Низкоуглеродистая марганец-молибденовая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству стальной катанки круглого сечения, ускоренно охлажденной с прокатного нагрева и предназначенной для изготовления сварочной проволоки. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,06-0,10, марганец 0,95-1,20, кремний 0,05-0,20, фосфор до 0,012, сера до 0,005, хром до 0,15, никель до 0,15, медь до 0,20, молибден 0,45-0,65, титан до 0,04, алюминий до 0,03, ванадий до 0,05, кальций 0,0001-0,005 и железо - остальное. Отношение временного сопротивления к относительному сужению составляет не более 9,0. Достигаются пониженная прочность и высокая пластичность катанки, что обеспечивает ее переработку без предварительного и промежуточного отжига, а также обеспечивается требуемый предел прочности, пластичность и вязкость сварного шва. 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве катанки круглого сечения, ускоренно охлажденной с прокатного нагрева, предназначенной для изготовления сварочной проволоки, содержащей молибден и марганец.

Известна легированная марганцовистая сталь, содержащая хром, титан и ванадий, которая дополнительно содержит алюминий, что повышает износостойкость при ударно-абразивном изнашивании (см. а.с. СССР №969779, кл. C2C 38/38, опубл. в БИ №40, 1982 г.).

Недостатком этой стали является низкая пластичность.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь Св-08ГСМТ, описанная в ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан 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 марки Св-08ГСМТ не обеспечивает предела прочности (σ_в) менее 650 Н/мм² и отношение временного сопротивления к относительному сужению менее 9,0 в катанке, что необходимо для производства проволоки без отжига.

Ожидаемый технический результат - обеспечение прочности менее 650 Н/мм² и отношения (σ_В/ψ не более 9,0), позволяющей исключить проведение отжига перед перетяжкой катанки на сварочную проволоку, повысить пластические свойства, уменьшить загрязненность проволоки неметаллическими включениями, снизить затраты, повысить рентабельность и улучшить сварочно-технологические свойства проволоки.

Для решения этой задачи низкоуглеродистая марганец-молибденовая сталь для производства катанки, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан, алюминий, и железо, согласно изобретению дополнительно содержит ванадий, кальций при следующем содержании компонентов в соотношении, мас.%:

Углерод	0,06…0,10
Марганец	0,95…1,20
Кремний	0,05…0,20
Фосфор	не более 0,012
Сера	не более 0,005
Хром	не более 0,15
Никель	не более 0,15
Медь	не более 0,20
Молибден	0,45…0,65
Титан	не более 0,04
Алюминий	не более 0,03
Ванадий	не более 0,05
Кальций	0,0001…0,005
Железо	остальное,

при этом σ_в/ψ не более 9,0

где σ_в - временное сопротивление, Н/мм²;

ψ - относительное сужение, %.

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 марганец-молибденовой стали, в результате чего обеспечивается требуемый предел прочности, пластичность и вязкость сварного шва, а также пониженная прочность и высокая пластичность катанки, что обеспечивает ее переработку без предварительного и промежуточного отжига.

Кальций позволяет изменить морфологию образующих неметаллических включений, переводя ее из "опасных" в более благоприятную, глобулярную форму и очистить границы зерен от карбонитридов.

Содержание в металле титана позволяет получать металл с оптимальным содержанием кислорода, что в свою очередь позволяет снизить расход алюминия для раскисления металла и обеспечить получение требуемого состава алюминатов кальция, имеющих низкую температуру плавления и высокую способность их ассимиляции высокоосновным раскисленным шлаком, снижается загрязненность стали неметаллическими включениями, особенно оксидами, повышается пластичность.

Ограничение по содержанию кремния 0,05-0,20% позволяет снизить содержание хрупких силикатов, а также при последующей перетяжке проволоки избежать резкого снижения пластических свойств (в связи с тем, что более высокое содержание кремния препятствует движению дислокации).

Получение отношения σ_в/ψ не более 9,0 обеспечивает величину временного сопротивления катанки, на которую наибольшее влияние оказывают углерод, марганец, молибден. Марганец, молибден и углерод, растворяясь в феррите, упрочняют твердый раствор.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили при производстве стали S2Mo 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 98,7-99,3 при заданной величине его прокаливаемости) 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.%) Al>0,03 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Ti>0,04, C<0,06, Mn<0,95, Si<0,05, Mo<0.45, V>0,05 и Ca<0,0001 (при том же условии) не удалось получить требуемую величину временного сопротивления у 3,5-6,4% круглого проката.

При содержании в стали (мас.%) C>0,1 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Mn>1,20, Si>0,20, Mo>0,65 и Ca>0,005, а также повышенном содержании S, P, Cr, Ni и Cu (соответственно больше 0,005, 0,012, 0,15, 0,15 и 0,20) недостаточные пластические свойства (относительное сужение) не позволили получить катанку с заданными свойствами из-за загрязненности проката неметаллическими включениями.

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 временного сопротивления составляла не менее 2,5-3,9%.

Сравнительные испытания стали Св-08ГСМТ, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине от 1,5-2,3% 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 марганец-молибденовой стали позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 2,7%.

Пример конкретного выполнения.

Катанка из марганец молибденовой стали диаметром 5,5 мм содержит (мас.%):

C=0,08; Si=0,10; Mn=1,05; S=0,003; P=0,011; Cr=0,04; Ni=0,03; Cu=0,03; Mo=0,49; Al=0,012; Ti=0,009; V=0.0075, Ca=0,0028, остальное - железо.

Предел временного сопротивления составил 458 Н/мм², а относительное сужение 53%. При этом отношение σ_в/ψ составило 8,6.

Низкоуглеродистая марганец-молибденовая сталь для производства катанки с σ_В/Ψ не более 9,0, где σ_В - временное сопротивление, Н/мм², Ψ - относительное сужение, %, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан, алюминий, ванадий, кальций и железо при следующем содержании компонентов в соотношении, мас.%:

углерод	0,06-0,10
марганец	0,95-1,20
кремний	0,05-0,20
фосфор	не более 0,012
сера	не более 0,005
хром	не более 0,15
никель	не более 0,15
медь	не более 0,20
молибден	0,45-0,65
титан	не более 0,04
алюминий	не более 0,03
ванадий	не более 0,05
кальций	0,0001-0,005
железо	остальное