一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼的製作方法

2023-10-07 15:15:09

專利名稱：一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及特種建材技術領域，尤其涉及一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼。
背景技術：
螺紋鋼屬於長條材，主要為建築用鋼材，是一個相對比較古老的產品。但隨著高速公路等諸多基礎建設以及房地產業的高速發展，人們對螺紋鋼的數量和質量要求都有了大幅度提高。目前的地下巷道支護用的錨杆有各種形式，最傳統的是螺紋鋼錨杆，它是將有縱肋的普通螺紋鋼裁成所需長度，在一端加工上右旋三角形單線螺紋，插λ錨孔用錨固劑固定後，在孔外用託盤和螺母旋緊施加初錨力。又由於普通螺紋鋼有縱肋，其螺紋是月牙形左旋螺紋，不能直接與螺母配套作為錨杆使用，還需裁成段另外加工螺紋，製造麻煩。另外， 目前的螺紋鋼耐磨性差，易斷裂，碳化物易剝落，且製造時需進行二次熱處理，材料中C > 2. 85%，其脆性也較大。

實用新型內容本實用新型的目的在於設計一種新型的高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，解決上述問題。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，包括鋼筋基體和軋在所述鋼筋基體上的螺紋，所述螺紋為右旋單線螺紋，所述螺紋的牙形截面為梯形，所述螺紋的牙肋高H為1. 1 2. 3mm,所述螺紋的牙肋底寬b為4. 9 7. 8mm,所述螺紋的導程L為6 13mm，所述螺紋的升角λ為18+2°，自由膨脹面直徑d為13 22mm，牙形角a為36° 45°。上述參數根據螺紋鋼的外直徑選取。所述鋼筋基體為長柱形的鋼筋基體。所述螺紋的牙肋高H為1. 3 1. 9mm,所述螺紋的牙肋底寬b為5. 2 7. Imm,所述螺紋的導程L為8 11mm，，自由膨脹面直徑d為16 20mm，牙形角a為38° 43°。所述螺紋的牙肋高H為1. 5 1. 7mm,所述螺紋的牙肋底寬b為5. 8 6. 4mm,所述螺紋的導程L為9 10mm，，自由膨脹面直徑d為17 19mm，牙形角a為39° 41°。所述螺紋的牙肋高H為1. 6mm，所述螺紋的牙肋底寬b為5. 9mm，所述螺紋的導程 L為9. 5mm，，自由膨脹面直徑d為18mm，牙形角a為40°。 上述參數均根據螺紋鋼的外直徑選取。 本實用新型採用高合金耐熱耐磨鋼製造，其化學成分(重量百分比)是Cl. 45 2. 40,Mn < 1.5，S< 1. 50，Cr23 32，Ni3 8，Mo < 0. 70, Ti < 0. 20, S < 0. 05, P < 0. 50， 餘量為鐵。其金相組織是白色奧氏體+黑色碳化物。在製造時將煉好的鋼水注入預先設置好的砂型中，緩冷後再進行機加工即可得成品。為了增加成品光潔度及表面硬度，經機加工後可進行滾壓加工.滾壓加工後的產品再進行低溫油浸回火還可穩定這種耐磨鋼的組織，改善碳化物分布.提高耐磨性。由於金相組織為白色奧氏體+黑色碳化物，且其碳含量較低，因此其脆性較小，耐熱耐磨性高，而其中少量的Ti既起到了細化晶粒作用，又增加了該鋼種的穩定性，部分Ti與鋼中C反應生成TiC更增強了該鋼種的硬度及耐磨性，且這種鋼用於製造輥子時亦不需進行熱處理。經試驗，用本鋼種製造的螺紋鋼，其耐磨性比傳統產品提高三倍以上。本實用新型採用高合金耐熱耐磨鋼製造，其化學成分(重量百分比)也可以是 C 為 0. 17 0. 23wt % ;Mn 為 1. 3 1. 7wt % ;Si 為 0. 4 0. 7wt % ；Ni < 0. 03wt % ； Cr ^ 0. 03wt% ；P ^ 0. 045wt% ；S ^ 0. 045wt% ；其餘為!^e 及不可避免的雜質。為了提高螺紋鋼的強度，在上述化學組分基礎上，冶煉時外加20MnSi螺紋鋼的 0. 001 0. Iwt %的Ti、0. 0008 0.B和0 0.V，經連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000°c 1200°c條件下粗軋，變形量為40 80% ；然後在950°C 1100°C條件下中軋，變形量為30 70%;最後在700°C 900°C條件下精軋，變形量為10 40% ；冶煉時外加硼，即在鋼水中的自由氧和氮含量分別為3 15ppm。本實用新型利用硼代替Nb、V等價格較高的元素。硼在元素周期表中是一種比較靠前的元素，其位置接近碳，原子半徑小，可以直接處在鐵的八面體間隙中，通過固溶強化， 使鐵的晶體學點陣產生畸變，位錯運動時受到柯垂爾氣團的拖拽阻礙作用，達到提高鋼強度的目的；強度提高的同時，延伸率降低不大，所製造的螺紋鋼比同規格普通20MnSi螺紋鋼強度高出100 150MPa，而且有較好的綜合性能。另外，硼有向晶界偏聚的傾向，因此必須控制好硼的微觀分布。本發明對微觀分布的控制主要是通過控軋、控冷技術實現的，不僅提高了產品的強度，還降低產品的成本。Nb、V主要是在鋼中形成碳化物和氮化物，通過碳化物阻礙位錯運動來使合金變形抗力增加，是以彌散強化的方式來提高鋼的強度。彌散強化在提高強度的同時，其延伸率也會有較大下降。本實用新型的有益效果如下1，本實用新型由於螺紋線為單線右旋，適宜人們右旋為緊、左旋為松的用力習慣。2，本實用新型螺紋的尺寸和形狀適宜用軋鋼機直接軋制而成，與之配的螺母適宜簡易鑄造；使用時，按需採取，不用任何再加工，由於沒有縱肋，形成完整的螺旋線，可直接擰上配套螺母，因此，加工容易，成本低，使用方便。3，本實用新型的螺紋鋼耐熱耐磨性高，強度高。

圖1為本實用新型螺紋鋼的橫截面示意圖；圖2為本實用新型螺紋局部放大的截面示意圖；圖3為本實用新型螺紋的一種組分的金相圖；圖4為本實用新型螺紋的另一種組分的金相圖；圖5為本實用新型螺紋的又一種組分的金相圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。下面參照圖1、圖2，根據軋鋼機直徑不同，給出幾種螺紋的具體實施例參數。實施例一一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，包括鋼筋基體1和軋在所述鋼筋基體1上的螺紋2，所述螺紋2為右旋單線螺紋，所述螺紋的牙形截面為梯形，當螺紋鋼的直徑為16mm 時，肋高H為1. 4mm,肋底寬b為5. Omm,自由膨脹面直徑d為14mm，導程L為8mm，牙形角a 為40°，升角λ =18+2°。製造該高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼時，配取Crl8N9Ti車屑、 高碳鉻鐵、少許鉬鐵及優質廢鋼，先將Crl8N9Ti車屑置人有襯電渣爐中墊底，起弧熔化，待熔池形成電流穩定後用大功率升溫，並逐步加入配料熔化，加料時按原料總量5%配製渣料分批加入覆蓋熔池，在熔化過程中，還需加入少量Si-Ca脫氧劑.待熔清後升溫到1400°C左右，取分析樣並進入精煉期，在精煉期，加入Si-Ca脫氧劑，直至爐渣返白或黃白時，進行插鋁終脫氧並再次取分析樣，當溫度達到1550E時出鋼鋼水倒人預先設置好的砂型中並均勻緩冷到200°C以下，冷卻後即得成品。若機加工後在196. 13 1471. OlMI3a壓力下進行滾壓加工可以提高成品光潔度及表面硬度，滾壓加工後再進行低溫油浸回火處理可以穩定組織，改善碳化物分布。實施例二一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，包括鋼筋基體1和軋在所述鋼筋基體1上的螺紋2，所述螺紋2為右旋單線螺紋，當螺紋鋼的直徑為為18mm時，肋高H為1. 6mm，肋底寬b 為5. 2，自由膨脹面直徑d= 16mm，導程L= 10mm，牙形角a為40°，升角λ =18+2°。其化學成分(重量百分比)也可以是C 0. 17 0. 23wt%;Mn為1. 3 1. 7wt%;Si為0. 4 0. 7wt% ；Ni < 0. 03wt% ；Cr 彡 0. 03wt% ；P 彡 0. 045wt% ；S 彡 0. 045wt% ；其餘為 Fe 及不可避免的雜質。為了提高螺紋鋼的強度，在上述化學組分基礎上，冶煉時外加20MnSi螺紋鋼的0. 001 0. lwt%&Ti、0. 0008 0.和0 0. 5wt%的V，經連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000°C 1200°C條件下粗軋，變形量為40 80%;然後在950°C 1100°C條件下中軋，變形量為30 70%;最後在700°C 900°C條件下精軋，變形量為10 40% ；冶煉時外加硼，即在鋼水中的自由氧和氮含量分別為3 15ppm。實施例三一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，包括鋼筋基體1和軋在所述鋼筋基體1上的螺紋2，所述螺紋2為右旋單線螺紋，當螺紋鋼的直徑為為20mm時，肋高H = 1. 7mm，肋底寬 b為6. 2，自由膨脹面直徑d= 18_，導程L= 12_，牙形角a為40°，升角λ =18+2°。 其化學成分(重量百分比)是C1. 45 2. 40，Mn < 1. 5，S < 1. 50，Cr23 32，Ν 3 8， Mo < 0. 70，Ti < 0. 20，S < 0. 05，P < 0. 50，餘量為鐵。為了提高螺紋鋼的強度，在上述化學組分基礎上，冶煉時外加20MnSi螺紋鋼的0. 001 0. Iwt % ^ Ti、0. 0008 0. 5wt%^ B和0 0. 5襯％的V，經連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000°C 1200°C條件下粗軋，變形量為40 80% ；然後在950°C 1100°C條件下中軋，變形量為30 70% ；最後在700°C 900°C條件下精軋，變形量為10 40% ；冶煉時外加硼，即在鋼水中的自由氧和氮含量分別為3 15ppm。以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本實用新型，但本領域技術人員應該明白，本實用新型並不局限於以上所述實施例，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，其特徵在於包括鋼筋基體和軋在所述鋼筋基體上的螺紋，所述螺紋為右旋單線螺紋，所述螺紋的牙形截面為梯形，所述螺紋的牙肋高H 為1. 1 2. 3mm，所述螺紋的牙肋底寬b為4. 9 7. 8mm,所述螺紋的導程L為6 13mm，所述螺紋的升角λ為18+2°，自由膨脹面直徑d為13 22mm，牙形角a為36° 45°。
2.根據權利要求1所述的高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，其特徵在於所述鋼筋基體為長柱形的鋼筋基體。
3.根據權利要求2所述的高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，其特徵在於所述螺紋的牙肋高H為1. 3 1. 9mm，所述螺紋的牙肋底寬b為5. 2 7. 1mm，所述螺紋的導程L為8 11謹，，自由膨脹面直徑d為16 20謹，牙形角a為38° 43°。
4.根據權利要求3所述的高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，其特徵在於所述螺紋的牙肋高H為1. 5 1. 7mm，所述螺紋的牙肋底寬b為5. 8 6. 4mm，所述螺紋的導程L為9 10謹，，自由膨脹面直徑d為17 19謹，牙形角a為39° 41°。
5.根據權利要求4所述的高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，其特徵在於所述螺紋的牙肋高H為1. 6mm,所述螺紋的牙肋底寬b為5. 9mm,所述螺紋的導程L為9. 5mm，，自由膨脹面直徑d為18mm，牙形角a為40°。
專利摘要一種高合金耐熱耐磨的新型螺紋鋼，包括鋼筋基體和軋在所述鋼筋基體上的螺紋，所述螺紋為右旋單線螺紋，所述螺紋的牙形截面為梯形，所述螺紋的牙肋高H為1.1～2.3mm，所述螺紋的牙肋底寬b為4.9～7.8mm，所述螺紋的導程L為6～13mm，所述螺紋的升角λ為18+2°，自由膨脹面直徑d為13～22mm，牙形角a為36°～45°。本實用新型由於螺紋線為單線右旋，適宜人們右旋為緊、左旋為松的用力習慣；螺紋的尺寸和形狀適宜用軋鋼機直接軋制而成，與之配的螺母適宜簡易鑄造；使用時，按需採取，不用任何再加工，可直接擰上配套螺母，加工容易，成本低，使用方便並且耐熱耐磨性高，強度高。
文檔編號E04C5/03GK202081578SQ20112017169
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者張軍 申請人:中國航天系統工程公司