RU2774692C1 - High-strength low-temperature welded reinforcing rod - Google Patents
High-strength low-temperature welded reinforcing rod Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774692C1 RU2774692C1 RU2021125361A RU2021125361A RU2774692C1 RU 2774692 C1 RU2774692 C1 RU 2774692C1 RU 2021125361 A RU2021125361 A RU 2021125361A RU 2021125361 A RU2021125361 A RU 2021125361A RU 2774692 C1 RU2774692 C1 RU 2774692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- mpa
- strength
- steel
- less
- Prior art date
Links
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 46
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 8
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 8
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 7
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 6
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 2
- 102220375185 PSMD13 C21D Human genes 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static Effects 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910019582 Cr V Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 FeS compound Chemical class 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000628 Ferrovanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству из стальных непрерывнолитых заготовок высокопрочных свариваемых арматурных профилей (стержней), используемых в качестве рабочей арматуры железобетонных конструкций, а также конструкций, работающих при низких температурах до минус 170°С.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of high-strength weldable reinforcing profiles (rods) from steel continuously cast billets used as working reinforcement of reinforced concrete structures, as well as structures operating at low temperatures down to minus 170°C.
Известен ванадийсодержащий низкотемпературный стальной профиль, содержащий C: 0,05-0,09% C, 0,15-0,40% Si, 1,40-1,60% Mn, P≤0,010%, S≤0,010%, 1,08-1,29% Ni, 0,10-1,72% Cu, 0,020-0,048% V, Fe и неизбежные примеси – остальное. Для производства стального профиля заготовку нагревают до 1100-1250°C, горячую прокатку начинают при температуре 900-1060°C и заканчивают при температуре 900-1100°C, после чего профиль охлаждается водой до температуры 500-650°С (CN 103243264, МПК С22C 38/16, B21B37/74, 20.01.2016 г.).Known vanadium-containing low-temperature steel profile containing C: 0.05-0.09% C, 0.15-0.40% Si, 1.40-1.60% Mn, P≤0.010%, S≤0.010%, 1 08-1.29% Ni, 0.10-1.72% Cu, 0.020-0.048% V, Fe and inevitable impurities - the rest. For the production of a steel profile, the workpiece is heated to 1100-1250°C, hot rolling starts at a temperature of 900-1060°C and ends at a temperature of 900-1100°C, after which the profile is cooled with water to a temperature of 500-650°C (CN 103243264, IPC С22C 38/16, B21B37/74, 01/20/2016).
Известный арматурный профиль произведен по технологии горячей прокатки без термомеханического упрочнения в потоке стана, что приводит к увеличенному образованию поверхностной окалины и ухудшению потребительских свойство готового арматурного профиля. Кроме того, используется дополнительное легирование, что удорожает процесс производства.The well-known reinforcing profile is produced using hot rolling technology without thermomechanical hardening in the mill stream, which leads to increased formation of surface scale and deterioration of consumer properties of the finished reinforcing profile. In addition, additional alloying is used, which increases the cost of the production process.
Наиболее близкой по своей технической сущности и достигаемому техническому результату является арматурный стальной стержень, содержащий от С 0,06-0,11%, Si≤0,25%, Mn 0,8-2,0%, P≤0,01%, S≤0,01%, Al 0,01-0,03%, Ni 0,50-1,00%, Mo 0,027-0,125%, Cr≤0,25%, Cu≤0,28%, N≤0,01% Fe и неизбежные примеси – остальное. Арматурный стальной стержень может иметь поверхностный слой и сердцевину, отличные от поверхностного слоя. Поверхностный слой в основном состоит из отпущенного мартенсита. Сердцевина арматурного стального стрежня может иметь смешанную структуру из бейнита, феррита и перлита. При комнатной температуре предел текучести составляет не менее 500 МПа, при этом отношение предела прочности к пределу текучести составляет не менее 1,15, относительное удлинение не менее 10%. Кроме того, при температуре минус 170°C арматурный стальной стержень может иметь равномерное удлинение не менее 3%, коэффициент чувствительности к надрезу выше 1,0.The closest in its technical essence and achieved technical result is a reinforcing steel bar containing from C 0.06-0.11%, Si≤0.25%, Mn 0.8-2.0%, P≤0.01% , S≤0.01%, Al 0.01-0.03%, Ni 0.50-1.00%, Mo 0.027-0.125%, Cr≤0.25%, Cu≤0.28%, N≤ 0.01% Fe and inevitable impurities - the rest. The reinforcing steel bar may have a surface layer and a core different from the surface layer. The surface layer mainly consists of tempered martensite. The core of the reinforcing steel bar may have a mixed structure of bainite, ferrite and pearlite. At room temperature, the yield strength is not less than 500 MPa, while the ratio of tensile strength to yield strength is not less than 1.15, the relative elongation is not less than 10%. In addition, at a temperature of minus 170°C, a reinforcing steel bar can have a uniform elongation of at least 3%, a notch sensitivity coefficient of more than 1.0.
Способ производства включает нагрев сляба до температуры 1030-1250°C, горячую прокатку с температурой конца прокатки 920-1030°C, после этого поверхность горячекатаного арматурного стального стержня охлаждается до температуры начала мартенситного превращения (температура Ms) или более низкой температуры посредством обработки поверхности предварительной закалкой. При этом обработка поверхности перед закалкой включает этап повторного нагрева арматурного стального стержня до температуры 520-600°C (CN 111527229, МПК C22C 38/58, C22C 38/44, C21D 9/08, C21D 9/52, C22C 38/42, 11.08.2020 г.).The production method includes heating the slab to a temperature of 1030-1250°C, hot rolling with a rolling end temperature of 920-1030°C, after which the surface of the hot-rolled reinforcing steel bar is cooled to a martensitic transformation start temperature (Ms temperature) or a lower temperature by surface pretreatment. hardening. At the same time, surface treatment before hardening includes the stage of reheating the reinforcing steel bar to a temperature of 520-600 ° C (CN 111527229, IPC C22C 38/58, C22C 38/44, C21D 9/08, C21D 9/52, 08/11/2020).
Недостатком известной арматуры является технологический приём повторного нагрева стального арматурного стержня перед закалкой, который способствует развитию хрупкости стали в результате необходимости длительного нагрева до температуры 520-600°C, причем высокая скорость охлаждения после нагрева, в этом случае, не устраняет хрупкости. Наряду с высокими механическими и технологическими свойствами никелевые стали подвержены межкристаллитной коррозии, в особенности, после медленного охлаждения или длительного нагрева стали, а также после повторного нагрева закаленной стали в пределах 400-800°С.A disadvantage of the known fittings is the technological method of reheating the steel reinforcing bar before hardening, which contributes to the development of steel brittleness as a result of the need for prolonged heating to a temperature of 520-600°C, and a high cooling rate after heating, in this case, does not eliminate brittleness. Along with high mechanical and technological properties, nickel steels are subject to intergranular corrosion, especially after slow cooling or prolonged heating of steel, as well as after reheating hardened steel in the range of 400-800°C.
Технический результат – создание нового продукта с повышенными эксплуатационными и механическими свойствами, высокое качество и выход годных арматурных профилей.EFFECT: creation of a new product with improved operational and mechanical properties, high quality and yield of suitable reinforcing profiles.
Технический результат достигается тем, что высокопрочный низкотемпературный свариваемый арматурный стержень диаметром от 12 до 36 мм из легированной стали, согласно изобретению получен из стали, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: The technical result is achieved by the fact that a high-strength low-temperature weldable reinforcing bar with a diameter of 12 to 36 mm from alloy steel, according to the invention, is obtained from steel containing components in the following ratio, wt.%:
при этом арматурный стержень имеет значение углеродного эквивалента, рассчитываемое по выражению Сэкв=С+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15, составляющее не более 0,52, микроструктуру, состоящую из мартенсита отпуска, нижнего и верхнего бейнита, отношение σв/σт≥1,15, значение δр≥14%, при этом при температуре минус 168ºС арматурный стержень имеет предел текучести σт не менее 575 МПа, относительное равномерное удлинение δmax не менее 3%, коэффициент чувствительности к надрезу KNSR не менее 1, где δр – относительное равномерное удлинение, %, σв – временное сопротивление разрыву, МПа, σт – предел текучести, МПа. in this case, the reinforcing bar has a carbon equivalent value calculated by the expression Сeq=С+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15, which is not more than 0.52, a microstructure consisting of martensite tempering, lower and upper bainite, the ratio σ in / σ t ≥1.15, the value of δ p ≥14%, while at a temperature of minus 168ºС the reinforcing bar has a yield strength σ t of at least 575 MPa, a relative uniform elongation δ max of at least 3%, notch sensitivity coefficient KNSR not less than 1, where δ р – relative uniform elongation, %, σ в – tensile strength, MPa, σ t – yield strength, MPa.
Стержень получен из стали, в качестве неизбежных примесей содержащий, мас.%: сера не более 0,025, фосфор не более 0,025. The rod is made of steel, containing as unavoidable impurities, wt.%: sulfur not more than 0.025, phosphorus not more than 0.025.
Технический результат достигается также тем, что способ производства высокопрочного низкотемпературного свариваемого арматурного стержня диаметром от 12 до 36 мм, согласно изобретению включает нагрев непрерывнолитой заготовки, горячую черновую и чистовую прокатку, охлаждение водой и завершающее охлаждение на воздухе, при этом заготовку получают из легированной стали, содержащей следующий химический состав, мас.%: The technical result is also achieved by the fact that the method for producing a high-strength low-temperature weldable reinforcing bar with a diameter of 12 to 36 mm, according to the invention, includes heating a continuously cast billet, hot rough and finish rolling, cooling with water and final cooling in air, while the billet is obtained from alloyed steel, containing the following chemical composition, wt.%:
при этом арматурный стержень имеет значение углеродного эквивалента, рассчитываемое по выражению Сэкв=С+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15, составляющее не более 0,52, микроструктуру, состоящую из мартенсита отпуска, нижнего и верхнего бейнита, отношение σв/σт≥1,15, значение δр≥14%, при температуре минус 168ºС арматурный стержень имеет предел текучести σт не менее 575МПа, относительное равномерное удлинение δmax не менее 3%, коэффициент чувствительности к надрезу KNSR не менее 1, где δр – относительное равномерное удлинение, %, σв – временное сопротивление разрыву, МПа, σт – предел текучести, МПа, нагрев непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1050-1250°С, температуру конца черновой прокатки поддерживают в пределах 950-1000°С, а охлаждение водой ведут до температуры 510-560°С для профиля диаметром от 12 мм до менее 20 мм, до температуры 540-600°С для профиля диаметром не менее 20 мм и менее 28 мм, до температуры 550-620°С для профиля диаметром не менее 28 мм и до 36 мм. in this case, the reinforcing bar has a carbon equivalent value calculated by the expression Сeq=С+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15, which is not more than 0.52, a microstructure consisting of martensite tempering, lower and upper bainite, the ratio σ in / σ t ≥1.15, the value of δ p ≥14%, at a temperature of minus 168ºС, the reinforcing bar has a yield strength σ t of at least 575 MPa, a relative uniform elongation δ max of at least 3%, notch sensitivity factor KNSR not less than 1, where δ р – relative uniform elongation, %, σ в – tensile strength, MPa, σ t – yield strength, MPa rough rolling is maintained within 950-1000°C, and cooling with water is carried out to a temperature of 510-560°C for a profile with a diameter of 12 mm to less than 20 mm, to a temperature of 540-600°C for a profile with a diameter of at least 20 mm and less than 28 mm, up to a temperature of 550-620°C for a profile with a diameter of at least 28 mm and up to 36 mm.
Способ характеризуется тем, что сталь в качестве неизбежных примесей содержит, мас.%: серу не более 0,025, фосфор не более 0,025.The method is characterized by the fact that the steel contains as unavoidable impurities, wt %: sulfur not more than 0.025, phosphorus not more than 0.025.
Сущность изобретения состоит в следующем.The essence of the invention is as follows.
Комплекс механических свойств и хладостойкость стали при криогенных температурах определяется, в основном, ее химическим составом. Поэтому, для получения высокой хладостойкости при криогенных температурах при сохранении достаточного уровня прочностных характеристик необходимо оптимизировать химический состав стали с учетом следующих установленных зависимостей.The complex of mechanical properties and cold resistance of steel at cryogenic temperatures is determined mainly by its chemical composition. Therefore, in order to obtain high cold resistance at cryogenic temperatures while maintaining a sufficient level of strength characteristics, it is necessary to optimize the chemical composition of the steel, taking into account the following established dependencies.
Углерод в заявляемой стали определяет прочностные свойства арматурного профиля. При содержании углерода выше 0,10% после отпуска образуется избыточное количество карбидной фазы, которая чрезмерно упрочняет сталь и снижает хладостойкость арматурного профиля. Carbon in the proposed steel determines the strength properties of the reinforcing profile. When the carbon content is above 0.10% after tempering, an excess amount of the carbide phase is formed, which excessively hardens the steel and reduces the cold resistance of the reinforcing profile.
Марганец связывает серу в соединение MnS, препятствуя образованию вредного соединения FeS. Кроме того, марганец раскисляет сталь. При достаточно низком содержании в стали углерода присутствие значительных количеств марганца не вызывает ухудшения вязкости термически улучшенной стали. При содержании марганца в пределах 1,60-1,80% ударная вязкость неизменно сохраняется на весьма высоком уровне, в то время как предел прочности и предел текучести возрастают.Manganese binds sulfur into the MnS compound, preventing the formation of the harmful FeS compound. In addition, manganese deoxidizes steel. With a sufficiently low carbon content in the steel, the presence of significant amounts of manganese does not cause a deterioration in the toughness of the thermally improved steel. When the manganese content is in the range of 1.60-1.80%, the impact strength is invariably maintained at a very high level, while the tensile strength and yield strength increase.
Содержание кремния ниже 0,05% приводит к недостаточному раскислению стали, что снижает прочность арматурного профиля. Увеличение содержания кремния выше 0,60% ведет к упрочнению феррита, что снижает хладостоикость.The silicon content below 0.05% leads to insufficient deoxidation of the steel, which reduces the strength of the reinforcing profile. Increasing the silicon content above 0.60% leads to hardening of the ferrite, which reduces the cold resistance.
Экспериментальным путем установлено, что для стали заявленной композиции легирования оптимальное содержание никеля составляет 0,50-1,30%, что позволит обеспечить достаточную легированность феррита для получения дисперсной структуры и высокой хладостойкости при температурах до -168°С и не приведет к значительному удорожанию стали.It has been experimentally established that for the steel of the claimed alloying composition, the optimal nickel content is 0.50-1.30%, which will ensure sufficient ferrite alloying to obtain a dispersed structure and high cold resistance at temperatures up to -168 ° C and will not lead to a significant increase in the cost of steel .
Введение в состав стали меди в количестве более 0,40% при существенном ограничении содержания охрупчивающих границы зерен примесей (фосфора и пр.) технически и экономически нецелесообразно.The introduction of copper in the composition of steel in an amount of more than 0.40% with a significant limitation of the content of impurities (phosphorus, etc.) that embrittle grain boundaries is technically and economically impractical.
Хром повышает прочность стали. При его содержании более 0,40% снижаются пластические свойства стали.Chromium increases the strength of steel. With its content of more than 0.40%, the plastic properties of steel decrease.
Микролегирование ванадием сдерживает рост зерна аустенита во время нагрева и прокатки, а также упрочняет сталь за счет образования карбидных и карбонитридных включений. Ограничение верхней границы содержания ванадия 0,03% способствует получению развитой мелкодисперсной микроструктуры в стали и обеспечивает сочетание высоких прочностных и пластических свойств готового арматурного профиля.Microalloying with vanadium inhibits the growth of austenite grains during heating and rolling, and also strengthens the steel due to the formation of carbide and carbonitride inclusions. Limiting the upper limit of the vanadium content to 0.03% contributes to the development of a finely dispersed microstructure in steel and provides a combination of high strength and plastic properties of the finished reinforcing profile.
Ниобий и титан являются сильными карбонитридообразующими элементами. При этом они способствуют получению ячеистой дислокационной микроструктуры стали, обеспечивающей сочетание высоких прочностных характеристик и высокой ударной вязкости при криогенных температурах. Содержание титана и ниобия в количестве более 0,03% каждого способствует образованию избыточного количества малорастворимых примесей, которые стремятся перейти на границы, являющиеся областями с меньшей плотностью, обогащают границы зерен и охрупчивают сталь и снижают хладостойкость.Niobium and titanium are strong carbonitride forming elements. At the same time, they contribute to the production of a cellular dislocation microstructure of steel, which provides a combination of high strength characteristics and high impact strength at cryogenic temperatures. The content of titanium and niobium in an amount of more than 0.03% each contributes to the formation of an excess amount of poorly soluble impurities, which tend to move to the boundaries, which are areas of lower density, enrich the grain boundaries and embrittle the steel and reduce cold resistance.
Сера, фосфор, азот и мышьяк являются вредными примесями, ограничение их содержания выбрано исходя из обеспечения металлургического качества стали. Содержание серы не более 0,025% способствует повышению пластичности и низкотемпературной ударной вязкости. Фосфор способствует повышенной склонности к хрупким разрушениям при понижении температуры испытаний и отпускной хрупкости за счет обогащения межзеренных границ. Содержание фосфора не более 0,028% позволит исключить отпускную хрупкость. Азот оказывает негативное влияние на снижение ударной вязкости и повышение порога хладноломкости. В связи с этим содержание азота в стали указанного состава ограничено на уровне 0,01%. При содержании мышьяка более 0,01% наблюдается снижение ударной вязкости и пластичности, особенно при отрицательных температурах.Sulfur, phosphorus, nitrogen and arsenic are harmful impurities, the limitation of their content is chosen based on ensuring the metallurgical quality of steel. The sulfur content of not more than 0.025% contributes to an increase in ductility and low-temperature impact strength. Phosphorus contributes to an increased susceptibility to brittle fracture with a decrease in test temperature and temper brittleness due to the enrichment of grain boundaries. The phosphorus content of not more than 0.028% will eliminate temper brittleness. Nitrogen has a negative effect on reducing impact strength and increasing the cold brittleness threshold. In this regard, the nitrogen content in the steel of the specified composition is limited to 0.01%. With an arsenic content of more than 0.01%, a decrease in impact strength and ductility is observed, especially at low temperatures.
Молибден сдерживает рост зерна в процессе кристаллизации и тем самым обеспечивает мелкозернистую однородную структуру. Микродобавки молибдена препятствуют выделению феррита по границам крупных зерен вблизи линии сплавления при сварке, что позволяет сохранить высокую вязкость сварных соединений. Содержание молибдена в количестве не превышающем 0,07% для заявляемой стали способствует получению требуемого уровня прочности и ударной вязкости стали.Molybdenum inhibits grain growth during crystallization and thus provides a fine-grained uniform structure. Microadditives of molybdenum prevent the precipitation of ferrite along the boundaries of large grains near the fusion line during welding, which makes it possible to maintain high toughness of welded joints. The content of molybdenum in an amount not exceeding 0.07% for the claimed steel contributes to obtaining the required level of strength and toughness of the steel.
Применение стали указанного состава позволяет обеспечивать значения углеродного эквивалента 
Приведенные сочетания химических элементов позволяют получить в готовом арматурном профиле структуру, состоящую из мартенсита отпуска, нижнего и верхнего бейнита, оптимальные содержание и морфологию неметаллических включений, однородную макроструктуру и благоприятное сочетание характеристик прочности, упругости, пластичности и хладостойкости.The above combinations of chemical elements make it possible to obtain in the finished reinforcing profile a structure consisting of tempered martensite, lower and upper bainite, optimal content and morphology of non-metallic inclusions, a homogeneous macrostructure and a favorable combination of strength, elasticity, plasticity and cold resistance characteristics.
Указанный тип структуры позволяете достигать в арматурном профиле соотношения временного сопротивления разрыву σв к пределу текучести σт при комнатной температуре σв/σт не менее 1,15. В противном случае конструкция будет иметь недостаточный запас прочности после достижения арматурного профиля пластических деформаций. Кроме того, при температуре минус 170 °С арматурный профиль имеет предел текучести σт не менее 575МПа, относительное равномерное удлинение δmax не менее 3%, коэффициент чувствительности к надрезу KNSR не менее 1.The specified type of structure allows you to achieve in the reinforcing profile the ratio of tensile strength σ in to the yield strength σ t at room temperature σ in / σ t of at least 1.15. Otherwise, the structure will have an insufficient margin of safety after reaching the reinforcing profile of plastic deformations. In addition, at a temperature of minus 170 ° C, the reinforcing profile has a yield strength σ t of at least 575 MPa, a relative uniform elongation δ max of at least 3%, a notch sensitivity coefficient K NSR of at least 1.
Температура нагрева непрерывнолитой заготовки ниже 1050°C будет недостаточной, возникнет проблема повышенных нагрузки на прокатное оборудование. При температуре нагрева выше 1250°C возрастает вероятность роста зерна аустенита, происходит обезуглероживание поверхностного слоя, что приведет к снижению прочности.The heating temperature of the continuously cast billet below 1050°C will be insufficient, and there will be a problem of increased load on the rolling equipment. At a heating temperature above 1250°C, the probability of austenite grain growth increases, the surface layer is decarburized, which will lead to a decrease in strength.
Если температура на выходе черновой прокатки выше 1000°C, образуется крупнозернистый перлит, что затрудняет обеспечение прочности готового арматурного профиля. С другой стороны, если температура на выходе черновой прокатки ниже 950°C, будет создаваться дополнительные нагрузки при прокатке, что снижает производительность и эффект термомеханической обработки.If the temperature at the exit of the rough rolling is higher than 1000°C, coarse-grained pearlite is formed, which makes it difficult to ensure the strength of the finished reinforcing profile. On the other hand, if the exit temperature of the rough rolling is lower than 950° C., additional rolling loads will be generated, which reduces the productivity and effect of the thermomechanical treatment.
После прокатки профиль диаметром менее 20 мм охлаждается водой до температуры 510-560°, профиль диаметром не менее 20 мм и менее 28 мм – до температуры 540-600°, профиля диаметром не менее 28 мм – до температуры 550-620°С. Если при охлаждении водой температура будет ниже нижнего предела указанного интервала для каждой группы профилей – произойдет чрезмерное охлаждение металла, прочностные характеристики вырастут, возникает риск неполучения требуемых значений соотношения временного сопротивления разрыву σв к пределу текучести σт при комнатной температуре σв/σт не менее 1,15. При охлаждении водой при температуре выше верхнего предела указанного интервала для каждой группы профилей – охлаждение будет недостаточным.After rolling, a profile with a diameter of less than 20 mm is cooled with water to a temperature of 510-560°C, a profile with a diameter of at least 20 mm and less than 28 mm - to a temperature of 540-600°C, a profile with a diameter of at least 28 mm - to a temperature of 550-620°C. If, during cooling with water, the temperature is below the lower limit of the specified interval for each group of profiles, excessive cooling of the metal will occur, the strength characteristics will increase, there is a risk of not obtaining the required values of the ratio of tensile strength σ in to the yield strength σ t at room temperature σ in / σ t not less than 1.15. When cooling with water at a temperature above the upper limit of the specified interval for each group of profiles, the cooling will be insufficient.
Примеры реализации предлагаемого технического решения.Examples of implementation of the proposed technical solution.
Выплавку низколегированных сталей различного химического состава производили в электродутовой печи. Для раскисления и легирования сталей в расплав вводили ферросилиций, ферромарганец, ферротитан, феррованадий, ниобий. Химический состав выплавленных сталей с различным содержанием легирующих элементов и примесей приведен в таблице 1.The smelting of low-alloy steels of various chemical compositions was carried out in an electric blow furnace. For deoxidation and alloying of steels, ferrosilicon, ferromanganese, ferrotitanium, ferrovanadium, and niobium were introduced into the melt. The chemical composition of smelted steels with different content of alloying elements and impurities is shown in Table 1.
Непрерывнолитые заготовки из низколегированной стали нагревали в методической печи сортопрокатного стана 250 и 350 до температуры аустенитизации 1200°С и осуществляли многопроходную горячую прокатку арматурных профилей различных диаметров. Последний проход черновой прокатки осуществляли при температуре 1000°С в круглом калибре с винтовыми канавками для формирования периодического арматурного профиля.Continuously cast billets of low-alloy steel were heated in a continuous furnace of a section rolling mill 250 and 350 to an austenitization temperature of 1200°C and multi-pass hot rolling of reinforcing sections of various diameters was carried out. The last pass of rough rolling was carried out at a temperature of 1000°C in a round pass with helical grooves to form a periodic reinforcing profile.
Прокатанный арматурный профиль пропускали через трубчатые холодильники, в которых осуществляли его ускоренное охлаждение водой (закалку) от температуры до температуры 510-620°С. Окончательное охлаждение закаленного арматурного профиля от температуры 510-620°C до температуры окружающей среды проводили на воздухе. В процессе охлаждения на воздухе происходил самоотпуск закаленной стали. Микроструктура термоупрочненного арматурного профиля по всему поперечному сечению состояла из мартенсита отпуска, нижнего и верхнего бейнита. Для такой микроструктуры характерно сочетание высокой прочности, пластичности, ударной вязкости. Благодаря этому достигается повышение качества и выхода годных высокопрочных свариваемых арматурных профилей.The rolled reinforcing profile was passed through tubular coolers, in which it was accelerated cooling with water (hardening) from temperature to a temperature of 510-620°C. The final cooling of the hardened reinforcing profile from a temperature of 510-620°C to ambient temperature was carried out in air. In the process of cooling in air, self-tempering of the hardened steel occurred. The microstructure of the heat-strengthened reinforcing profile over the entire cross section consisted of tempered martensite, lower and upper bainite. Such a microstructure is characterized by a combination of high strength, ductility, and impact strength. Due to this, an increase in the quality and yield of suitable high-strength welded reinforcing profiles is achieved.
Варианты реализации предложенного способа приведены в таблице 2. В таблице 3 представлены результаты испытаний и выход годного.Options for implementing the proposed method are shown in table 2. Table 3 shows the test results and yield.
Таблица 1Table 1
Химический состав сталейChemical composition of steels
Таблица 2table 2
Технологические параметры производства высокопрочного арматурного профиляTechnological parameters for the production of high-strength reinforcing profile
Таблица 3Table 3
Результаты механических испытаний и выход годногоMechanical test results and yield
Данные, представленные в таблице 3, свидетельствуют о том, что при реализации предложенного технического решения достигается высокое качество высокопрочных свариваемых арматурных профилей при одновременном повышении выхода годного. The data presented in Table 3 indicate that when implementing the proposed technical solution, a high quality of high-strength welded reinforcing profiles is achieved while increasing the yield.
Предлагаемый высокопрочный сварной арматурный профиль, характеризуется высокими служебными свойствами (свариваемость, способность к гнутью, и т.д.), что позволяет использовать его со сварными соединениями в составе арматурных каркасов, сеток, закладных деталей и отдельных стержней при расчетной температуре до -168°С также без ограничений по характеру действия нагрузки (статической, динамической и многократно повторяющейся) и без сварки в качестве расчетной и конструктивной арматуры при любой расчетной температуре без ограничений по характеру действия нагрузки (статической, динамической и многократно повторяющейся).The proposed high-strength welded reinforcing profile is characterized by high service properties (weldability, ability to bend, etc.), which allows it to be used with welded joints as part of reinforcing cages, meshes, embedded parts and individual rods at a design temperature of up to -168 ° With also without restrictions on the nature of the load action (static, dynamic and repeatedly repeated) and without welding as design and structural reinforcement at any design temperature without restrictions on the nature of the load action (static, dynamic and repeatedly repeated).
Таким образом, заявляемый химический состав стали обеспечивает наиболее стабильный уровень хладостойкости и трещиностойкости при низких температурах (до -168°С).Thus, the claimed chemical composition of the steel provides the most stable level of cold resistance and crack resistance at low temperatures (down to -168°C).
Арматурный стержень применяется при проектировании и изготовлении возводимых на строительных площадках вертикальных цилиндрических стальных резервуаров с плоским дном для хранения охлажденных сниженных газов с рабочей температурой от 0°С до -165°С.The reinforcing bar is used in the design and manufacture of vertical cylindrical steel tanks with a flat bottom erected at construction sites for storing cooled reduced gases with an operating temperature of 0°C to -165°C.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774692C1 true RU2774692C1 (en) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1285402C (en) * | 1984-12-18 | 1991-07-02 | Haruo Shimada | Reinforcing steel having resistance to salt and capable of preventing deterioration of concrete |
| RU2478727C1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-04-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | High-strength welded rebar |
| KR102100059B1 (en) * | 2018-10-25 | 2020-04-10 | 현대제철 주식회사 | Steel reinforcement and method of manufacturing the same |
| CN111527229A (en) * | 2017-12-29 | 2020-08-11 | 现代制铁株式会社 | Reinforced steel bar and preparation method thereof |
| CN111621718A (en) * | 2020-06-28 | 2020-09-04 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | Steel for high-ductility cold-rolled steel bar for welded mesh and production method thereof |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1285402C (en) * | 1984-12-18 | 1991-07-02 | Haruo Shimada | Reinforcing steel having resistance to salt and capable of preventing deterioration of concrete |
| RU2478727C1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-04-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | High-strength welded rebar |
| CN111527229A (en) * | 2017-12-29 | 2020-08-11 | 现代制铁株式会社 | Reinforced steel bar and preparation method thereof |
| KR102100059B1 (en) * | 2018-10-25 | 2020-04-10 | 현대제철 주식회사 | Steel reinforcement and method of manufacturing the same |
| CN111621718A (en) * | 2020-06-28 | 2020-09-04 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | Steel for high-ductility cold-rolled steel bar for welded mesh and production method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2287346B1 (en) | Bainitic steels with boron | |
| DK2495341T3 (en) | High strength steel and good hardness | |
| JP5092554B2 (en) | Manufacturing method of high strength steel for reinforcing steel | |
| JP4268079B2 (en) | Ultra-high strength steel sheet having excellent elongation and hydrogen embrittlement resistance, method for producing the same, and method for producing ultra-high strength press-formed parts using the ultra-high strength steel sheet | |
| JP6160574B2 (en) | High-strength hot-rolled steel sheet excellent in strength-uniform elongation balance and method for producing the same | |
| EP3653736A1 (en) | Hot-rolled steel strip and manufacturing method | |
| FI114484B (en) | Hot rolled strip steel and its manufacturing process | |
| JP2022177108A (en) | Steel section having thickness of at least 100 mm and method of manufacturing the same | |
| JP5741260B2 (en) | Cryogenic steel material excellent in CTOD characteristics after imparting strain and method for producing the same | |
| JP7016345B2 (en) | Microalloy steel and its steel production method | |
| JP5194572B2 (en) | Method for producing high-tensile steel material with excellent weld crack resistance | |
| RU2547087C1 (en) | Method of production of higher-strength hot-rolled stock | |
| US20230357876A1 (en) | Method of Manufacturing High Strength Steel Tubing from a Steel Composition and Components Thereof | |
| CN112877591A (en) | High-strength and high-toughness steel for hardware tool and chain and manufacturing method thereof | |
| JP2019002078A (en) | Ultra high strength steel sheet excellent in yield ratio and workability | |
| KR102289520B1 (en) | Steel reinforcement and method of manufacturing the same | |
| RU2436848C1 (en) | Procedure for production of strips in reels | |
| JPH06145894A (en) | High strength hot rolled steel sheet excellent in ductility and delayed fracture resistance and its production | |
| RU2703008C1 (en) | Method for production of cryogenic structural steel sheets | |
| JP2003003240A (en) | High strength hot rolled steel sheet having excellent hole expandability and haz fatigue property and production method therefor | |
| RU2774692C1 (en) | High-strength low-temperature welded reinforcing rod | |
| RU2658515C1 (en) | High-strength pipe made of low-carbon pre-peritectic molybdenum-containing steel for oil and gas pipelines and method of its manufacture | |
| RU2709071C1 (en) | Method for production of thick-rolled steel with increased deformation capacity (versions) | |
| RU2695719C1 (en) | Method of producing reinforcement steel | |
| JP6856083B2 (en) | High Mn steel and its manufacturing method |