Углеродистая полосовая сталь

 

Изобретение относится к металлургии стали, в частности к полосовой стали, служащей заготовкой для производства гнутых профилей проката. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик заготовки для профилирования и снижение трудозатрат на изготовление гнутых профилей за счет уменьшения трещинообразования и дефектов геометрии. Предложенная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,14-0,22; марганец 0,4-0,6; кремний 0,05-0,17; фосфор до 0,03; сера до 0,04; хром до 0,3; медь до 0,3; мышьяк до 0,08 и железо остальное при условии, что 0,98(Mn) + 13,04(Р) + 35,02 (S) = 0,392-2,155, где содержание компонентов указано в мас.%. Кроме того, заявленная сталь дополнительно может содержать никель в количестве до 0,3 мас.%. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве заготовки для гнутых профилей.

Гнутые профили часто изготавливают из углеродистой горячекатаной полосовой стали толщиной 4-6 мм с повышенным содержанием некоторых компонентов (Mn или Cr, Ni и др.), обеспечивающих специальные эксплуатационные свойства стали (например, повышенную коррозионную стойкость).

Важнейшим показанием свойств заготовки для гнутых профилей является ее пластичность, так как эти профили изготавливаются путем последовательной подгибки элементов полосовой заготовки на относительно большой угол за один проход. Свойства, которыми должна обладать сталь, используемая в качестве заготовки для профилирования, описаны, например, в книге Анисимова В.И. и др. Расширение сортамента металлопроката - резерв экономики, Челябинск, Ю. - Урал. кн. изд., 1980, гл. III.

Известна сталь с повышенной пластичностью и ударной вязкостью, содержащая 7-9 мас.% Mn и 12-15 мас.% Cr (авт. св. СССР N 969778). Известна также коррозионно-стойкая мартеновская сталь, дополнительно содержащая Ti, V, Al и Si (авт. св. СССР N 969777). Недостатком известных сталей является невозможность их использования в качестве заготовки для гнутых профилей, главным образом, из-за повышенных прочностных свойств (более 65 кгс/мм²), что недопустимо для большинства существующих профилегибочных станов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь по патенту США N 4842816, кл. C 21 C 38/50 от 24.06.89 г.

Эта сталь на основе железа содержит заданное количество углерода, кремния, марганца и характеризуется возможным дополнительным присутствием в ее составе фосфора, серы, хрома, никеля, меди, молибдена, алюминия и др. Недостатком описанной стали является возможность появления трещин при использовании ее в качестве полосовой заготовки для гнутых профилей, в особенности толщиной 4-6 мм.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик стальной полосовой заготовки для гнутых профилей и снижение трудозатрат при их изготовлении за счет предотвращения трещинообразования и дефектов геометрии.

Для решения этой задачи углеродистая полосовая сталь на основе железа, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром и медь, дополнительно содержит мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод - 0,14 - 0,22 Марганец - 0,4 - 0,6 Кремний - 0,05 - 0,17 Фосфор - До 0,03 Сера - До 0,04 Хром - До 0,3 Медь - До 0,3 Мышьяк - До 0,08 Железо - Остальное,
при условии, что суммарное содержание марганца, фосфора и серы равно
0,98[Mn] + 14,04[P] + 35,02[S] = 0,392 - 2,155,
кроме того, сталь может дополнительно содержать до 0,3 мас.% никеля.

Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой полосовой стали, а также величины суммарного содержания Mn, S и P, получены в результате обработки экспериментальных данных.

Сущность найденного технического решения заключается в оптимизациии содержания в полуспокойной стали отдельных компонентов и ограничения пределов суммарного содержания Mn, S и P, что обеспечивает необходимую пластичность и прочность заготовки для гнутых профилей, а при их изготовлении - отсутствие трещин и требуемую геометрию профилей.

Эта заготовка получается путем выплавки стали (предпочтительнее - конвертерным способом), последующей ее разливки в слябы (например, непрерывнолитые) и горячей прокатки на непрерывном широкополосном стане до конечных толщин 4-6 мм. Химсостав стальной заготовки контролируется в процессе ее изготовления и обязательно указывается в сопроводительной документации (сертификате). К профилированию допускается полосовая сталь только с вышеуказанными параметрами. Сталь 3пс является одной из распространенных для производства проката. Если в стали 3пс, выплавляемой в сталеплавильном цехе, будет другое содержание компонентов, чем заявляемое, то эти стали можно направить для производства других видов проката, а рекомендованную сталь 3пс - для производства гнутых профилей.

Опытную проверку заявляемого технического решения производили при изготовлении гнутых профилей на профилегибочном агрегате 2-8·100-600 АО "Магнитогорский меткомбинат".

Опыты показали, что решающее влияние на трещинообразование при профилировании гнутых профилей толщиной 4-6 мм оказывает величина суммарного содержания в стали углерода и марганца. Так, при суммарном содержании C=0,14-0,22 мас.% и Mn = 0,4-0,6 мас.% отбраковка профилей по трещинам составляла 4-10%. Уменьшение же суммарного содержания углерода и марганца в стальной заготовке (менее предлагаемых нижних пределов), например, за счет уменьшения содержания серы и фосфора, затрудняет выплавку стали и удорожает ее производство.

Трещинообразование при формовке гофров, вероятнее всего, объясняется получением после горячей прокатки высокомелкозернистой структуры (9-10 баллов). Дефекты геометрии проявлялись в повышенном "пружинении" концов профилей (разгибке вертикальных элементов в обратную сторону) из-за повышенной жесткости мелкозернистой заготовки.

Контрольное профилирование из заготовки на основе стали 3пс (по ГОСТ 380), привело к отсортировке до 4% профилей с трещинами и до 6% с дефектами геометрии. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом.

Пример. Полосовая углеродистая сталь толщиной 4 мм содержит, мас.%: C = 0,14; Mn = 0,5; Si = 0,07; P = 0,02; S = 0,02; Cr = 0,2; Cu = 0,1; As = 0,05.

Суммарное содержание Mn, P и S равно:
0,98·0,5+14,04·0,02+35,02·0,02= 1,47, что соответствует заявляемому диапазону величин (0,392-2,155).

Формула изобретения

1. Углеродистая полосовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, медь и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,14 - 0,22
Марганец - 0,4 - 0,6
Кремний - 0,005-0,17
Фосфор - До 0,03
Сера - До 0,04
Хром - До 0,3
Медь - До 0,3
Мышьяк - До 0,8
Железо - Остальное
при условии, что суммарное содержание марганца, фосфора и серы равно 0,98[Mn] + 14,04[P] + 35,02[S] = 0,392 - 2,155 мас.%.

2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель в количестве 0,3 мас.%.