сталь
Классы МПК: | C22C38/04 содержащие марганец |
Автор(ы): | Павлов Вячеслав Владимирович (RU), Атконова Ольга Петровна (RU), Теплоухов Геннадий Максимович (RU), Козырев Николай Анатольевич (RU), Прокопьева Татьяна Владимировна (RU), Тарасова Галина Николаевна (RU), Дементьев Валерий Петрович (RU), Данилов Александр Петрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-06-09 публикация патента:
27.07.2007 |
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к флокеностойкой стали, используемой для изготовления трубной заготовки. Флокеностойкая сталь содержит, мас.%: углерод 0,35-0,41, марганец 1,30-1,60, кремний 0,40-0,70, хром не более 0,30, медь не более 0,30, никель не более 0,30, кальций 0,0005-0,005, церий от более 0,003 до 0,006, железо - остальное. Содержание примесей ограничено: сера не более 0,020, фосфор не более 0,020. Повышаются флокеностойкость и механические свойства стали, снижается загрязненность неметаллическими включениями, а также уменьшается отбраковка по поверхностным дефектам. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Формула изобретения
1. Флокеностойкая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, медь, никель и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 0,35-0,41 |
Марганец | 1,30-1,60 |
Кремний | 0,40-0,70 |
Хром | Не более 0,30 |
Медь | Не более 0,30 |
Никель | Не более 0,30 |
Кальций | 0,0005-0,005 |
Церий | От более 0,003 до 0,006 |
Железо | Остальное |
2. Флокеностойкая сталь по п.1, отличающаяся тем, что в ее составе дополнительно ограничено содержание следующих примесей, мас.%:
Сера | Не более 0,020 |
Фосфор | Не более 0,020 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к флокеностойкой стали, используемой для изготовления трубной заготовки.
Известна выбранная в качестве прототипа сталь [1], содержащая, мас.%: углерод 0,32-0,40; марганец 1,50-1,80; кремний 0,40-0,70; фосфор не более 0,035; сера не более 0,035; железо остальное.
Существенными недостатками данной стали являются: высокая флокеночувствительность, низкие механические свойства, повышенная загрязненность неметаллическими включениями и отбраковка по поверхностным дефектам при производстве трубной заготовки.
Известна сталь [2], содержащая, мас.%: углерод 0,36-0,42; марганец 1,00-1,27; кремний 0,20-0,40; титан 0,03-0,45; алюминий 0,010-0,035; кальций 0,005-0,01; железо - остальное.
Существенными недостатками данной стали являются: высокая флокеночувствительность, низкий уровень прочностных свойств, повышенная загрязненность неметаллическими включениями и отбраковка по поверхностным дефектам. Кроме того, для исключения флокенообразования необходимо проводить замедленное охлаждение заготовок из вышеуказанных сталей в специально оборудованных ямах (колодцах) в течение длительного времени, что увеличивает затраты на производство.
Известная также сталь [3], содержащая, мас.%: углерод 0,30-0,45; марганец 1,20-1,60; кремний 0,20-0,60; хром 0,30-0,60; медь 0,10-0,30; алюминий 0,001-0,030; кальций 0,001-0,003; церий 0,001-0,003; железо - остальное.
Существенными недостатками данной стали являются: высокая флокеночувствительность из-за низкого содержания в ней церия и не стабильно высокий уровень механических свойств из-за широких границ варьирования углерода.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: получение стали с высокой флокеностойкостью, повышение механических свойств, снижение загрязненности неметаллическими включениями и уменьшение отбраковки по поверхностным дефектам
Для достижения этого флокеностойкая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, медь, никель, дополнительно содержит кальций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 0,35-0,41 |
Марганец | 1,30-1,60 |
Кремний | 0,40-0,70 |
Хром | не более 0,30 |
Медь | не более 0,30 |
Никель | не более 0,30 |
Кальций | 0,0005-0,005 |
Церий | от более 0,003 до 0,006 |
Железо | остальное |
Кроме того, в ее составе дополнительно ограничено содержание следующих примесей, мас.%:
Сера | не более 0,020 |
Фосфор | не более 0,020 |
Заявленный химический состав флокеностойкой стали подобран с учетом следующих предпосылок.
Нижний уровень содержания основных элементов предлагаемой стали обеспечивает получение предела текучести после нормализации т>52 кг/мм2 . Увеличение содержания этих элементов выше верхних значений приводит к снижению пластичности и ухудшению качества поверхности заготовок.
Кальций улучшает макро- и микроструктуру слитка, блюма, трубной заготовки, а также повышает вязкость и пластичность стали за счет образования глобулярных оксисульфидов. Содержание кальция ограничивается пределами 0,0005-0,005%. Содержание кальция ниже 0,0005% не достаточно для глобулизации неметаллических включений с целью повышения вязкости и пластичности, а содержание выше 0,005% приводит к загрязненности стали неметаллическими включениями типа алюминатов кальция и к снижению вязкости и пластичности стали.
Модифицирование стали церием приводит к повышению пластичности, вязкости, хладостойкости, снижению флокеночувствительности и повышению сопротивления хрупкому разрушению стали [4].
Содержание церия ограничивается пределами от более 0,003 до 0,006%. Введение в сталь такого количества церия (в виде ферроцерия или металлического) полностью исключает концентрационное пересыщение церием, причем водород находится в химически связанном состоянии. Введение церия осуществляется в предварительно раскисленную сталь после присадки марганца, кремния и алюминия.
При содержании церия 0,003% и менее не достигается нужный эффект, а при содержании более 0,008% увеличивается загрязненность стали оксидными включениями, что приводит к снижению пластичности, ударной вязкости стали и ухудшению качества поверхности трубной заготовки.
Содержание серы и фосфора до 0,020% выбрано с целью снижения загрязненности стали сульфидами, повышения сопротивления хрупкому разрушению и улучшения качества макроструктуры и поверхности трубной заготовки.
Заявленную флокеностойкую сталь выплавляли в 100-тонных дуговых электропечах, разливали на МНЛЗ, блюмы прокатывали на станах 500 и 900 до сечения 120 мм без замедленного охлаждения в ямах, что значительно сократило затраты на производство стали.
В таблице 1 приведены химический состав, а также данные по отбраковке по поверхностным дефектам трубной заготовки при заявляемом и известном химическом составе стали (прототип). При макроконтроле по ГОСТ 10243-75 флокены не выявлены. Отбраковка по поверхностным дефектам трубной заготовки предлагаемой флокеностойкой стали составляет 2,5%, а известной - 5%.
Механические свойства после нормализации при температуре 880°С заявленной флокеностойкой стали и прототипа приведены в таблице 2. Испытания на растяжение проводили в соответствии с требованиями ОСТ 14-21-71 по ГОСТ 1497-84. Определение ударной вязкости по ГОСТ 9454-78.
Уровень загрязненности неметаллическими включениями заявленной флокеностойкой стали и прототипа приведены в таблице 3. Оценку загрязненности неметаллическими включениями проводили в соответствии с требованиями ОСТ 14-21-77 по шкалам ГОСТ 1778-70.
Как видно из приведенных данных, предлагаемая флокеностойкая сталь по сравнению с известными имеет более высокие значения флокеностойкости, повышенные механические свойства и низкий уровень загрязненности стали неметаллическими включениями.
Источники информации
1. ОСТ 14-21-77 «Заготовка трубная из углеродистой, низколегированной, легированной и рессорно-пружинной стали. Технические условия.
2. А.c. СССР №1381191, МПК С22С 38/14.
3. А.с. RU 2053309 C1, C22C 38/04.
4. В.Л.Пилюшенко. Научные и технические основы микролегирования стали. - М.: Металлургия, 1994 г. - 385 с.
Таблица 1. Химический состав стали и отбраковка по поверхностным дефектам | |||||||||||
состав | Массовая доля элементов, % | Отбраковка по дефектам поверхности, % от массы плавки | |||||||||
С | Mn | Si | Р | S | Cr | Ni | Cu | Са | Се | ||
1 | 0,34 | 1,30 | 0,40 | 0,017 | 0,016 | 0,14 | 0,08 | 0,10 | 0,0001 | 0,0035 | 1,5 |
2 | 0,35 | 1,41 | 0,47 | 0,010 | 0,013 | 0,12 | 0,05 | 0,30 | 0,004 | 0,004 | 1,0 |
3 | 0,38 | 1,49 | 0,48 | 0,017 | 0,005 | 0,09 | 0,08 | 0,13 | 0,0009 | 0,005 | 0,8 |
4 | 0,40 | 1,45 | 0,48 | 0,016 | 0,006 | 0,08 | 0,30 | 0,14 | 0,003 | 0,0033 | 1,8 |
5 | 0,41 | 1,60 | 0,70 | 0,018 | 0,018 | 0,30 | 0,07 | 0,12 | 0,005 | 0,006 | 2,5 |
Прототип | 0,32-0,42 | 1,50-1,80 | 0,40-0,70 | не более | - | - | - | - | - | 5,0 | |
0,035 | 0,035 |
Класс C22C38/04 содержащие марганец