой с относительной толщиной до 20% в поперечном сечении заготовки выполнялся из нержавеющей стали с ферритной структурой, содержащей Ni≤3,0 мас.% и Сr от 10 до 25 мас. %, основной слой содержит Si и Аl при соотношении Si/Al≥(1+Ni/Cr), а диффузионный слой между упомянутыми слоями содержал основные легирующие компоненты при соотношении
{(Fe)1-x-y(Si,Al)x,Cry}, где х+у≤18.
Кроме того, является предпочтительным, что поверхностный слой с относительной толщиной до 20% в поперечном сечении заготовки выполняется из нержавеющей стали с аустенитной структурой, содержащей Ni от 4 до 34 мас.% и Сr от 6 до 25 мас. %, основной слой содержит Si и Аl при соотношении (Si/Al)≥(2-Ni/Cr), а диффузионный слой содержит основные легирующие компоненты при соотношении {(Fe, Ni)1-x-y(Si, Al)x Cry}, где х+у≤18.
Поставленная задача решается также в способе изготовления плакированного стального сортового проката для армирования бетона согласно изобретению, включающем изготовление биметаллического прутка с поверхностным слоем из нержавеющей стали с аустенитной или ферритной структурой, горячую прокатку в несколько проходов калиброванными валками, за счет того, что заключительную операцию прокатки осуществляют калиброванными валками с рифленой поверхностью, удовлетворяющей соотношению
Figure 00000002

Н0 - максимальная глубина (высота) рифления на поверхности валков,
d - диаметр прутка,
ψ - относительная толщина поверхностного слоя.
Кроме того, указанная задача решается также в способе изготовления плакированного стального сортового проката для армирования бетона, включающем изготовление биметаллического полосы с поверхностным слоем из нержавеющей стали с аустенитной или ферритной структурой, горячую прокатку в несколько проходов валками с плоской бочкой, за счет того, что заключительную операцию прокатки осуществляют валками с рифленой поверхностью, удовлетворяющей соотношению
Figure 00000003

где h1 - максимальная глубина (высота) рифления на поверхности валков,
h0 - толщина биметаллической полосы,
ψ - относительная толщина поверхностного слоя.
Является благоприятным, если биметаллическую полосу прокатывают или формуют на прессе при температуре не более 1150 К на профиль полутрубы с кривизной поверхности 1/D и толщиной стенки ho в пределах соотношения
Figure 00000004

Известно, что механические свойства плакированного стального проката определяются в основном прочностью основного материала. При оптимальных условиях, когда содержание Si и Аl в основном слое находится внутри заявленного диапазона согласно пункту 1, а именно Si от 1,0 до 5,8 мас.% и Аl от 0,1 до 5 мас.%, при выполнении условия, что 3,0≤(Si+Al)≤6,0, механическая прочность составляет от 550 до 1300 МПа, а ударная вязкость - от 1,1 до 3,1 МДж/м2. Прочность соединения плакированного и основного слоя может значительно увеличиваться путем распада твердого раствора Fe-Si-Al-Cr-Ni и нового фазового образования {(Fe, Ni)1-x-y(Si, Al)x Cry} с когерентными межфазными границами в диффузионной зоне. При этом прочность соединения может быть равна прочности основного слоя или превышать ее, что позволяет производить биметаллический сортовой прокат с коррозионной защитой всей поверхности, например, в виде круглой или квадратной заготовки с замкнутой по всему периметру нержавеющей оболочкой. В дальнейшем такую биметаллическую заготовку можно деформировать в круглый или квадратный профиль или в полосу без нарушения сплошности покрытия по всему периметру, включая торцевые поверхности прокатанной полосы (с необрезной кромкой) с сохранением коррозионной защиты по всей поверхности (фиг. 1 и 2).
В том случае, если при изготовлении плакированного стального проката содержание Si и Аl выходит за верхний предел, указанный в пункте 1 формулы изобретения, и составляет, например, для Si 6,1 мас.%, а для Аl 5,1 мас.%, уменьшается механическая прочность, которая составляет при комнатной температуре менее 550 МПа, и ударная вязкость - менее 0,9 МДж/м2. Это обусловлено снижением прочностных и пластических параметров твердого раствора Fe-Si-Al из-за образования сверхструктур типа Fe13Si3, Fe3Si или Fe7Al. Подобный уровень свойств не соответствует требованиям, предъявляемым к арматурным профилям.
Если содержание Si и Аl выходит за нижние граничные значения и составляют, например, для Si 0,9 мас.% и для Аl 0,05 мас.%, механическая прочность основного материала и прочность соединения слоев уменьшаются до менее 500 МПа и менее 0,6 МДж/м2 соответственно. Это обусловлено недостаточным содержанием в твердом растворе железа Si и Аl, способствующих упрочнению структуры и восстановлению оксидов железа на границе между слоями. Образующаяся при нагреве и горячей прокатке диффузионная граница содержит большое количество оксидных пленок, несплошностей и прочих структурных дефектов, а при деформации часто возникают расслоения и трещины в плакированном слое.
Выход за нижнее граничное значение по содержанию (Si+Аl) в основном материале полученного плакированного проката, например, при значении, равном 2,9 приводит к уменьшению механической прочности ниже допустимого предела, равного 500 МПа, а выход за верхнее граничное значение, например, при значении, равном 6,1 приводит к снижению ударной вязкости ниже 1,0 МДж/м2. Указанные механические характеристики зависят от степени упрочнения структуры твердого раствора кремнием и алюминием, а также от оптимального выбора температурного интервала мартенситного превращения. Оптимальные свойства прокат приобретает при содержании (Si+Al) в интервале от 3 до 6 мас.% (фиг.3).
При горячей обработке биметаллического слитка в переходной зоне между поверхностным и основным слоями образуется диффузионный слой, состоящий из твердого раствора на основе Fe, легированный основными компонентами, которыми являются Si, Al, Сr и Ni, а также другими компоненатами, содержащимися в основном и поверхностном слоях, часть их которых присутствует в сплаве в качестве примеси (фиг.4, 5). Диффузионный слой образуется путем взаимодиффузии указанных компонентов, при этом их влияние на структурные превращения в диффузионном слое различное, так Si, Сr и Al стабилизируют феррит, Ni при содержании до 3% растворяется в феррите, а при большем содержании стабилизирует аустенитные участки структуры. Сr и Ni снижают температуру мартенситного превращения. Si незначительно повышает ее, а Al резко повышает температуру мартенситного превращения. В комплексе эти процессы оказывают влияние на образование микроструктуры диффузионного слоя и, как следствие, на прочность соединения поверхностного и основного слоев.
Другим важным обстоятельством является то, что хорошо стабилизированная Si и Аl ферритная структура основного слоя имеет ограниченную растворимость по содержанию С (менее 0,01 %), поэтому оставшийся углерод в процессе термообработки биметаллического проката вытесняется частично в карбидную фазу и частично в переходную зону между слоями. В итоге относительно тонкий диффузионный слой может в значительной мере обогащаться углеродом (до 1% и более) и при неблагоприятных условиях выделяться в виде многочисленных строчек из обособленных карбидных частиц по межфазным границам и границам зерен, что снижает прочность соединения поверхностного и основного слоев.
Приведенный перечень легирующих компонентов, включающий никель, хром, марганец, молибден, вольфрам, ванадий, медь, титан, ниобий, цирконий, иттрий, РЗМ, азот и углерод, может иметь разное назначение в поверхностном и в основном слоях. Так, Ni и Сr в поверхностном слое определяют тип структуры и коррозионную стойкость поверхности. При содержании Ni менее 3% и Сr от 10 до 25 % сталь имеет ферритную структуру и ее поверхность обладает высокой стойкостью к атмосферной коррозии. При содержании Ni от 4 до 34%, а Сr от 6 до 25% структура стали может быть либо аустенитно-ферритной (дуплексной), либо аустенитной, вследствие чего такая сталь имеет более высокую стойкость в агрессивных газовых и жидких средах, в том числе при повышенных температурах.
В основном слое Ni и Сr содержится в кремнистом феррите и часть Сr в карбидах. Ni в твердом растворе улучшает прокаливаемость и повышает вязкость слоя.
Марганец в поверхностном и в основном слое повышает прокаливаемость биметаллической стали. Однако он содействует быстрому росту зерна, что охрупчивает структуру стали. Легирование карбидообразующими элементами типа V, W, V, Ti, Nb, Zr способствует измельчению микроструктуры при горячей обработке стали, а также влияет на перераспределение углерода между дисперсными карбидами и аустенитными и мартенситными участками микроструктуры (фиг. 6).
Например, Мо, предотвращая образование карбидов хрома по границам зерен, способствует устранению межкристаллитной коррозии в поверхностном слое, повышает прокаливаемость, статическую, динамическую и усталостную прочность, понижает порог хладноломкости в основном слое стали. Все эти факторы позволяют влиять на механические свойства слоев, при определенных условиях повышая прочность и ударную вязкость структуры.
Легирование Y и РЗМ позволяет ограничивать рост зерна на стадии выплавки и кристаллизации стали, что благоприятно отражается на механических свойствах проката при последующей технологической обработке. Азот и углерод являются основными элементами, которые, взаимодействуя с вышеуказанными легирующими добавками, образуют карбидную, нитридную, а чаще комплексную карбонитридную неметаллическую фазу в виде дисперсных частиц, являющихся структурными барьерами на пути движения границ зерен и дислокации, и тем самым влияют на параметры структуры, пластические и прочностные свойства.
Помимо прочего, содержание углерода влияет на количество остаточного аустенита и мартенситной фазы в структуре слоев проката, что при определенных условиях также определяет механические свойства проката.
При изготовлении плакированного проката, в котором поверхностный слой толщиной до 20% в поперечном сечении биметаллического слитка состоит из ферритной нержавеющей стали, содержащей Ni 3% и Сr 10-25%, при соотношении Si/Al в основном слое меньше величины (1+Ni/Cr), содержащийся в твердом растворе Аl повышает температуру мартенситного превращения настолько, что часть объема диффузионого и основного слоев, обогащенная углеродом и алюминием, при охлаждении после горячей прокатки претерпевает мартенситное превращение (фиг. 7). После мартенситного распада основной слой и особенно диффузионный слой охрупчиваются, то есть скользящие при пластической деформации дислокации тормозятся на мартенситных участках, где в структуре часто образуются микротрещины и прочность соединения слоев уменьшается.
При изготовлении плакированного проката, в котором поверхностный слой толщиной до 10% в поперечном сечении биметаллического слитка состоит из ферритной нержавеющей стали, содержащей Ni≤3,0% и Сr от 10 до 25%, при оптимальном соотношении Si и Аl в основном слое, равном (Si/Al)≥(1+Ni/Cr), устойчиво стабилизируется малообогащенная углеродом ферритная структура в диффузионном слое. При этом в диффузионном и основном слоях значительная часть углерода удерживается в твердом растворе легированного феррита, а остальная часть углерода выделяется в виде дисперсных и равномерно распределенных карбидов во всем объеме микроструктуры слоев (фиг. 8). Кроме того, в диффузионном слое при определенных термических условиях осуществляется распад твердого раствора Fe-Si-Al-Cr и образование новой высокопрочной фазы { Fe1-x-y(Si, Al)x Cry}, а при толщине поверхностного слоя 10-20% диффузионный слой может расти вглубь основного и поверхностного слоев и даже распространяться по всему поперечному сечению проката между поверхностными нержавеющими слоями (фиг. 9, 10). При этом относительная толщина поверхностного нержавеющего слоя исходного состава может уменьшаться.
Приведенные факторы способствуют тому, что механическая прочность, ударная вязкость основного и переходного слоев и прочность соединения поверхностного слоя достигают самых высоких значений, а поверхность может сохранять высокие параметры коррозионной стойкости, если толщина поверхностного слоя исходного состава останется достаточной (не менее 5%).
Плакированный стальной сортовой прокат, у которого поверхностный слой 6-25%, при соотношении Si/Al в основном слое меньше величины (2-Ni/Cr) способствует тому, что температура мартенситного превращения в диффузионном слое, куда из поверхностного слоя дополнительно диффундирует Сr и Ni, понижается. При охлаждении проката на многочисленных дефектах структуры, в том числе на межфазных границах и границах зерен, обогащенных углеродом, из мартенсита и остаточного аустенита выделяется дисперсная карбидная фаза (фиг. 11), вследствие чего структура диффузионного слоя подвержена охрупчиванию путем дисперсного твердения. Помимо этого, при повышенном содержании Ni более 5% и Аl более 1 % в диффузионном слое тормозятся распад твердого раствора Fe-Si-Al-Cr-Ni и образование новой высокопрочной фазы {(Fe,Ni)1-x-y(Si, Al)x Cry} . Приведенные факторы способствуют тому, что прочность соединения поверхностного и основного слоев снижается, а при деформации в зоне растягивающих напряжений плакированного проката могут возникать микротрещины и расслоения.
При производстве плакированного проката с покрытием из аустенитной нержавеющей стали с оптимальным соотношением Si и Аl в основном слое в пределах (Si/Al)≥(2-Ni/Cr) устойчиво стабилизируется обогащенная Si, Cr и малообогащенная Ni, Al ферритная структура в диффузионном слое. Значительная часть углерода удерживается в твердом растворе легированного феррита, а остальная часть углерода выделяется в виде дисперсных и равномерно распределенных карбидов типа { (МеСr)23С6} во всем объеме микроструктуры диффузионного слоя (фиг. 8). Кроме того, в диффузионном слое твердый раствор Fe-Si-Al-Cr-Ni при определенных термических условиях рападается и образуется новая высокопрочная фаза {(Fe,Ni)1-x-y(Si,Al)x Cry}, где при толщине поверхностного слоя 10-20% диффузионный слой может расти вглубь основного и поверхностного слоев и распространяться по всему поперечному сечению проката между поверхностными нержавеющими слоями (фиг.9,10). При этом относительная толщина поверхностного нержавеющего слоя исходного состава (ψ) может уменьшаться до ψ=0,05 (фиг.1). Приведенные факторы способствуют повышению механической прочности и ударной вязкости основного и диффузионного слоев, а также прочности соединения поверхностного слоя настолько, что плакированный прокат выдерживает самое сложное деформационное формоизменение без нарушений сплошности в покрытии и тем самым сохраняет на высоком уровне коррозионную стойкость поверхности.
В плакированном прокате, где поверхностный слой из нержавеющий аустенитной или ферритной стали больше 20% в поперечном сечении, теряется экономическая эффективность и целесообразность его производства, а где поверхностный нержавеющий слой менее 10% - бывает недостаточно диффузии Сr и Ni для образования высокопрочного диффузионного слоя из фазы {(Fe, Ni)1-x-y(Si, Al)xCry} по сечению между нержавеющими слоями. Кроме того, оставшаяся толщина (менее 5%) нержавеющего слоя исходного состава может быть недостаточной для эффективной коррозионной защиты проката.
Способ изготовления плакированного проката заключается в выплавке стали для основного и поверхностного слоев, сборке биметаллического слитка, горячей прокатке слитка для получения заготовки и ее последующей термообработке. При соблюдении вышеуказанных условий изобретения в диффузионной зоне при определенных термических условиях может осуществляться распад твердого раствора Fe-Si-Al-Cr-Ni с образованием новой высокопрочной фазы {(Fe, Ni)1-x-y(Si, Al)xCry} , что позволяет очень прочно соединить поверхностный и основной слои. Далее такую заготовку подвергают горячей прокатке в несколько проходов на калиброванных валках на биметаллический пруток, после чего пруток прокатывают калиброванными валками с рифленой поверхностью, при этом максимальная глубина (или высота) рифления на поверхности валков (прутка) Но не должна быть больше величины соотношения (ψ•d), где ψ - относительная толщина поверхностного слоя, d - диаметр прокатанного прутка (мм) (фиг.1). При выполнении данного условия на поверхности прокатанного прутка получается качественное рифление по требованиям захвата с бетонной смесью и поверхностный коррозионно-стойкий слой по всему рифленому профилю не утоняется больше чем на половину от исходной относительной толщины. Это обеспечивает надежную коррозионную защиту всей поверхности ребристого прутка и повышает коррозионную стойкость проката.
Если производство биметаллического прутка осуществляется с прокаткой на рифленых валках, у которых высота (или глубина) рифления выходит за пределы указанного выше соотношения, а именно Ho>(ψ•d), тогда на отдельных рифленых участках в местах максимальной неоднородности деформации (фиг. 1) наблюдаются чрезмерно утоненный поверхностный слой и даже разрывы и микротрещины в покрытии. При коррозионных испытаниях в этих местах выявляются явные следы коррозии в виде ржавого питинга.
Плакированный прокат из биметаллической заготовки может прокатываться за несколько проходов в валках с гладкой бочкой на биметаллическую полосу толщиной (h0) с покрытием (ψ), а затем прокатывают на бочке с рифленой поверхностью, удовлетворяющей соотношению: 0,2≤(h1/ψ•h0)≤1, далее рифленую полосу формуют прокаткой или на прессе при температуре ≤1150 К на профиль полутрубы с кривизной поверхности в поперечном сечении (1/D) в пределах соотношения: (5•h0/D)≤1; где h1 - глубина (высота) рифления на поверхности полосы (валков), h0 - толщина полосы, ψ - относительная толщина нержавеющего слоя (фиг. 2). Указанные оптимальные технологические параметры способствуют получению максимальной прочности и коррозионной стойкости полосы и арматурного профиля путем ограничения отрицательного воздействия неоднородной деформации по сечению полосы и структурными преобразованиями. Так, например, при выполнении условий соотношения ((h1/ψ•h0)≤1) неоднородная деформация поверхностного слоя при прокатке рифлеными валками в местах максимального пикового пластического течения металла покрытия, ограничена его утонением не более чем на половину относительно участка с равномерным пластическим течением. Т. е. если относительная толщина покрытия равна 10% от поперечного сечения проката, то в местах пиковых деформаций покрытие утоняется не более чем до 5% от поперечного сечения проката, при соблюдении оптимального соотношения высоты рифления на инструменте (валке), толщин полосы и покрытия. Это позволяет сохранить полную сплошность и бездефектность покрытия и тем самым повысить его коррозионную стойкость. После деформации полосы в полутрубу в поперечном сечении полосы возникает значительная неоднородность по вытяжке металла в различных слоях и чем больше кривизна изгиба (или меньше диаметр полутрубы), тем больше наружная выпуклая поверхность деформирована растяжением относительно внутренней поверхности (фиг. 12-14). При выполнении соотношения (5•h0/D)≤1 относительное растяжение наружной поверхности по сравнению с внутренней не больше 25%, что позволяет формировать нужный армированный профиль из заданной толщины полосы без образования дефектов и микротрещин на наружной поверхности полутрубы и тем самым повысить ее коррозионную стойкость. Оптимальная температура формовки профиля полутрубы с заданными согласно изобретению технологическими параметрами может быть от комнатной до 1150 К. При этом у плакированного проката механическая прочность увеличивается по мере снижения температуры деформации за счет деформационных дефектов и наклепа структуры, а ударная вязкость, наоборот, уменьшается в силу тех же причин, но их параметры не выходят за допустимые стандартом пределы.
При прокатке на рифленых валках, если глубина рифления на поверхности полосы больше верхнего предела (h1/ψ•h0)>1, тогда в местах максимальной неоднородности деформации поверхностный слой может утоняться больше чем на половину и в покрытие могут наблюдаться микротрещины. При коррозионных испытаниях в этих местах выявляются явные следы коррозии в виде ржавого питинга.
При прокатке на изношенных валках, где высота рифления на поверхности валков меньше нижнего предела (h1/ψ•h0)<0,2, тогда получаемые глубина и структура рифления на арматурном профиле недостаточны для обеспечения необходимых прочности сцепления и захвата с бетонной смесью.
Формовка полутрубы при температуре выше 1150 К вызывает чрезмерное разупрочнение и охрупчивание структуры основного и поверхностного слоев проката за счет обогащения межфазных и зеренных границ карбидной фазой, каогуляции и роста карбидов и мартенситной фазы, а также увеличения величины зерна. Это снижает механическую прочность и ударную вязкость плакированного проката.
Формовка полутрубы с кривизной поверхности больше соотношения (1/5h0) приводит к большой неоднородности пластической деформации по сечению полосы (>25%), что вызывает появление в покрытии микротрещин на внешней (выпуклой) поверхности полутрубы. При коррозионных испытаниях выпуклая поверхность покрывается следами коррозии в виде ржавого питинга.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-14.
На фиг. 1 - схематически изображен плакированный пруток с гладкой и рифленой поверхностью;
На фиг. 2 - схематически изображены в поперечном сечении плакированная заготовка, полоса и полутруба;
На фиг. 3 представлены механические свойства плакированного проката в зависимости от состава и структуры основного слоя, где σв - предел прочности, Y - ударная вязкость, δ - относительное удлинение растяжением;
На фиг.4 - микроструктура плакированной полосы в поперечном сечении, где 1 - поверхностный нержавеющий слой, 2 - промежуточный диффузионный слой, 3 - основной слой;
На фиг. 5 - распределение элементов Si, Cr и Аl в поперечном сечении биметаллического проката, где все слои со структурой твердого раствора:
поверхностный (1), диффузионный (2) и основной (3);
На фиг. 6 - микроструктура кремнистой стали с ферритными и мартенсито-перлитными зернами;
На фиг. 7 - мартенситные выделения по границам зерен диффузионной зоны;
На фиг. 8 - дисперсные выделения карбидной фазы по объему зерен основного и диффузионного слоев;
На фиг. 9 - распределение элементов Si, Al, Cr, Ni в поперечном сечении биметаллического проката, где слои: поверхностный (1) и основной (3) со структурой твердого раствора, а промежуточный диффузионный (2) - со структурой фазы {(Fe, Ni)1-x-y(Si, Al)x Cry};
На фиг. 10 - распределение элементов Si, Al, Cr, Ni в поперечном сечении биметаллического проката, где слои: поверхностный (1) с исходным составом покрытия из нержавеющей стали, а диффузионный (2) - со структурой из фазы { (Fe, Ni)1-x-y (Si, Al)x Cry} по всему сечению основного слоя;
На фиг. 11 - карбидные и мартенситные выделения на границах зерен диффузионного слоя;
На фиг. 12 - равновесная микроструктура поверхностного слоя полосы после горячей прокатки и термообработки;
На фиг. 13 - микроструктура поверхностного слоя прокатанной полутрубы со стороны выпуклой поверхности;
На фиг. 14 - микроструктура поверхностного слоя прокатанной полутрубы со стороны вогнутой поверхности.
Пример конкретного выполнения изобретения
Согласно предлагаемому изобретению были изготовлены плакированные стальные образцы, состоящие из поверхностного и основного слоев, легированных элементами Cr, Ni и Si, Al. В табл.1 показано содержание основных (Cr, Ni) и сопутствующих элементов в поверхностном слое, в табл.2 - содержание основных (Si, Al) и сопутствующих элементов в основном слое. В табл.3 и 4 показаны марочные состав и структура, а также содержание и соотношения основных элементов в поверхностном и основном слоях плакированных образцов ( 1-30). В табл. 5 указаны механические и коррозионные свойства, а также прочность соединения покрытия в данных образцах 1-30. В табл.6 представлены параметры сортового плакированного проката, а также изменения свойств образцов после коррозионных испытаний и деформирования полосы на полутрубу. В табл.7 представлены параметры макроструктуры в поперечном сечении биметаллических образцов до и после обработки (прокатки и термообработки), а также свойства и относительная стоимость проката.
Сталь с различным содержанием Cr, Ni, Si, Al, также дополнительно содержащую Mn, Mo, W, V, Cu, Ti, Nb, Zr, Y, PЗM, C, N, выплавляли в индукционной вакуумной печи и разливали в формы для получения полых и цилиндрических заготовок заданных размеров и составов. Состав и размеры полых заготовок (поверхностный слой) указаны в табл.1. Состав и размеры цилиндрических заготовок (основной слой) указаны в табл.2. Цилиндрические заготовки вставляли в полые заготовки. Затем для предотвращения окисления границы раздела при нагреве на торце слитка заваривали границу между слоями. Таким образом, получали биметаллические слитки с легированным Сr и Ni коррозионно-стойким по всему периметру поверхностным слоем, а в средней части - основным слоем из стали, легированной Si и Аl (табл.3, 4).
Биметаллические слитки нагревали и подвергали горячей реверсивной прокатке на клети с диаметром валков 300 мм за несколько проходов через систему калибров "ромб-квадрат" до получения промежуточной заготовки 40•40 мм. После термообработки одну часть квадратных заготовок подвергали дальнейшей горячей прокатке на клети с диаметром валков 250 мм через систему калибров "овал-круг" на пруток диаметром 20-14 мм, другую часть - на другой клети с плоской бочкой валков на полосу толщиной 5-3 мм. При горячей прокатке биметаллических плакированных прутков на последних проходах задавали трехстороннюю эвальвентную асимметрию в поперечном сечении и калибровку ребристого профиля на валках с рифленой поверхностью, где глубина рифления изменялась от 0 до 2 мм. При горячей прокатке биметаллических плакированных полос заключительный проход осуществляли в валках с рифленой поверхностью по форме рисунка из периодически расположенных ячеек в виде ромба с шириной грани 5 мм, периодом повторяемости 20 мм и высотой рифления от 0 до 0,5 мм. Часть рифленых полос деформировали при температуре от комнатной до 1160 К формовкой на прессе цилиндрическим пуансоном до получения профиля в виде полутрубы с различной кривизной поверхности. В табл.6 представлены параметры сортового плакированного проката и технологические параметры его обработки при производстве в виде рифленых прутков, полос и деформированной полутрубы.
После горячей деформации биметаллические передельные заготовки и сортовой плакированный прокат термообрабатывали для формирования заданной многофазной макроструктуры в поперечном сечении. Состав и параметры макроструктуры в поперечном сечени влияют на свойства и стоимость проката. В табл.7 представлены параметры многофазной макроструктуры в поперечном сечении до и после обработки биметаллических образцов, а также свойства и относительная стоимость проката.
Для производства заготовки в соответствии с аналогом изготовили прямоугольные образцы с заданными размерами, а также составами поверхностного и основного слоев (табл.1 и 2), далее изготовили трехслойный пакет и заварили по периметру границы соединения слоев, полученные трехслойные заготовки сечением 28•60 мм прокатали за несколько проходов на полосы 3•80 мм. При прокатке за счет поперечного уширения большая часть металла (до 25%) основного слоя "вытекла" из-под покрытия, вследствие чего значительно изменились от исходных относительные толщина и площадь поверхностного нержавеющего слоя. Для испытаний в соответствии с другими образцами из прокатанных аналогов вырезали полосы шириной до 60 мм, где боковые торцевые поверхности были также не защищены от коррозии, однако относительная площадь поверхности без покрытия значительно уменьшилась.
Производство слитка и проката в соответствии с прототипом по технологической схеме была идентична другим образцам изобретения.
На различных этапах горячей прокатки и термообработки отбирали образцы и иследовали микроструктуру и распределение Cr, Ni, Si, Al в поперечном сечении биметаллического проката, а также ударную вязкость, механическую прочность и относительное удлинение.
Прочность соединения слоев исследовали методом Эриксена [4] деформацией плакированных плоских образцов выдавливанием сферической поверхности шариком D=10-20 мм при комнатной температуре.
Коррозионные испытания проводили в течение 42 суток в 10% растворе азотной кислоты методом взвешивания до погружения и вынутых из раствора образцов. По общей потере массы за период испытания ~1000 ч рассчитывали удельный параметр gk (г/м2•ч).
Для определения относительной прочности сцепления арматурных профилей с бетонной смесью изготовили формы в виде куба (грань 100 мм), куда заложили бетонную смесь на основе высокоглиноземистого цемента, а в центральную часть куба - арматурный профиль так, что с одной стороны он выступал на 10 мм. После полного цикла твердения (20 суток) на прессе выдавливали арматурный профиль до начала смещения. По величине усилия относительно образца с гладкой поверхностью определяли относительную прочность сцепления с бетонной смесью.
В табл. 5 представлены результаты механических и коррозионных испытаний прокатанных биметаллических образцов 1-30, а также толщина диффузионного слоя. В табл.6 дополнительно представлены для части образцов изменения механических свойств и свойства поверхности после коррозионных испытаний. Эти изменения вызваны отчасти наводораживанием и также разрушительным воздействием коррозии на поверхностные слои образцов. Кроме того, в табл.6 представлены результаты испытаний арматурных профилей на прочность сцепления с бетонной смесью.
В итоге, состав образцов 2- 8, 10- 12 (табл.3) и 17- 22, 24-27 (табл.4) соответствует предлагаемому изобретению; состав образцов 1, 9, 13 (табл.3) и 16, 23, 28 (табл.4) - за пределами граничных условий изобретения; а состав образцов 14, 29 соответствует аналогу и 15, 30 - прототипу (табл.3 и 4).
Кроме того, производство образцов 3, 4, 6- 8, 10 и 17- 19, 21, 22, 24, 25, 27 (табл.3 и 4) с заданными структурой и фазовым составом диффузионной зоны (табл. 7) соответствует предлагаемому изобретению и обеспечивает более высокое качество механических и коррозионных свойств; производство образцов 2, 11 и 20, 26 (табл.3 и 4) обеспечивает относительно низкий уровень механических свойств, соответствующий нижним граничным параметрам по применимости конструкционного материала для армирования бетона (табл.5).
Производство плакированного сортового проката с маркировкой образцов К2 - K4, П2, П3, П5, П7, П8, T2-Т4 (табл.6), соответствует условиям изобретения; а с маркировкой К1, П1, П4, П6, П9 и T1 - за пределами граничных условий изобретения; где Ki - рифленые ребристые прутки, Пi - рифленая полоса, Ti - полутруба, К5 и П10 - образцы сравнения с гладкой поверхностью (эталоны).
Из табл. 7 видно, что по мере увеличения толщины поверхностного слоя из высоколегированной стали в биметаллическом слитке увеличивается стоимость плакированного проката, а при толщине более 20% - уже составляет более 65% от стоимости легированной стали. Однако при этом возможно формирование широкого высокопрочного диффузионного слоя, что обеспечивает производство биметаллического проката с более высоким уровнем механических и коррозионных свойств.
Таким образом, для эффективного производства качественного плакированного стального сортового проката согласно изобретению изготовили биметаллические слитки, где поверхностный слой с относительной толщиной до 20% легирован Сr и Ni, a основной слой содержит (мас.%) Si (1-6,0%) и Аl (0,1-5,0) при соотношении 3,0≤(Si+Al)≤6,0, кроме того слои дополнительно содержат легирующую группу элементов; слитки прокатали до получения промежуточных заготовок, далее заготовки прокатали на рифленые ребристые прутки с покрытием и диаметром в пределах соотношения (H0/ψ•d)≤1, а также на рифленые полосы с покрытием и толщиной в пределах соотношения 0,2≤(h1/ψ•h0)≤1, из части полос при температуре до 1150 К изготовили полутрубы с толщиной стенки и кривизной поверхности в пределах соотношения 5•h0/D≤1. Если заготовки изготовили из слитков, где покрытие из ферритной стали содержит Ni≤3% и Сr 10-25%, основной слой содержит Si и Аl при соотношении (Si/Al)≥(1+Ni/Cr), или где покрытие из аустенитной стали содержит Ni 4-34% и Cr 6-25%, основной слой содержит Si и Аl при соотношении (Si/Al)≥(2-Ni/Cr), то прокат обладает наибольшим качеством по механическим и коррозионным свойствам за счет образования в поперечном сечении между поверхностными слоями широкого диффузионного слоя с содержанием основных легирующих компонентов при соотношениях: { Fe1-x-y(Si, Al)x Cry}, {(Fe, Ni)1-x-y(Si, Al)x Cry}, где х+у≤18.
Анализ результатов свидетельствует, что в изобретении достигнут положительный эффект: предлагаемый плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона, по сравнению с наиболее близкими аналогами, обладает существенными преимуществами: более высокими механической прочностью, ударной вязкостью, прочностью соединения слоев и повышенной коррозионной стойкостью поверхности.
Предлагаемое производство целесообразно применить в металлургической промышленности для получения относительно дешевых коррозионно-стойких и высокопрочных арматурных профилей для железобетона.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
[1] Патент "Производство плакированных стальных листов", Заявка 6314991 Япония, МКИ4 В 23 К 20/04, С 21 D 8/02; Такидзава Кэнсабуро, Кадзи Харуо, Такасима Сюдзи, Хирацука Хадзима; К.к. Кобэ сэйкосе; - 61-294223; Заявлено 10.12.86; Опубликовано 21.06.88.
[2] Патент "Композиционный стальной нержавеющий материал со слоистой структурой и способ его получения", RU 2155134 С1, Россия, МКИ4 В 32 В 15/18, В 23 К 20/04, Востриков В.П., Плотников И.В., Плотникова Ю.В., Лапшов M.A., Брылкин А.В., Заявлено 19.10.99, Опубликовано 27.08.2000, Бюл. 24.
[3] Патент "Производство плакированных стальных листов с высокой коррозионной стойкостью и ударной вязкостью". Заявка 60 - 43433 Япония, МКИ4 С 21 D 9/52, В 23 К 20/00. Тайра Тадааки, Умэ Вако, Мацумото Кадзуаки. Хето Томоаки; Никкон кокан к. к. - 58-150377; Заявлено 19.08.83, Опубликовано 08.03.85.
[4] ГОСТ 10510-74.

Claims (8)

1. Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона, состоящий из основного слоя из стали, содержащей группу легирующих элементов, включающую кремний и алюминий, поверхностного слоя из нержавеющей стали, содержащей группу легирующих элементов, включающую хром и никель, и диффузионного слоя между ними, полученный из биметаллического слитка путем его горячей прокатки на промежуточную заготовку и сортовой прокат с последующей термообработкой, отличающийся тем, что сталь основного слоя в группе легирующих элементов содержит, в мас.%:
Кремний - 1,0-5,8
Алюминий - 0,1-5,0
при условии 3,0≤(Si+Al)<6,0.
2. Сортовой прокат по п.1, отличающийся тем, что его основной слой выполнен из стали, дополнительно содержащей один или несколько элементов, выбранных из группы, включающий, в мас.%: никель до 3,0; хром до 3,0; марганец до 3,0; молибден до 1,0; вольфрам до 0,5; ванадий до 0,7; медь до 0,5; титан до 0,3; ниобий до 0,5; цирконий до 0,5; иттрий до 0,2; РЗМ до 0,2; азот до 0,5; углерод до 0,8, железо и примеси - остальное.
3. Сортовой прокат по п.1, отличающийся тем, что его поверхностный слой выполнен из стали, дополнительно содержащей один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей в мас.%: никель до 34; хром до 25; кремний до 6,5; алюминий до 4,0; марганец до 6,0; молибден до 6,1; вольфрам до 4,0; ванадий до 0,5; медь до 5,0; титан до 1,2; ниобий до 1,0; цирконий до 1,0; иттрий до 0,5; РЗМ до 0,5; азот до 0,8; углерод до 0,5, железо и примеси - остальное.
4. Сортовой прокат по п.1 или 2, отличающийся тем, что толщина поверхностного слоя в поперечном сечении составляет до 20% его толщины, поверхностный слой выполнен из нержавеющей стали ферритной структуры, содержащей, мас.%: никель не более 3,0; хром 10-25, при этом отношение кремния к алюминию в основном слое и никеля к хрому в поверхностном слое находятся в соотношении Si/Al≥(1+Ni/Cr), a диффузионный слой содержит легирующие компоненты, преимущественно, в следующем соотношении:
{(Fe)1-x-y(Si,Al),Cry},
где x+y≤18.
5. Сортовой прокат по п.1 или 2, отличающийся тем, что толщина поверхностного слоя в поперечном сечении составляет до 20% его толщины, поверхностный слой выполнен из нержавеющей стали аустенитной структуры, содержащей, мас. %: никель 4-34, хром 6-25, при этом отношение кремния к алюминию в основном слое и никеля к хрому в поверхностном слое находятся в соотношении Si/Al≥(2-Ni/Cr), a диффузионный слой содержит легирующие элементы, преимущественно, в следующем соотношении:
{(Fe, Ni)1-x-y(Si,Al)xCry},
где х+у≤18.
6. Способ изготовления плакированного стального сортового проката для армирования бетона, включающий изготовление биметаллического прутка с поверхностным слоем из нержавеющей стали, горячую прокатку в несколько проходов калиброванными валками с последующей термообработкой, отличающийся тем, что заключительную операцию прокатки осуществляют калиброванными валками с рифленой поверхностью, удовлетворяющей следующему соотношению:
Figure 00000005

где Н0 - максимальная глубина рифления на поверхности валков;
d - диаметр прутка;
ψ - относительная толщина поверхностного слоя из нержавеющей стали.
7. Способ изготовления плакированного стального сортового проката для армирования бетона, включающий изготовление биметаллической полосы с поверхностным слоем из нержавеющей стали, горячую прокатку в несколько проходов валками с плоской бочкой, с последующей термообработкой, отличающийся тем, что заключительную операцию прокатки осуществляют валками с рифленой поверхностью, удовлетворяющей следующему соотношению:
Figure 00000006

где h1 - максимальная глубина рифления на поверхности валков;
h0 - толщина биметаллической полосы;
ψ - относительная толщина поверхностного слоя из нержавеющей стали.
8. Способ изготовления плакированного сортового проката по п.7, отличающийся тем, что биметаллическую полосу прокатывают или формуют на прессе при температуре не более 1150К на профиль полутрубы с кривизной поверхности 1/D и толщиной стенки h0 в пределах следующего соотношения:
5•h0/D≤1,
где h0 - толщина стенки полутрубы;
D - диаметр полутрубы.
RU2001119136/02A 2001-07-10 2001-07-10 Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления RU2206631C2 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119136/02A RU2206631C2 (ru) 2001-07-10 2001-07-10 Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления
DE10148635A DE10148635A1 (de) 2001-07-10 2001-10-02 Plattiertes Stahlsortenwalzgut zur Bewehrung von Beton und Verfahren zu dessen Herstellung
US10/114,513 US6663984B2 (en) 2001-07-10 2002-04-02 Clad steel rolled section for reinforcing concrete and method of production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119136/02A RU2206631C2 (ru) 2001-07-10 2001-07-10 Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001119136A RU2001119136A (ru) 2003-05-27
RU2206631C2 true RU2206631C2 (ru) 2003-06-20

Family

ID=20251582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001119136/02A RU2206631C2 (ru) 2001-07-10 2001-07-10 Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6663984B2 (ru)
DE (1) DE10148635A1 (ru)
RU (1) RU2206631C2 (ru)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010123402A1 (ru) 2009-04-21 2010-10-28 Закрытое Акционерное Общество "Завод Нестандартного Оборудования" Способ изготовления плакированного металлического листа и биметаллическая заготовка
RU2516137C1 (ru) * 2012-11-21 2014-05-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Способ производства горячекатаных механически обработанных биметаллических труб размером вн.279х36 (351х36) и вн.346х40 (426х40) мм из стали марок 10гн2мфа+08х18н10т с внутренним плакирующим слоем сталью 08х18н10т толщиной 7±2 мм
RU2542129C2 (ru) * 2013-03-22 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ РАЗМЕРОМ ВН.279×36 (351×36) И ВН.346×40 (426×40) мм ДЛЯ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ИЗ СТАЛИ МАРОК 10ГН2МФА И 08Х18Н10Т С ВНУТРЕННИМ ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ ТОЛЩИНОЙ 7 мм
RU2567420C2 (ru) * 2013-03-28 2015-11-10 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Биметаллическая заготовка из сталей марок 10гн2мфа и 08х18н10т для производства горячекатаных, механически обработанных, биметаллических труб размером вн.279х36 мм для объектов атомной энергетики
RU2588929C2 (ru) * 2009-10-22 2016-07-10 Кладинокс Интернейшонал Лимитед Коррозионно-устойчивые металлические изделия
RU2602585C1 (ru) * 2015-11-20 2016-11-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь
RU2627080C1 (ru) * 2016-06-28 2017-08-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь
RU2632499C1 (ru) * 2016-12-22 2017-10-05 Акционерное общество "ВНИИНЕФТЕМАШ" Плакированная коррозионностойкая сталь повышенной прочности
RU2633412C1 (ru) * 2016-11-22 2017-10-12 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Способ получения листовой плакированной стали
RU2661133C2 (ru) * 2014-04-04 2018-07-11 Арселормиттал Многослойная подложка и способ ее изготовления
RU2703748C2 (ru) * 2014-12-11 2019-10-22 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Ферритный сплав

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8158057B2 (en) 2005-06-15 2012-04-17 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
US7842434B2 (en) 2005-06-15 2010-11-30 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
US7981561B2 (en) 2005-06-15 2011-07-19 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
DE112012001858T5 (de) * 2011-12-29 2014-02-20 Arcanum Alloy Design Inc. Metallurgisch verbundener rostfreier Stahl
CN103764388B (zh) * 2011-12-29 2016-08-17 奥秘合金设计有限公司 冶金结合的不锈钢
US20130186867A1 (en) * 2012-01-21 2013-07-25 Johnny WEI Spot Welding Clamp and A Spot Welding Process
CN103978034A (zh) * 2013-02-07 2014-08-13 上海六晶金属科技有限公司 一种制备高平面度纯钼金属板的方法
RU2532755C1 (ru) * 2013-08-22 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Двухслойный стальной листовой прокат и изделие, выполненное из него
CN103736729B (zh) * 2014-01-22 2015-07-29 太原科技大学 一种轧制制备金属复合板带的方法
WO2016130548A1 (en) 2015-02-10 2016-08-18 Arcanum Alloy Design, Inc. Methods and systems for slurry coating
WO2017201418A1 (en) 2016-05-20 2017-11-23 Arcanum Alloys, Inc. Methods and systems for coating a steel substrate
JP7474079B2 (ja) * 2020-03-12 2024-04-24 日鉄ステンレス株式会社 クラッド鋼板およびその製造方法
SE545439C2 (en) * 2021-06-01 2023-09-12 Sandvik Materials Tech Emea Ab Alumina forming austenite-ferrite stainless steel alloy
CN114672724B (zh) * 2022-02-21 2023-03-10 长沙东鑫环保材料有限责任公司 一种稀土和氮微合金化含钼hrb500e盘螺钢筋及其生产方法
CN114850218B (zh) * 2022-07-05 2022-09-23 太原理工大学 一种高抗弯不锈钢/桥梁钢复合板的轧制装置及方法
CN114850217B (zh) * 2022-07-05 2022-10-04 太原理工大学 一种弯曲半径可控的波纹不锈钢/碳钢复合板轧制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155134C1 (ru) 1999-10-19 2000-08-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Биметалл" Композиционный стальной нержавеющий материал со слоистой структурой и способ его получения

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010123402A1 (ru) 2009-04-21 2010-10-28 Закрытое Акционерное Общество "Завод Нестандартного Оборудования" Способ изготовления плакированного металлического листа и биметаллическая заготовка
RU2588929C2 (ru) * 2009-10-22 2016-07-10 Кладинокс Интернейшонал Лимитед Коррозионно-устойчивые металлические изделия
RU2516137C1 (ru) * 2012-11-21 2014-05-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Способ производства горячекатаных механически обработанных биметаллических труб размером вн.279х36 (351х36) и вн.346х40 (426х40) мм из стали марок 10гн2мфа+08х18н10т с внутренним плакирующим слоем сталью 08х18н10т толщиной 7±2 мм
RU2542129C2 (ru) * 2013-03-22 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ РАЗМЕРОМ ВН.279×36 (351×36) И ВН.346×40 (426×40) мм ДЛЯ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ИЗ СТАЛИ МАРОК 10ГН2МФА И 08Х18Н10Т С ВНУТРЕННИМ ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ ТОЛЩИНОЙ 7 мм
RU2567420C2 (ru) * 2013-03-28 2015-11-10 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Биметаллическая заготовка из сталей марок 10гн2мфа и 08х18н10т для производства горячекатаных, механически обработанных, биметаллических труб размером вн.279х36 мм для объектов атомной энергетики
RU2661133C2 (ru) * 2014-04-04 2018-07-11 Арселормиттал Многослойная подложка и способ ее изготовления
US10619250B2 (en) 2014-04-04 2020-04-14 Arcelormittal Multi-layer substrate
US11447874B2 (en) 2014-04-04 2022-09-20 Arcelormittal Fabrication method for a multi-layer substrate
RU2703748C2 (ru) * 2014-12-11 2019-10-22 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Ферритный сплав
US10815554B2 (en) 2014-12-11 2020-10-27 Sandvik Intellectual Property Ab Ferritic alloy
RU2602585C1 (ru) * 2015-11-20 2016-11-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь
RU2627080C1 (ru) * 2016-06-28 2017-08-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь
RU2633412C1 (ru) * 2016-11-22 2017-10-12 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Способ получения листовой плакированной стали
RU2632499C1 (ru) * 2016-12-22 2017-10-05 Акционерное общество "ВНИИНЕФТЕМАШ" Плакированная коррозионностойкая сталь повышенной прочности

Also Published As

Publication number Publication date
DE10148635A1 (de) 2003-01-30
US6663984B2 (en) 2003-12-16
US20030064245A1 (en) 2003-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2206631C2 (ru) Плакированный стальной сортовой прокат для армирования бетона и способ его изготовления
RU2478123C1 (ru) Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист с высокой стойкостью к индуцируемому водородом растрескиванию и способ его производства
JP5888476B2 (ja) ステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法
EP2617851A1 (en) High-strength hot-rolled steel sheet having superior punchability and method for producing same
US7819991B2 (en) Ferritic stainless steel sheet for raw material pipe for bellows pipe
WO2018074164A1 (ja) フェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板およびその製造方法
JP3814720B2 (ja) 耐塩温水2次密着性に優れた高強度高延性冷延鋼板およびその製造方法
EP4299770A1 (en) Steel sheet
JP5532832B2 (ja) 熱間圧延t形鋼およびその製造方法
KR101850231B1 (ko) 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
CN116917523A (zh) 双相不锈钢管及其制造方法
CN101688272B (zh) 利用线状加热的弯曲加工性优异的厚钢板及其制造方法
CN113453817B (zh) 方形钢管、其制造方法以及建筑结构物
CN111886354A (zh) 具有优异的延性和扩孔性的高强度钢板
JP5151354B2 (ja) 高張力冷延鋼板及び高張力冷延鋼板の製造方法
CN109563587B (zh) 无缝钢管及其制造方法
Ray et al. Microstructure and properties of thermomechanically strengthened reinforcement bars: a comparative assessment of plain-carbon and low-alloy steel grades
KR102551434B1 (ko) 각형 강관 및 그 제조 방법 그리고 건축 구조물
EP1176220B9 (en) Ferritic stainless steel sheet having superior workability at room temperatures and mechanical characteristics at high temperatures, and method of producing the same
JP2004337923A (ja) 熱間成形鋼材の製造方法
JP6304469B1 (ja) フェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板およびその製造方法
US20240271261A1 (en) Steel sheet
JPH0617519B2 (ja) 加工性の良好なフエライト系ステンレス鋼の鋼板または鋼帯の製造法
CA3152893A1 (en) Hot-rolled steel sheet for electric resistance welded steel pipe and method for manufacturing the same, electric resistance welded steel pipe and method for manufacturing the same, line pipe, and building structure
JPH11343542A (ja) 耐座屈特性に優れた鋼管及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070711

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100711