Высокопрочная арматурная сталь

Раздел: Учебники

Для получения дополнительной экономии металла при производстве различного рода длинномерных (12 м и более) предварительно напряженных железобетонных конструкций и сжатых элементов (колонн, балок и др.), изготовляемых с применением контактно-стыковой сварки, помимо разработки вышеописанной технологии производства свариваемой арматурной стали класса Ат—1VC с прочностью ов>850 МПа, потребовалось создать свариваемую термомеханически упрочненную арматуру еще более высокой прочности, а именно класса Ат—VC с о» не менее 1050 МПа. Одновременно преследовали цель, чтобы новый арматурный материал обладал не только способностью сохранять прочность сварного соединения не менее 1000 МПа (класс Ат—V), но и отличался повышенной сопротивляемостью коррозионному растрескиванию под напряжением. Обеспечение строительной промышленности стойкой против коррозионного растрескивания высокопрочной арматурой с сгв>1000 МПа позволило бы существенно (на 25—40%) снизить расход стали в преднапряженных конструкциях и сооружениях, работающих в условиях воздействия коррозионно-активных сред (предприятия химической, целлюлозной, нефтеперерабатывающей промышленности, черной и цветной металлургии и др.). Объединение в одном виде продукции двух таких различных и вместе с тем исключительно важных качеств открывает заманчивую перспективу расширения областей применения термоупрочненного проката и дальнейшей экономии металла в строительстве.

Изготавливаемая ныне свариваемая горячекатаная сталь марки 23Х2Г2Т класса А—V, отличаясь повышенным расходом дефицитных легирующих элементов, в первую очередь марганца и хрома, обладает невысокой коррозионной стойкостью под напряжением и сложна в технологии производства, так как требует проведения специального отпуска (250±50°С) на заводе-изготовителе для выравнивания ее механических свойств и улучшения пластичности.

В последние годы в результате выполнения большого объема опытно-промышленных работ и лабораторных исследований В. В. Калмыковым и др. предложена новая термомеханически упрочненная свариваемая и стойкая против коррозионного растрескивания (см. гл. XI) арматурная сталь диаметром 10—28 мм класса Ат—УСК марки 20ХГС2 Новая сталь имеет следующий химический состав: 0,17—0,22% С; 1—1,5% Мп; 1,7—2,4% Si; 0,8—1,2% Сг; <0,04% S; <0,04%Р.

В сравнении с равнопрочной горячекатаной арматурной сталью марки 23Х2Г2Т по ГОСТ 5781—82, термомеханически упрочненная сталь марки 20ХГС2 требует для своего производства на 60% более низкого суммарного расхода дефицитных легирующих элементов — марганца и хрома — и лишь содержит в своем составе повышенное (до ~2%) содержание недефицитного кремния с целью обеспечения в термически упрочненном состоянии необходимой сопротивляемости коррозионному растрескиванию под напряжением

Технологию выплавки стали марки 20ХГС2 в двухванных мартеновских печах комбината «Криворожсталь» впервые в практике изготовления хромистых сталей предложил Ю. В. Дмитриев. Выплавка в двухванной печи хромистой стали (до 0,25% С) с применением сплава ФХ—015 (0,15% С) в пла- стинчато-кусковом виде и дробленного ФХ—800 (0,7% С) связана с остановкой продувки ванны кислородом при содержании углерода в жидком металле 0,15—0,19 и 0,07—0,09% соответственно.

Согласно предложенной технологии, с целью экономии ферросплавов при выплавке стали марки 20ХГС2 ее раскисление проводят полностью в ковше. Такой вариант технологии выплавки соответствует прогрессивному направлению в современной практике металлургического производства, для которого характерно получение полупродукта с требуемым содержанием углерода при соответствующей температуре в сталеплавильном агрегате и доведение металла до заданного химического состава в ковше.

Конечно, на равномерность распределения легирующих элементов значительно влияет интенсивность перемешивания металла в ковше во время раскисления и легирования. Выполненный Ю. В. Дмитриевым анализ условий выпуска металла из мартеновской и двухванной печей показал, что мощность перемешивания металла при его истечении из сталеплавильного агрегата в 320 т ковш в случае выпуска '/з массы плавки из двухванной печи в 2,8—3,6 раза больше, чем при выпуске металла из мартеновской печи; а также  в 2—5 раз выше мощности перемешивания мартеновской ванны аналогичной садки при чистом кипении, т. е. в начале раскисления, и на порядок больше мощности перемешивания успокоенной предварительным раскислением ванны, когда обычно вводится феррохром при выплавке стали с небольшим содержанием углерода. Температуру металла перед выпуском поддерживают в интервале 1605—1620WC. При более высоких температурах разливки, например, 1640°С может иметь место приварка слитков к изложницам.

Раскисление и легирование при выплавке стали 20ХГС2 проводят в ковше 65%-ным ферросилицием, силикомарганцем марки CuMn—17, феррохромом и алюминием. Несмотря на относительно большой объем (5,3—6% массы плавки) одновременно присаживаемых из короба (с помощью разливочного крана) рас- кислителей под струю металла в начале выпуска до наполнения Уз ковша, благодаря интенсивному перемешивванию стали при ее выпуске из двухванной печи, раскислители быстро усваиваются металлом и уже к моменту наполнения половины ковша на поверхности жидкой стали визуально не обнаруживаются.

Металл разливают сверху через стаканы с каналом диаметром 80 и 100 мм в уширенные кверху изложницы с прибыльными надставками на слитки массой 12,5 т. Для теплоизоляции головной части слитков используют асбестит или коксошамотную смесь.

О равномерности распределения легирующих элементов по объему металла в ковше при принятой технологии выплавки и разливки стали можно судить из результатов химического анализа, выполненного на ряде промышленных плавок, и приведенных в табл. 52. При описанной технологии выплавки достигается вполне удовлетворительная однородность в распределении легирующих элементов по высоте ковша в каждой из исследованных промышленных плавок. Степень усвоения металлом марганца, кремния и хрома при раскислении и легировании составляет 92—96, 86—95 и 89—92% соответственно. После прокатки на блюминге на поверхности передельной заготовки квадратного сечения со стороной 80 мм из стали 20ХГС2 плены не обнаружены. Макроструктура металла заготовок удовлетворительная.

Распределение элементов по высоте 12,5 т слитка и по поперечному сечению заготовок является характерным для спокойного металла, разлитого в слитки такой массы