Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей



Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей
Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей

Владельцы патента RU 2678854:

Публичное акционерное общество "Северсталь" (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству листового проката из углеродистых сталей, предназначенных для изготовления износостойких деталей в машиностроении, вагоностроении. Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей включает выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку. Осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас.%: углерод 0,90-1,1, марганец 0,1-0,5, кремний 0,15-0,35, хром 0,10-0,40, никель не более 0,30, медь не более 0,30, фосфор не более 0,025, сера не более 0,020, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси – остальное. Чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°С/с. Далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ. Получают прокат с высокими значениями твердости и пластичности. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству листового проката из углеродистых сталей, предназначенных для изготовления износостойких деталей в машиностроении, вагоностроении.

Известен способ производства высокотвердого износостойкого листового проката, включающий непрерывную разливку стали в слябы, их нагрев, многопроходную горячую прокатку листов, нагрев листа, закалку водой и отпуск, при котором осуществляют непрерывную разливку стали, содержащей, мас.%:

углерод 0,20-0,28
кремний 0,15-0,30
марганец 0,75-1,30
хром 0,30-0,65
никель 0,85-1,55
молибден 0,25-0,40
ванадий 0,02-0,06
алюминий 0,02-0,05
азот 0,001-0,010
медь 0,10-0,20
ниобий 0,002-0,060
титан 0,002-0,010
бор 0,001-0,005
сера не более 0,005
фосфор не более 0,010

железо остальное,

при этом нагрев листа под закалку ведут до температуры 930-980°С, а отпуск проводят при температуре 150-250°С (Патент РФ №2603404, МПК C21D 8/02, С22С 38/54, опубл. 27.11.2016 г.).

Недостатком описанного способа является то, что прокат в состоянии поставки потребителю обладает повышенной твердостью, что усложняет порезку и раскройку листов механическим способом. Также недостатком при производстве является повышенный расход ферросплавов, что приводит к увеличению себестоимости производства проката.

Наиболее близкой к предложенной является пружинная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, бор, железо, кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Углерод 0,95-1,05
Марганец 0,30-0,80
Кремний 0,20-0,40
Хром 0,20-0,80
Молибден 0,05-0,15
Бор 0,001-0,004
Кальций 0,001-0,005
Алюминий 0,01-0,05
Железо остальное,

при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от (5:1) до (10:1) (Патент РФ №2051198, МПК С22С 38/32, конвенционный приоритет от 20.08.1993 г.).

Высокое содержание углерода в комбинации с легированием стали молибденом и бором существенно ограничивает возможность проведения различных способов термообработки листов и, как следствие, сужает возможность изменения структуры листов и области применения проката.

Задача предлагаемого изобретения - разработать технологию получения проката для изготовления износостойких деталей с заданными характеристиками повышенной твердости при сохранении необходимой пластичности и возможности его механической обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей, включающем выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку, осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас. %:

углерод 0,90-1,1
марганец 0,1-0,5,
кремний 0,15-0,35
хром 0,10-0,40
никель не более 0,30
медь не более 0,30
фосфор не более 0,025
серу не более 0,020
азот не более 0,012
железо и неизбежные примеси остальное,

чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°С/с, далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ.

Сущность изобретения состоит в том, что конечные механические и функциональные свойства конструкционного проката определяются как химическим составом стали, из которой его получают, так и температурными режимами чистовой прокатки, последующими режимами охлаждения и термообработки с целью получения заданной структуры.

В процессе проведения экспериментальных исследований осуществляли варьирование всех значимых факторов, добиваясь стабильного получения заданного уровня твердости конструкционного проката при сохранении достаточно высоких показателей пластичности и возможности механической обработки проката, которая определяется твердостью проката в состоянии поставки. Для качественной механической обработки заготовок твердость проката не должна превышать 255НВ.

Содержание углерода в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,9% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 1,1% ухудшает пластичность стали.

Марганец введен для повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 0,1% снижается прочность стали, что приводит к увеличению отбраковки. Повышение концентрации марганца сверх 0,5% ухудшает пластичность стали.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. При содержании кремния менее 0,15% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,35% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность.

Хром оказывает существенное влияние на прокаливаемость проката, при содержании хрома менее 0,1% снижается твердость деталей после закалки, при содержании хрома более 0,4% снижаются вязко пластичные характеристики, что может привести к разрушению деталей в процессе эксплуатации.

Никель и медь специально в сталь не вводятся, а вносятся в сталь как примесь с шихтой, при содержании никеля и меди более 0,30% имеет место охрупчивание проката. Содержание никеля и меди регулируют путем подбора определенного состава шихты с содержанием заданных элементов.

Фосфор и сера являются вредными примесями, при их содержании более 0,025% и 0,020% соответственно существенно снижается пластичность металла, повышается красноломкость, что может привести к разрушению проката в процессе горячей прокатке и поломкам оборудования.

Азот является примесным элементом, повышение концентрации азота сверх 0,012% приводит к снижению пластичности проката, что недопустимо.

Оптимальный комплекс механических характеристик обеспечивается при температуре завершения чистовой прокатки в диапазоне 860÷910°С, с последующим охлаждением полос (листов) в два этапа. На первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730-800°С со скоростью охлаждения 1-10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650-730°С со скоростью 1÷5°С/с, далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением в штабеле (рулоне).

Охлаждение до температуры 650÷730°С определяет перлитную структуру проката, далее охлаждение в штабеле снимает внутренние напряжения в прокате и предотвращает сколы и выкрошки с поверхности листов. Регламентированная температура смотки полос в сочетании с температурой завершения чистовой прокатки позволяет начинать охлаждение с одного и того же структурного состояния полосы с минимизированным влиянием химического состава.

Прокат имеет структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ.

Пример осуществления способа.

В электропечи выплавляли сталь с химическим составом (таблица 1), разливали на прямолинейных установках непрерывной разливки, нагревали в методической печи до температуры 1240°С, прокатывали на стане НШС 2000.

Завершение чистовой прокатки осуществляли при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа. На первом этапе охлаждение осуществляли до температуры 730÷800°С со скоростью охлаждения 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляли до температуры 650÷730°С со скоростью охлаждения 1÷5°С/с.

После полного охлаждения прокат нагревали до температуры 750°C с последующим охлаждением, при этом прокат приобретал структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, твердость проката при этом не превышала 255НВ, предел текучести составлял не более 410 МПа, что обеспечивало возможность механической обработки проката в перспективе.

Испытания проката производили в соответствии со следующими условиями:

- оценка микроструктуры в соответствии с ГОСТ 8233;

- определение твердости в соответствии с ГОСТ 9012;

- испытание прочностных характеристик по ГОСТ 1497.

Результаты испытаний показали, что в листовой стали, полученной по предложенному способу (варианты №2-5, таблица 2), достигается сочетание наиболее высоких прочностных и пластических свойств.

В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №6), а также при использовании способа-прототипа не обеспечивается заданный комплекс механических свойств.

Таким образом, применение заявленного способа обеспечивает достижение требуемого результата - получение проката для изготовления износостойких деталей с заданными характеристиками повышенной твердости при сохранении необходимой пластичности и возможности производить его механическую обработку.

Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей, включающий выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку, отличающийся тем, что осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас.%:

углерод 0,90-1,1
марганец 0,1-0,5,
кремний 0,15-0,35
хром 0,10-0,40
никель не более 0,30
медь не более 0,30
фосфор не более 0,025
сера не более 0,020
азот не более 0,012
железо и неизбежные примеси остальное,

чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°С/с, далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплопроводному поршневому кольцу для двигателя внутреннего сгорания. Поршневое кольцо содержит Mn-Cr-ую сталь в качестве основного материала и слой твердой пленки износостойкого покрытия на наружной окружной поверхности, причем Mn-Cr-ая сталь включает, в мас.%: С от 0,52 до 0,65, Si от 0,15 до 0,35, Mn от 0,60 до 1,00, Cr от 0,60 до 1,00, Р 0,04 или менее, S 0,04 или менее, небольшое количество компонентов Al, Ni и Cu (суммарное содержание) в диапазоне от 0,05 до 3,0 мас.%, при этом содержание каждого из компонентов Al, Ni и Cu составляет от 0,01 до 1,0, остальное – Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сталей. Может использоваться для изготовления ювелирных изделий, преимущественно серег и брошей.

Изобретение относится к производству толстых листов из кремнемарганцовистой стали на реверсивных станах. Для обеспечения относительного сужения при испытании на растяжение в направлении толщины не менее 35% для изготовления сварных металлоконструкций используют непрерывнолитую заготовку толщиной не менее 250 мм из стали, содержащей, мас.%: 0,09-0,12 C, 0,50-0,65 Si, 1,30-1,70 Mn, Cr≤0,10, Ni≤0,30, Cu≤0,10, Ti≤0,03, N≤0,008, Al≤0,05, S≤0,010, P≤0,018, Fe - остальное, при этом аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1190-1210°C, чистовую прокатку ведут с суммарным обжатием не менее 30% и единичными обжатиями не менее 7%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению фольги из нержавеющей ферритной стали, используемой для формирования подложки катализатора установки очистки выхлопных газов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к пружинно-рессорным сталям, используемым для изготовления винтовых пружин с диаметром прутков от 24 до менее 27 мм для подвижного состава железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к высокопрочной высокопластичной легированной стали и изделиям, изготавливаемым из нее. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 0,30-0,47, Mn 0,8-1,3, Si 1,5-2,5, Cr 1,5-2,5, Ni 3,0-5,0, Mo+½W 0,7-0,9, Cu 0,70-0,90, Со до 0,01, V+(5/9)×Nb 0,10-0,25, Ti до 0,005, Al до 0,015, Fe и примеси остальное.
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству толстых листов из низколегированной стали. Для повышения коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, а также сопротивляемости к хрупкому разрушению при температуре до -10°C непрерывнолитую заготовку получают из стали со следующим соотношением элементов, мас.%: C=0,035-0,070, Si=0,10-0,25, Mn=1,05-1,40, Cr≤0,l, Ni=0,38-0,45, Cu=0,20-0,35, Mo=0,14-0,20, Al=0,02-0,05, (Ti+V+Nb)=0,07-0,11, Fe и примеси - остальное, при этом углеродный эквивалент составляет Cэ≤0,42%, коэффициент трещиностойкости - Pcm≤0,22%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к двухслойному листовому прокату толщиной 10-50 мм, состоящему из слоя износостойкой стали и слоя свариваемой стали, для изготовления сварных конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре до -40°C.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты из низкоуглеродистых марок стали, применяемой для холодной вырубки.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности производству листового проката для изготовления электросварных труб. .

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной толстолистовой стали, имеющей толщину 38 мм или более, для изготовления конструкционных труб. Сталь имеет химический состав, содержащий в мас.%: С: от 0,030 до 0,100, Si: от 0,01 до 0,50, Mn: от 1,50 до 2,50, Al: 0,080 и менее, Мо: от 0,05 до 0,50, Ti: от 0,005 до 0,025, Nb: от 0,005 до 0,080, N: от 0,001 до 0,010, O: 0,0050 и менее, Р: 0,010 и менее, S: 0,0010 и менее, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листового проката из конструкционных сталей северного исполнения. Для повышения хладостойкости и трещиностойкости при сохранении достаточного уровня прочностных и пластических свойств в прокате выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,09-0,13, марганец 1,40-1,60, кремний 0,50-0,70, алюминий 0,025-0,090, хром 0,03-0,10, никель (0,02-0,10, медь 0,03-0,10, молибден 0,002-0,050, титан 0,004-0,025, ниобий 0,001-0,01, ванадий 0,003-0,010, азот 0,001-0,008, сера 0,001-0,005, фосфор 0,003-0,016, кальций 0,0001-0,01, железо – остальное, при этом по первому варианту способа предварительную деформацию с регламентированными обжатиями проводят при температуре 950-1100°С, а окончательную деформацию осуществляют при температуре 880-760°С, далее листовой прокат замедленно охлаждают в штабеле и на воздухе до температуры окружающей среды.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению отожженного холоднокатаного стального листа с прочностью более 900 МПа, пределом текучести более 700 МПа и однородным удлинением более 12%, используемого для изготовления деталей транспортных средств.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для получения рулонного проката для изготовления нефтепроводных труб группы Кс по ГОСТ 52203-04 без дополнительной термообработки.

Изобретение относится к области металлургии. Для получения листового проката категории прочности 345 с соотношением предела текучести к временному сопротивлению не более 0,75, используемого при строительстве резервуаров для хранения нефтепродуктов, выплавляют сталь, содержащую, мас.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству на реверсивном толстолистовом стане горячекатаного проката толщиной до 40 мм для магистральных труб.

Изобретение относится к области производства высокопрочных сталей улучшенной свариваемости для применения в судостроении, строительстве морских сооружений, транспортном и тяжелом машиностроении и др.
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее, для получения рулонного полосового проката с низкой скоростью коррозии при сохранении уровня прочностных и пластических характеристик, соответствующего категории прочности К52, осуществляют аустенизацию заготовки при 1200-1280°С, черновую прокатку до толщины промежуточного подката, чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки и ламинарное охлаждение водой до температуры смотки в рулон, при этом заготовку получают из стали, содержащей мас.%: углерод 0,04-0,07, марганец 0,4-0,9, кремний 0,1-0,4, хром 0,2-0,7, медь 0,3-0,6, никель 0,15-0,60, алюминий не более 0,03, молибден не более 0,08, сера не более 0,003, фосфор не более 0,015, при выполнении соотношения Nb+V+Ti≤0,15, остальное – железо и неизбежные примеси, аустенизацию осуществляют с выдержкой не менее 3 часов, черновую прокатку заготовки производят при величине единичного относительного обжатия в первом проходе не менее 30% и не менее 20% в последнем проходе с обеспечением толщины подката, равной 5,5-7,5 толщины готовой полосы, а чистовую прокатку производят при величине единичного относительного обжатия в первом проходе не менее 30% и не более 10% в последнем проходе, причем температуру конца чистовой прокатки устанавливают из соотношения Ткп=800*К, °С, где К - эмпирический коэффициент, составляющий К=1,02-1,15, а смотку полосы в рулон производят в диапазоне температур 585-670°С.

Изобретение относится к области металлургии. Для быстрого определения доли ферритной фазы в стальной полосе (2) в режиме онлайн способ содержит следующие этапы: измерение ширины w1 и температуры T1 стальной полосы (2), причем стальная полоса (2) во время измерений имеет долю ферритной фазы, нагрев или охлаждение стальной полосы (2), причем в стальной полосе (2) при нагреве по меньшей мере частично происходит фазовое превращение из ферритного состояния в аустенитное состояние и при охлаждении по меньшей мере частично происходит фазовое превращение из аустенитного состояния в ферритное состояние , измерение ширины w и температуры T по меньшей мере частично превращенной стальной полосы (2) и определение доли ферритной фазы по формуле (I), причем Т0 является эталонной температурой типично 20°С и и являются линейными коэффициентами теплового расширения феррита и аустенита. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2018-02-22 2019-02-11T23:49:14
Наверх