专利名称：一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及特种建材技术领域，尤其涉及一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢。
背景技术：
螺纹钢属于长条材，主要为建筑用钢材，是一个相对比较古老的产品。但随着高速公路等诸多基础建设以及房地产业的高速发展，人们对螺纹钢的数量和质量要求都有了大幅度提高。目前的地下巷道支护用的锚杆有各种形式，最传统的是螺纹钢锚杆，它是将有纵肋的普通螺纹钢裁成所需长度，在一端加工上右旋三角形单线螺纹，插λ锚孔用锚固剂固定后，在孔外用托盘和螺母旋紧施加初锚力。又由于普通螺纹钢有纵肋，其螺纹是月牙形左旋螺纹，不能直接与螺母配套作为锚杆使用，还需裁成段另外加工螺纹，制造麻烦。另外， 目前的螺纹钢耐磨性差，易断裂，碳化物易剥落，且制造时需进行二次热处理，材料中C > 2. 85%，其脆性也较大。
实用新型内容本实用新型的目的在于设计一种新型的高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，解决上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，包括钢筋基体和轧在所述钢筋基体上的螺纹，所述螺纹为右旋单线螺纹，所述螺纹的牙形截面为梯形，所述螺纹的牙肋高H为1. 1 2. 3mm,所述螺纹的牙肋底宽b为4. 9 7. 8mm,所述螺纹的导程L为6 13mm，所述螺纹的升角λ为18+2°，自由膨胀面直径d为13 22mm，牙形角a为36° 45°。上述参数根据螺纹钢的外直径选取。所述钢筋基体为长柱形的钢筋基体。所述螺纹的牙肋高H为1. 3 1. 9mm,所述螺纹的牙肋底宽b为5. 2 7. Imm,所述螺纹的导程L为8 11mm，，自由膨胀面直径d为16 20mm，牙形角a为38° 43°。所述螺纹的牙肋高H为1. 5 1. 7mm,所述螺纹的牙肋底宽b为5. 8 6. 4mm,所述螺纹的导程L为9 10mm，，自由膨胀面直径d为17 19mm，牙形角a为39° 41°。所述螺纹的牙肋高H为1. 6mm，所述螺纹的牙肋底宽b为5. 9mm，所述螺纹的导程 L为9. 5mm，，自由膨胀面直径d为18mm，牙形角a为40°。 上述参数均根据螺纹钢的外直径选取。 本实用新型采用高合金耐热耐磨钢制造，其化学成分(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， 余量为铁。其金相组织是白色奥氏体+黑色碳化物。在制造时将炼好的钢水注入预先设置好的砂型中，缓冷后再进行机加工即可得成品。为了增加成品光洁度及表面硬度，经机加工后可进行滚压加工.滚压加工后的产品再进行低温油浸回火还可稳定这种耐磨钢的组织，改善碳化物分布.提高耐磨性。由于金相组织为白色奥氏体+黑色碳化物，且其碳含量较低，因此其脆性较小，耐热耐磨性高，而其中少量的Ti既起到了细化晶粒作用，又增加了该钢种的稳定性，部分Ti与钢中C反应生成TiC更增强了该钢种的硬度及耐磨性，且这种钢用于制造辊子时亦不需进行热处理。经试验，用本钢种制造的螺纹钢，其耐磨性比传统产品提高三倍以上。本实用新型采用高合金耐热耐磨钢制造，其化学成分(重量百分比)也可以是 C 为 0. 17 0. 23wt % ;Mn 为 1. 3 1. 7wt % ;Si 为 0. 4 0. 7wt % ；Ni < 0. 03wt % ； Cr ^ 0. 03wt% ；P ^ 0. 045wt% ；S ^ 0. 045wt% ；其余为!^e 及不可避免的杂质。为了提高螺纹钢的强度，在上述化学组分基础上，冶炼时外加20MnSi螺纹钢的 0. 001 0. Iwt %的Ti、0. 0008 0.B和0 0.V，经连铸或半连铸成铸坯；再将铸坯均热，在1000°c 1200°c条件下粗轧，变形量为40 80% ；然后在950°C 1100°C条件下中轧，变形量为30 70%;最后在700°C 900°C条件下精轧，变形量为10 40% ；冶炼时外加硼，即在钢水中的自由氧和氮含量分别为3 15ppm。本实用新型利用硼代替Nb、V等价格较高的元素。硼在元素周期表中是一种比较靠前的元素，其位置接近碳，原子半径小，可以直接处在铁的八面体间隙中，通过固溶强化， 使铁的晶体学点阵产生畸变，位错运动时受到柯垂尔气团的拖拽阻碍作用，达到提高钢强度的目的；强度提高的同时，延伸率降低不大，所制造的螺纹钢比同规格普通20MnSi螺纹钢强度高出100 150MPa，而且有较好的综合性能。另外，硼有向晶界偏聚的倾向，因此必须控制好硼的微观分布。本发明对微观分布的控制主要是通过控轧、控冷技术实现的，不仅提高了产品的强度，还降低产品的成本。Nb、V主要是在钢中形成碳化物和氮化物，通过碳化物阻碍位错运动来使合金变形抗力增加，是以弥散强化的方式来提高钢的强度。弥散强化在提高强度的同时，其延伸率也会有较大下降。本实用新型的有益效果如下1，本实用新型由于螺纹线为单线右旋，适宜人们右旋为紧、左旋为松的用力习惯。2，本实用新型螺纹的尺寸和形状适宜用轧钢机直接轧制而成，与之配的螺母适宜简易铸造；使用时，按需采取，不用任何再加工，由于没有纵肋，形成完整的螺旋线，可直接拧上配套螺母，因此，加工容易，成本低，使用方便。3，本实用新型的螺纹钢耐热耐磨性高，强度高。
图1为本实用新型螺纹钢的横截面示意图；图2为本实用新型螺纹局部放大的截面示意图；图3为本实用新型螺纹的一种组分的金相图；图4为本实用新型螺纹的另一种组分的金相图；图5为本实用新型螺纹的又一种组分的金相图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面参照图1、图2，根据轧钢机直径不同，给出几种螺纹的具体实施例参数。实施例一一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，包括钢筋基体1和轧在所述钢筋基体1上的螺纹2，所述螺纹2为右旋单线螺纹，所述螺纹的牙形截面为梯形，当螺纹钢的直径为16mm 时，肋高H为1. 4mm,肋底宽b为5. Omm,自由膨胀面直径d为14mm，导程L为8mm，牙形角a 为40°，升角λ =18+2°。制造该高合金耐热耐磨的新型螺纹钢时，配取Crl8N9Ti车屑、 高碳铬铁、少许钼铁及优质废钢，先将Crl8N9Ti车屑置人有衬电渣炉中垫底，起弧熔化，待熔池形成电流稳定后用大功率升温，并逐步加入配料熔化，加料时按原料总量5%配制渣料分批加入覆盖熔池，在熔化过程中，还需加入少量Si-Ca脱氧剂.待熔清后升温到1400°C左右，取分析样并进入精炼期，在精炼期，加入Si-Ca脱氧剂，直至炉渣返白或黄白时，进行插铝终脱氧并再次取分析样，当温度达到1550E时出钢钢水倒人预先设置好的砂型中并均勻缓冷到200°C以下，冷却后即得成品。若机加工后在196. 13 1471. OlMI3a压力下进行滚压加工可以提高成品光洁度及表面硬度，滚压加工后再进行低温油浸回火处理可以稳定组织，改善碳化物分布。实施例二一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，包括钢筋基体1和轧在所述钢筋基体1上的螺纹2，所述螺纹2为右旋单线螺纹，当螺纹钢的直径为为18mm时，肋高H为1. 6mm，肋底宽b 为5. 2，自由膨胀面直径d= 16mm，导程L= 10mm，牙形角a为40°，升角λ =18+2°。其化学成分(重量百分比)也可以是C 0. 17 0. 23wt%;Mn为1. 3 1. 7wt%;Si为0. 4 0. 7wt% ；Ni < 0. 03wt% ；Cr 彡 0. 03wt% ；P 彡 0. 045wt% ；S 彡 0. 045wt% ；其余为 Fe 及不可避免的杂质。为了提高螺纹钢的强度，在上述化学组分基础上，冶炼时外加20MnSi螺纹钢的0. 001 0. lwt%&Ti、0. 0008 0.和0 0. 5wt%的V，经连铸或半连铸成铸坯；再将铸坯均热，在1000°C 1200°C条件下粗轧，变形量为40 80%;然后在950°C 1100°C条件下中轧，变形量为30 70%;最后在700°C 900°C条件下精轧，变形量为10 40% ；冶炼时外加硼，即在钢水中的自由氧和氮含量分别为3 15ppm。实施例三一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，包括钢筋基体1和轧在所述钢筋基体1上的螺纹2，所述螺纹2为右旋单线螺纹，当螺纹钢的直径为为20mm时，肋高H = 1. 7mm，肋底宽 b为6. 2，自由膨胀面直径d= 18_，导程L= 12_，牙形角a为40°，升角λ =18+2°。 其化学成分(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，余量为铁。为了提高螺纹钢的强度，在上述化学组分基础上，冶炼时外加20MnSi螺纹钢的0. 001 0. Iwt % ^ Ti、0. 0008 0. 5wt%^ B和0 0. 5衬％的V，经连铸或半连铸成铸坯；再将铸坯均热，在1000°C 1200°C条件下粗轧，变形量为40 80% ；然后在950°C 1100°C条件下中轧，变形量为30 70% ；最后在700°C 900°C条件下精轧，变形量为10 40% ；冶炼时外加硼，即在钢水中的自由氧和氮含量分别为3 15ppm。以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，其特征在于包括钢筋基体和轧在所述钢筋基体上的螺纹，所述螺纹为右旋单线螺纹，所述螺纹的牙形截面为梯形，所述螺纹的牙肋高H 为1. 1 2. 3mm，所述螺纹的牙肋底宽b为4. 9 7. 8mm,所述螺纹的导程L为6 13mm，所述螺纹的升角λ为18+2°，自由膨胀面直径d为13 22mm，牙形角a为36° 45°。
2.根据权利要求1所述的高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，其特征在于所述钢筋基体为长柱形的钢筋基体。
3.根据权利要求2所述的高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，其特征在于所述螺纹的牙肋高H为1. 3 1. 9mm，所述螺纹的牙肋底宽b为5. 2 7. 1mm，所述螺纹的导程L为8 11謹，，自由膨胀面直径d为16 20謹，牙形角a为38° 43°。
4.根据权利要求3所述的高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，其特征在于所述螺纹的牙肋高H为1. 5 1. 7mm，所述螺纹的牙肋底宽b为5. 8 6. 4mm，所述螺纹的导程L为9 10謹，，自由膨胀面直径d为17 19謹，牙形角a为39° 41°。
5.根据权利要求4所述的高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，其特征在于所述螺纹的牙肋高H为1. 6mm,所述螺纹的牙肋底宽b为5. 9mm,所述螺纹的导程L为9. 5mm，，自由膨胀面直径d为18mm，牙形角a为40°。
专利摘要一种高合金耐热耐磨的新型螺纹钢，包括钢筋基体和轧在所述钢筋基体上的螺纹，所述螺纹为右旋单线螺纹，所述螺纹的牙形截面为梯形，所述螺纹的牙肋高H为1.1～2.3mm，所述螺纹的牙肋底宽b为4.9～7.8mm，所述螺纹的导程L为6～13mm，所述螺纹的升角λ为18+2°，自由膨胀面直径d为13～22mm，牙形角a为36°～45°。本实用新型由于螺纹线为单线右旋，适宜人们右旋为紧、左旋为松的用力习惯；螺纹的尺寸和形状适宜用轧钢机直接轧制而成，与之配的螺母适宜简易铸造；使用时，按需采取，不用任何再加工，可直接拧上配套螺母，加工容易，成本低，使用方便并且耐热耐磨性高，强度高。
文档编号E04C5/03GK202081578SQ20112017169
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者张军 申请人:中国航天系统工程公司