сталь

Классы МПК:C22C38/38 с более 1,5 % марганца по массе
C22C38/34 с более 1,5 % кремния по массе
C22C38/32 с бором
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-06-30
публикация патента:

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению стали, используемой для производства мелющих шаров особо высокой твердости диаметром от 80 до 100 мм. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, алюминий, ниобий, хром, азот, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, в мас.%: углерод 0,36-0,44, марганец 1,10-1,60, кремний 0,90-1,50, алюминий 0,005-0,025, ниобий 0,010-0,030, хром 0,80-1,20, азот 0,008-0,020, железо и примеси остальное. В качестве примесей сталь содержит серу - не более 0,030, фосфор - не более 0,030 и медь - не более 0,40. Снижается раскалываемость шаров при закалке в воде, а также повышается эксплуатационная стойкость за счет увеличения прокаливаемости и повышения твердости на поверхности и по сечению. 2 табл.

Формула изобретения

Сталь для производства мелющих шаров диаметром от 80 до 100 мм, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, ниобий, железо и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хром и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод0,36-0,44
марганец 1,10-1,60
кремний 0,90-1,50
алюминий0,005-0,025
ниобий 0,010-0,030
хром0,80-1,20
азот 0,008-0,020
железо и примеси остальное,


при этом в качестве примесей содержатся сера - не более 0,030, фосфор - не более 0,030 и медь - не более 0,40.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали повышенной прокаливаемости, используемой для производства мелющих шаров особо высокой твердости диаметром от 80 до 100 мм.

Известна сталь [1], используемая для изготовления мелющих шаров, содержащая (в мас.%):

углерод0,45-0,65
марганец 0,60-1,00
кремний 0,60-1,20
алюминий0,01-0,06
бор 0,0025-0,0040
медь0,06-0,36
титан 0,02-0,06
железоостальное

Существенным недостатком данной стали является недостаточно высокая износостойкость шаров диаметром от 80 до 100 мм, изготовленных из данной стали, из-за низкой твердости на поверхности и по сечению.

Известна также сталь [2], выбранная в качестве прототипа, содержащая (в мас.%):

углерод0,50-0,85
марганец 0,70-1,50
кремний 0,80-1,50
алюминий0,002-0,06
один из элементов сталь, патент № 2415194
группы, содержащейсталь, патент № 2415194
ниобий и церий0,0002-0,05
железо остальное

Недостатками этой стали являются повышенная раскалываемость при закалке в воде, а также недостаточно высокая эксплуатационная стойкость шаров диаметром от 80 до 100 мм, изготовленных из этой стали.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение раскалываемости при закалке в воде, а также повышение эксплуатационной стойкости мелющих шаров диаметром от 80 до 100 мм за счет увеличения прокаливаемости и повышения твердости на поверхности и по сечению.

Для достижения этого сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, ниобий и железо, дополнительно содержит хром и азот при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

углерод0,36-0,44
марганец 1,10-1,60
кремний 0,90-1,50
алюминий0,005-0,025
ниобий 0,010-0,030
хром0,80-1,20
азот 0,008-0,020
железоостальное

при этом примеси содержатся в следующих количествах: сера - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,40%.

Заявляемый химический состав стали подобран исходя из следующих предпосылок.

Содержание углерода 0,36-0,44% выбрано исходя из того, что при данной концентрации углерода образуется реечный мартенсит, который менее хрупок, чем хрупкопластинчатый мартенсит, образующийся при концентрации углерода свыше 0,44%.

Соотношение марганца выбрано исходя из того, что при содержании марганца до 1,60% обеспечивается повышение твердости, прокаливаемости и сопротивляемости к трещинообразованию. Нижний предел выбран исходя из того, что марганец при содержании менее 1,10% не оказывает требуемого влияния на твердость и прокаливаемость.

Кремний до 1,5% увеличивает прокаливаемость и повышает износостойкость шаров. При снижении концентрации кремния менее 0,90% значительно уменьшаются данные характеристики.

При увеличении содержания хрома до 1,20% повышается твердость, прокаливаемость стали и обеспечивается получение мелкодисперсной структуры, что в свою очередь приводит к увеличению износостойкости мелющих шаров. При содержании хрома менее 0,80% наблюдается уменьшение прокаливаемости стали и, следовательно, износостойкости шаров.

Содержание алюминия (0,005-0,025%) выбрано исходя из, с одной стороны, получения мелкого действительного зерна, с другой - исключения получения недопустимых глиноземистых неметаллических включений, увеличивающих склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках.

Азот способствует образованию нитридов алюминия в стали. Концентрация азота менее 0,008% не приводит к образованию нитридов, обеспечивающих измельчение действительного зерна и, как следствие, снижение склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При повышении азота более 0,020% возможны случаи возникновения пятнистой ликвации и образования пузырей в стали в результате «азотного кипения».

При содержании ниобия в количестве 0,010% образуются сложнолегированные карбиды, воздействующие положительно на измельчение аустенитного зерна и очищающие их границы от вредных примесей, а также увеличивающие ударную прочность и прокаливаемость. Увеличение содержания ниобия свыше 0,030% экономически невыгодно и нецелесообразно из-за его отрицательного влияния на жидкотекучесть стали и на качество поверхности шаров, а также их раскалываемость.

Ограничение содержания серы, фосфора и меди выбрано исходя из качества поверхности готовых мелющих шаров.

Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в дуговых печах ДСП-1 00Н10. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ осуществляли прокатку и термообработку шаров с прокатного нагрева по технологии двухстадийного охлаждения с самоотпуском. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Таким образом, заявляемый химический состав обеспечивает повышение твердости и эксплуатационной стойкости шаров.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1446189, C22C 38/16.

2. А.с. СССР № 1733495, C22C 38/12.

Таблица 1
Химический состав стали
СоставC MnSi AlNb CrN PS Fe
1 0,35 1,461,29 0,0140,012 0,88 0,0130,021 0,014 ост.
2 0,40 1,601,30 0,0110,01 1,200,014 0,0160,012 ост.
30,43 1,481,42 0,0160,02 1,110,012 0,0230,016 ост.
40,44 1,581,24 0,0120,015 1,15 0,0110,015 0,013 ост.
5 0,42 1,251,36 0,0130,017 1,14 0,0150,024 0,018 ост.
6 0,48 1,521,48 0,0140,022 1,10 0,0130,021 0,023 ост.
прототип 0,50-0,85 0,70-1,500,80-1,50 0,002-0,06 0,0002-0,05- - 0,022-0,0320,018-0,024 остальное

Таблица 2
Механические свойства стали
Состав Твердость, МПа Износ, г Раскалываемость шаров, % Величина мартенситной и полумартенситной зоны, мм
на поверхности на глубине 1/2 R (25 мм)
1495 4150,31 038
2 514477 0,230,5 50
3 555 5140,20 2,550
4 534495 0,222,1 50
5 555 4950,23 2,750
6 578534 0,183,0 50
прототип 496-524 -0,19-0,41 2,2-3,7 19-28

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2415194

patent-2415194.pdf

Класс C22C38/38 с более 1,5 % марганца по массе

способ производства штрипсов из низколегированной стали -  патент 2519720 (20.06.2014)
способ производства горячекатаного широкополосного рулонного проката -  патент 2516212 (20.05.2014)
шестерня и способ ее изготовления -  патент 2507298 (20.02.2014)
способ производства толстолистового проката из низколегированной стали -  патент 2495142 (10.10.2013)
способ производства листового проката из низколегированной трубной стали класса прочности к65 -  патент 2492250 (10.09.2013)
способ производства листовой стали -  патент 2491357 (27.08.2013)
штампуемая сталь с низкой удельной массой и превосходной механической обрабатываемостью -  патент 2484174 (10.06.2013)
стальной сплав для низколегированной стали для производства высокопрочных бесшовных стальных труб -  патент 2482211 (20.05.2013)
способ производства листов из низколегированной трубной стали класса прочности к60 -  патент 2479639 (20.04.2013)
способ производства листов из низколегированной трубной стали класса прочности к60 -  патент 2479638 (20.04.2013)

Класс C22C38/34 с более 1,5 % кремния по массе

способ производства нетекстурированной электротехнической стали с высокой магнитной индукцией -  патент 2527827 (10.09.2014)
стальной рельс и способ его изготовления -  патент 2519180 (10.06.2014)
обработка железнодорожных колес -  патент 2495144 (10.10.2013)
способ получения текстурированной кремнистой стали, содержащей медь -  патент 2457260 (27.07.2012)
наноструктурированная ферритная коррозионно-стойкая сталь -  патент 2452789 (10.06.2012)
наноструктурированная ферритная коррозионно-стойкая сталь -  патент 2452788 (10.06.2012)
быстрорежущая сталь для пильного полотна -  патент 2440437 (20.01.2012)
способ изготовления высокопрочных холоднокатaных и отожженных стальных листов и листы, полученные этим способом -  патент 2437945 (27.12.2011)
ковкая сталь -  патент 2425171 (27.07.2011)
способ производства стального листа с очень высокими характеристиками прочности на разрыв, пластичности и ударной прочности и изготовленный по способу лист -  патент 2397268 (20.08.2010)

Класс C22C38/32 с бором

коррозионно-стойкая легированная нейтронно-поглощающая сталь для изготовления шестигранных чехловых труб для уплотненного хранения в бассейнах выдержки и транспортировки ядерного топлива -  патент 2519064 (10.06.2014)
проволока из высокоуглеродистой стали с превосходными свойствами способности к волочению и усталостными характеристиками после волочения -  патент 2507292 (20.02.2014)
высокопрочная бесшовная стальная труба, обладающая очень высокой стойкостью к сульфидному растрескиванию под напряжением для нефтяных скважин и способ ее изготовления -  патент 2493268 (20.09.2013)
высокопрочная сталь -  патент 2481416 (10.05.2013)
высокоуглеродистая сталь для производства подката для получения холоднодеформированного арматурного периодического профиля для железобетонных изделий -  патент 2479665 (20.04.2013)
способ производства борсодержащей стали -  патент 2477324 (10.03.2013)
способ термомеханического придания формы конечному продукту с очень высокой прочностью и полученный таким образом продукт -  патент 2469102 (10.12.2012)
прокат полосовой из борсодержащей марганцовистой стали -  патент 2458177 (10.08.2012)
жаропрочная сталь -  патент 2448192 (20.04.2012)
сталь -  патент 2446226 (27.03.2012)
Наверх