Сталь


 


Владельцы патента RU 2425168:

Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых для производства мелющих шаров. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, ниобий, азот, кальций, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод от более 0,60 до 0,78, марганец 0,75-0,85, кремний 0,20-0,35, хром 0,30-0,60, ванадий 0,03-0,18, алюминий от более 0,005 до 0,025, ниобий 0,001-0,015, азот от более 0,01 до 0,025, кальций от 0,0005 до менее 0,0010, железо и примеси остальное. В качестве примесей сталь содержит серу - не более 0,030%, фосфор не более 0,030% и медь - не более 0,30%. Повышаются эксплуатационная стойкость и твердость на поверхности и по сечению мелющих шаров. 2 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для производства мелющих шаров.

Известна сталь [1], содержащая (в мас.%):

углерод 0,50-0,85
марганец 0,70-1,50
кремний 0,80-1,50
алюминий 0,002-0,06
один из элементов
группы содержащей
ниобий и церий 0,0002-0,05
железо остальное

Существенным недостатком этой стали является низкая эксплуатационная стойкость шаров, изготовленных из данной стали из-за недостаточно высокой твердости по сечению.

Известны также стали, имеющие следующее содержание элементов (в мас.%):

0,35-0,7 С; 0,1-0,8 Si; 0,1-1,5 Mn; ≤0,03 P; ≤0,010 S; 0,01-0,50 С; ≤0,005 Al; ≤0,0005 Ca; ≤0,02 O; ≤0,02 N и Fe с примесями, а также любой или оба из ≤0,3 V; 0,1 Nb; ≤0,005 B; ≤0,05 Ti [2];

0,30-0,60 С; 0,01-1,0 Si; 0,60-2,0 Mn; 0,010-0,005 Al; 0,0030-0,02 N; до <0,015 один или более элементов группы Pb, Bi, Те, Са, In, S, Р; до <0,002 О, и один или более элементов группы Мо, Ni, Cr, В; и один или более элементов группы Nb, Ti, V [3];

0,30-1,10 С; 0,1-1,8 Si; 0,5-2,0 Mn; 0,05-0,1 Al; 0,005-0,03 N; 0,1-1,0 один или более элементов группы Ti, Zr, Nb, V; и один из элементов группы 0,1-1,0 Ni; 0,1-1,5 Cr; 0,05-0,5 Mo; 0,0005-0,0050 В; и один или более элементов группы S, Pb, Bi, Se, Те, Са [4].

Существенным недостатком этих сталей является широкие концентрационные границы химических элементов, приводящие с одной стороны к низкой твердости и износостойкости шаров, с другой стороны способствуют повышению склонности их к раскалыванию при закалке в воде и эксплуатации.

Известна выбранная в качестве прототипа сталь [5], содержащая (мас.%): 0,01-0,80 С; ≤2,0 Si; 0,10-2,00 Mn; ≤0,1 P; 0,004-0,1 S; ≤0,1 Al; 0,0005-0,02 один или более из элементов группы Те, Se, Zr, Mg, С; и один или более из элементов группы Cu, Ni, Cr, Мо, Nb, B,W, V.

Недостатком этой стали являются низкие эксплуатационные свойства шаров, обусловленные нестабильной твердостью и пониженной трещиностойкостью.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение эксплуатационной стойкости и твердости на поверхности и по сечению мелющих шаров.

Для достижения этого сталь для производства мелющих шаров, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, ниобий, азот, кальций, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

углерод от более 0,60 до 0,78
марганец 0,75-0,85
кремний 0,20-0,35
хром 0,30-0,60
ванадий 0,03-0,18
алюминий от более 0,005 до 0,025
ниобий 0,001-0,015
азот от более 0,01 до 0,025
кальций от 0,0005 до менее 0,0010
железо и примеси остальное,

при этом в качестве примесей она содержит серу - не более 0,030%, фосфор - не более 0,030% и медь - не более 0,30%.

Заявляемый химический состав стали для производства мелющих шаров подобран исходя из следующих предпосылок.

Содержание углерода выбрано исходя из обеспечения достаточной твердости и прокаливаемости стали. При концентрации его в стали менее 0,60% твердость шаров снижается, а при увеличении концентрации углерода более 0,78% повышается склонность их к трещинообразованию.

Соотношение марганца выбрано исходя из того, что при содержании марганца до 0,85% обеспечивается повышение твердости, прокаливаемости и сопротивляемости к трещинообразованию. Нижний предел выбран исходя из того, что марганец при содержании менее 0,75% не оказывает влияние на прокаливаемость.

Кремний в заявляемых пределах исключает раскол шаров при ударных нагрузках. При концентрации кремния менее 0,20% значительно увеличивается склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При изготовлении шаров из стали выше верхнего заявляемого предела содержания кремния (0,35%) увеличивается склонность шаров к трещинообразованию при закалке.

При увеличении содержания хрома до 0,60% повышается твердость и прокаливаемость стали, что в свою очередь приводит к увеличению износостойкости мелющих шаров. При содержании хрома менее 0,30% наблюдается уменьшение прокаливаемости стали и, следовательно, износостойкости шаров.

Ванадий связывает азот в прочные химические соединения (нитриды, карбонитриды) и измельчает аустенитное зерно и тем самым обеспечивает износостойкость и высокую сопротивляемость расколу мелющих шаров. Исходя из этого оптимальными значениями для ванадия являются его содержание 0,03-0,18%. Верхний предел концентрации ванадия выбран исходя из экономических соображений.

Содержание алюминия (от более 0,005 до 0,025%) и кальция (от 0,0005 до менее 0,0010%) выбрано исходя, с одной стороны, из получения мелкого действительного зерна, с другой - получения благоприятной формы неметаллических включений и исключения недопустимых глиноземистых неметаллических включений, увеличивающих склонность шаров к раскалыванию при ударных нагрузках.

При содержании ниобия в количестве 0,001% 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 0,015% экономически невыгодно и нецелесообразно из-за его отрицательного влияния на жидкотекучесть.

Концентрация азота менее 0,01% не приводит к образованию нитридов, обеспечивающих измельчение действительного зерна, и, как следствие, снижению склонности шаров к раскалыванию при ударных нагрузках. При повышении азота более 0,025% возможны случаи возникновения пятнистой ликвации и образованию пузырей в стали в результате «азотного кипения».

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-100Н 10. 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 износостойкости шаров.

Список источников, принятых во внимание при экспертизе

1. А.с. CCCP №1733495, С22С 38/12.

2. JP 2009-041046 A, C22C 38/18, 26.02.2009.

3 JP 07-090379 A, C22C 38/60, 04.04.1995.

4 JP 06-287638 A, C22C 38/14, 11.10.1994.

5. JP 2004-052099 A, C22C 38/00, 19.02.2004.

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)
1 477 388 0,36 0 16
2 555 495 0,22 0,3 35
3 578 524 0,21 1,5 50
4 566 514 0,22 2,0 50
5 589 524 0,20 2,3 50
6 601 534 0,19 3,5 50
прототип 496-524 - 0,19-0,41 2,2-3,7 19-28

Сталь для производства мелющих шаров, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, ниобий, азот, кальций, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

углерод от более 0,60 до 0,78
марганец 0,75-0,85
кремний 0,20-0,35
хром 0,30-0,60
ванадий 0,03-0,18
алюминий от более 0,005 до 0,025
ниобий 0,001-0,015
азот от более 0,01 до 0,025
кальций от 0,0005 до менее 0,0010
железо и примеси остальное,

при этом в качестве примесей она содержит серу - не более 0,030%, фосфор не более 0,030% и медь - не более 0,30%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к кузовам железнодорожных вагонов. .

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению стали, предназначенной для изготовления деталей машин, в частности шестерен. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к легированным сталям, предназначенным для изготовления насосно-компрессорных и обсадных труб, а также скважинного оборудования, эксплуатирующихся в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.
Сталь // 2361958
Изобретение относится к области металлургии, в частности к экономнолегированным коррозионно-стойким сталям, предназначенным для изготовления труб с повышенным эксплуатационным ресурсом, которые используются при сооружении магистральных и промысловых нефтепродуктопроводов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству трубной заготовки диаметром от 80 до 180 мм. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления роторов, валов и других деталей паровых турбин высокого и среднего давления.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям для холодной обработки. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, круглого, из среднеуглеродистой высокопластичной стали для холодной объемной штамповки крепежных деталей особо сложной формы.

Изобретение относится к области металлургии. .

Сталь // 2229532
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу жаропрочной стали для тепловых энергетических установок с рабочей температурой пара до 600С. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листов из конструкционных свариваемых сталей, используемых при производстве сварных конструкций и платформ большегрузных автомобилей, для работы в условиях северных районов
Сталь // 2446226
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, которые могут быть использованы в машиностроении
Сталь // 2447182
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, которые могут быть использованы в машиностроении

Изобретение относится к области обработки коррозионно-стойких насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к области металлургии, а именно к легированным сталям, предназначенным для изготовления нефтегазопроводных труб и другого оборудования для нефтяной промышленности

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа нержавеющей стали для сепаратора топливного элемента. Сталь имеет состав, мас.%: С: 0,01% или менее, Si: 1,0% или менее, Mn: 1,0% или менее, S: 0,01% или менее, Р: 0,05% или менее, Al: 0,20% или менее, N: 0,02% или менее, Cr: от 20 до 40%, Мо: 4,0% или менее и по крайней мере один элемент, выбранный из Nb, Ti и Zr: от 0,05 до 0,60% в сумме, и Fe и неизбежные примеси остальное. Подвергнутый холодной прокатке лист, имеющий толщину 200 µм или менее, охлаждают при регулировании скорости охлаждения R (°С/с) в зависимости от толщины t (µм) стального листа по меньшей мере до 500°С после отжига так, чтобы скорость охлаждения R удовлетворяла формуле: − 17,27 × ln ( t ) + 92 ≤ R ≤ 70 . На 100 µм2 присутствует по меньшей мере одно выделение, имеющее эквивалентный диаметр окружности 0,1 µм или более, а отношение толщины t (µм) листа к максимальному диаметру Dmax выделений, удовлетворяет следующей формуле: 20 ≤ t / D max . Нержавеющая сталь обладает высокими проводимостью и пластичностью, что позволяет ее использовать при производстве листов для сепараторов топливных элементов. 2 н.з.п. ф-лы., 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из нержавеющей стали для разделителя топливного элемента. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.% С: 0,03 или меньше, Si: 1,0 или меньше, Mn: 1,0 или меньше, S: 0,01 или меньше, Р: 0,05 или меньше, Al: 0,20 или меньше, N: 0,03 или меньше, Cr: от 20 до 40, по меньшей мере, один из металлов, выбранный из Nb, Ti и Zr, в сумме: 1,0 или меньше, Fe и неизбежные примеси остальное. На поверхность листа нанесено покрытие, характеризующееся отношением определенных методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии интенсивностей [(OO/OH)/(Cr/Fe)], равным 1,0 или больше. Покрытие сформировано анодной поляризацией поверхности нержавеющей стали в растворе электролита с концентрацией сульфата натрия от 0,1 до 3,0 моль/л и уровнем рН, равным 7 или меньше, при потенциале 0,5 В или больше по отношению к стандартному водородному электроду в течение 10 секунд или более. Сталь обладает высокой коррозионной стойкостью во всем широком диапазоне потенциалов. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 табл., 5 пр.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Выпускной клапан (1) предназначен для использования в двигателе внутреннего сгорания. Выпускной клапан (1) содержит стержень (14) и клапанный диск (11) на нижнем конце стержня (14). Клапанный диск (11) на своей верхней поверхности имеет посадочную фаску (10). Клапанный диск (11) выполнен из основного материала, посадочная фаска состоит из материала посадочной фаски, который отличается от основного материала. Материал посадочной фаски представляет собой сплав на основе никеля. Сплав, с указанием состава в процентах по весу и без учета обычных примесей и неизбежных остаточных количеств компонентов раскислителей, включает по меньшей мере от 34,0 до 44,0% Cr, совокупное количество Nb и Та в диапазоне по меньшей мере от 2,8 до 6,1%, от 0,3 до 2,0% Ti, не более 0,2% Al, не более 0,04% В, не более 0,8% Fe, не более 0,04% С, не более 0,4% Si и остальное количество Ni, где количество Ti+Nb+0,5×Ta варьирует в диапазоне от 3,4 до 6,6%, при этом количество Nb+0,5×Ta составляет менее 3,0%, если количество Ti составляет свыше 1,5%. Раскрыт способ изготовления выпускного клапана. Технический результат заключается в улучшении механических свойств клапана в сочетании с повышением устойчивости к высокотемпературной коррозии. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 ил.
Наверх