Сталь для производства сварочной катанки


 


Владельцы патента RU 2437957:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления стальной сварочной проволоки.

Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,06…0,09, марганец 1,30…1,80, кремний 0,20…0,40, фосфор до 0,012, сера до 0,005, хром до 0,30, никель 0,65…0,85, медь до 0,20, молибден 0,2…0,45, титан до 0,04, алюминий до 0,05, ванадий 0,04…0,08, кальций 0,0001…0,005, азот до 0,010, железо - остальное, при выполнении следующих соотношений: [С]+[Мn]+[Мо]≤1,95 и [V]/[N]≤6,5. Заявляемый состав стали обеспечивает при сварке повышение прочности и пластичности сварного шва.

 

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано для прокатки катанки круглого сечения, предназначенной для изготовления специальной сварочной проволоки, содержащей никель, ванадий, молибден и марганец и обеспечивающей при сварке высокую прочность и пластичность сварного шва.

Известна легированная марганцовистая сталь, содержащая хром, титан и ванадий, которая дополнительно содержит алюминий, что повышает износостойкость при ударноабразивном изнашивании (см. а.с. СССР №969779, кл. С2С 38/38, опубл. в БИ №40, 1982 г.)

Недостатком этой стали является невозможность обеспечения одновременно требуемой прочности и пластичности при сваривании.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь Св-08 ГСМТ, описанная в ГОСТ 2246 - 70 «Проволока стальная сварочная». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан и алюминий, и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Углерод 0,06…0,11
Марганец 1,00…1,30
Кремний 0,40…0,70
Фосфор не более 0,030
Сера не более 0,025
Хром не более 0,30
Никель не более 0,30
Медь не более 0,25
Молибден 0,20…0,40
Титан 0,05…0,12
Алюминий не регламентирован
Железо остальное.

Известная сталь не гарантирует получение повышенной прочности, пластичности и вязкости сварного шва. При содержании титана Ti>(%С-0,02)×5] весь свободный углерод (выше предела его растворимости в аустените) может выделиться в виде карбидов титана. Выпадение значительного количества карбидов повышает прочностные и понижает пластические свойства сталей.

Ввиду повышенного содержания меди и кремния сталь Св-08ГСМТ не пригодна для изготовления омедненной сварочной проволоки, для которой общее содержание меди (металл+покрытие) не должно превышать 0,25%, а кремний более 0,4% не обеспечивает технологичность нанесения покрытия.

Ожидаемый технический результат - обеспечение требуемой прочности, пластичности и вязкости сварного шва, выполненного проволокой из данной стали. Возможность изготовления проволоки с коррозионно-стойким медным покрытием, которая длительное время сохраняет свои свойства и обеспечивает улучшение сварочно-технологических свойств.

Для решения этой задачи низкоуглеродистая сталь для производства сварочной катанки, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан, алюминий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот, ванадий и кальций при следующем содержании компонентов в соотношении (в мас.%):

Углерод 0,06…0,09
Марганец 1,30…1,80
Кремний 0,20…0,40
Фосфор не более 0,012
Сера не более 0,005
Хром не более 0,30
Никель 0,65…0,85
Медь не более 0,20
Молибден 0,2…0,45
Титан не более 0,04
Алюминий не более 0,05
Ванадий 0,04…0,08
Кальций 0,0001…0,005
Азот не более 0,010
Железо остальное,

При этом отношения [С]+[Mn]+[Мо]≤1,95 и [V]/[N]≤6,5.

Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания отдельных компонентов в низкоуглеродистой стали. В результате этого обеспечивается требуемый предел прочности, пластичности и вязкости сварного шва, достигается пригодность катанки к нанесению медного покрытия.

При вводе кальция в металл он испаряется и в виде пузырьков всплывает на поверхность жидкого металла.

Кальций реагирует с алюминием и продуктами первичного раскисления с образованием жидких алюминатов кальция, что улучшает условия разливаемости металла. Кальций позволяет уменьшить включения глинозема и сульфидов марганца. Введение в металл кальция позволяет изменить морфологию образующих неметаллических включений, переводя ее из "опасных" в более благоприятную, глобулярную и очистить границы зерен от карбонитридов.

Заявляемые содержания алюминия, титана и ванадия в металле позволяют получать металл с оптимальным содержанием кислорода, что снижает расход алюминия для раскисления металла и обеспечивает получение требуемого состава алюминатов кальция, имеющих низкую температуру плавления и высокую способность их ассимиляции высокоосновным раскисленным шлаком, снижает загрязненность стали неметаллическими включениями, особенно оксидами, повышается пластичность.

Получение отношения [С]+[Mn]+[Мо]≤1,95 и [V]/[N]≤6,5 обеспечивает величину временного сопротивления катанки, из низкоуглеродистой стали на которую наибольшее влияние оказывают углерод, марганец, молибден, а также ванадий в сочетании с азотом. Марганец, молибден и углерод, растворяясь в феррите, упрочняют твердый раствор. Ванадий, не растворившийся в феррите, образует нитриды и карбонитриды, вызывающие дисперсионное твердение, а также влияющие на кинетику превращения переохлажденного аустенита: образование перлита замедляется и ускоряется образование бейнита - бездиффузионной структуры, обладающей повышенной прочностью.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили при производстве стали Св-08Г1НФАА в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане 170. Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний.

Наилучшие результаты (выход годного проката в пределах 97,5-99,7) получены при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава и получение оптимальной микроструктуры приводили к получению брака по механическим свойствам.

Так при содержании в стали (мас.%) Аl>0,05 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Ti>0,04, С<0,06, Мn<1,30, Si<0,20, Мо<0,20, Ni<0,65, V<0,04 и Са<0,0001 (при том же условии) не удалось получить предел прочности у 2,5-5,1% круглого проката. При содержании в стали (мас.%) С>0,09 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Mn>1,80, Si>0,40, Мо>0,45, Ni>0,85 и Са>0,005, а также повышенном содержании S, Р, Сr и Сu (соответственно, больше 0,005, 0,012, 0,30, и 0,20) недостаточные пластические свойства не позволили получить катанку с заданными свойствами из-за загрязненности проката неметаллическими включениями, а также обеспечить требования к качеству поверхности и химическому составу проволоки с покрытием.

При получении же проката из стали, химический состав которой имел хотя бы один компонент с отличной (от заявляемой) величиной, отсортировка готового проката по недопустимым отклонениям от заданной нормы предела прочности составляла не менее 1,5-2,9%, причем в ряде случаев пластичность была неудовлетворительной.

Сравнительные испытания стали Св-08ГСМТ, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине от 2,7-3,9% готового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Внедрение предлагаемого изобретения при производстве низкоуглеродистой стали позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 3,4%.

Пример конкретного выполнения.

Катанка из низкоуглеродистой стали диаметром 5,5 мм содержит (мас.%) С=0,08; Si=0,31; Mn=1,55; S=0,003; P=0,009; Cr=0,04; Ni=0,70; Сu=0,011; Мо=0,26; Al=0,012; Ti=0,015; V=0,053, N=0,009, Ca=0,0022, остальное - железо.

При этом [С]+[Mn]+[Мо]=1,89 и [V]/[N]=5,8.

Сталь для производства сварочной катанки, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан, алюминий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот, ванадий и кальций при следующем содержании компонентов в соотношении, мас.%:

Углерод 0,06…0,09
Марганец 1,30…1,80
Кремний 0,20…0,40
Фосфор Не более 0,012
Сера Не более 0,005
Хром Не более 0,30
Никель 0,65…0,85
Медь Не более 0,20
Молибден 0,2…0,45
Титан Не более 0,04
Алюминий Не более 0,05
Ванадий 0,04…0,08
Кальций 0,0001…0,005
Азот Не более 0,010
Железо Остальное,

при этом отношение [C]+[Mn]+[Mo]≤1,95; [V]/[N]≤6,5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и сварки, а именно к сварочным проволокам, используемым для механизированной сварки в среде защитных газов конструкций из немагнитной высокопрочной аустенитной азотистой стали, применяемой в различных отраслях промышленности, в частности судостроении и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам коррозионно-стойких аустенитных сталей, предназначенных для производства листовых и трубных деталей, сварных конструкций, контактирующих с кипящей азотной кислотой.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали, используемой для нефтепромыслового оборудования.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным нержавеющим сталям и изделиям из них, подвергающимся воздействию высокотемпературной воздушной среды.

Изобретение относится к области производства сварочных материалов, используемых в атомной энергетике, в частности, для сварки корпусов парогенераторов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению ковкой стали, обладающей прекрасной деформируемостью при ковке. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, применяемым при производстве водорода конверсией. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситной нержавеющей стали для сварных конструкций, стойкой к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных немагнитных коррозионно-стойких сталей, используемых в машиностроении, приборостроении, судостроении и буровой технике.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводных труб, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным железо-хром-никелевым сплавам, предназначенным для изготовления установок, работающих длительное время при повышенных (до 680°С) температурах
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно, при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству листового проката, и может быть использовано при изготовлении толстых листов и штрипсов из низколегированных сталей с применением контролируемой прокатки
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным литейным немагнитным коррозионно-стойким сталям для изготовления литых изделий, используемых в судостроении, машиностроении, нефтяной и газовой промышленности

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокоуглеродистым хромоникелевым сплавам аустенитного класса и может быть использовано для изготовления нефтегазоперерабатывающего и химического оборудования
Изобретение относится к области термообработки стали, которую используют при изготовлении литых деталей судовой арматуры и буровой техники

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированным высокопрочным, немагнитным, коррозионно-стойким сталям, используемым в качестве конструкционных материалов в судостроении, энергетике, машиностроении и др

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию жаропрочных хромоникелевых сплавов аустенитного класса, используемых для печей первичного риформинга крупнотоннажных агрегатов аммиака и метанола

Изобретение относится к области металлургии, а именно к нержавеющей стали для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб
Наверх