Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката



Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката
Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката
Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката

Владельцы патента RU 2690398:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, к производству листового проката толщиной до 25 мм из низколегированной хладостойкой конструкционной стали для использования в судостроении, топливно-энергетическом комплексе. Для обеспечения высокой прочности, пластичности и хладостойкости осуществляют выплавку стали, содержащей, мас. %: С 0,04-0,09, Si 0,15-0,35, Mn 1,9-2,10, Cr 0,8-1,10, Cu 0,6-0,9, Мо 0,18-0,3, V 0,02-0,06, Nb 0,02-0,05, Ti 0,01-0,03, S не более 0,003, Р не более 0,012, Al 0,02-0,05, N не более 0,012, Fe - остальное и неизбежные примеси, в том числе мышьяк, свинец, цинк, содержание которых не более As 0,02%; Pb 0,005, Zn 0,01, причем [Ti]/[N]≤4, а Рсм - не более 0,32%, где Рсм - коэффициент трещиностойкости %, разливку, нагрев слябов под прокатку до температуры аустенизации 1200°С, не приводящей к полному растворению в металле карбидных и карбонитридных фаз и значительному росту зерна, окончание прокатки при температуре 690-750°С, ускоренное охлаждение до температуры не более 350°С, отпуск в диапазоне температур 550-600°С. 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, к производству низколегированных хладостойких конструкционных сталей с высокой прочностью, пластичностью, хорошей свариваемостью для использования в судостроении, топливно-энергетическом комплексе и т.д.

Известен способ производства хладостойкого листового проката толщиной 10÷70 мм, включающий выплавку стали, разливку на заготовки, аустенитизацию, деформацию в заданном интервале температур и охлаждение до регламентированной температуры, отличающийся тем, что выплавляют сталь состава, мас. %: углерод 0,06-0,12; марганец 0,60-1,20; кремний 0,15-0,35; никель 0,05-0,40; алюминий 0,02-0,05; молибден 0,003-0,08; титан 0,002-0,02; ниобий 0,02-0,06; ванадий 0,02-0,05; азот 0,001-0,008; сера 0,001-0,008; фосфор 0,003-0,012; кальций 0,005-0,03; медь 0,05-0,30; железо остальное, при этом Сэкв не более 0,36%, аустенитизацию выполняют при температуре 1180-1210°С, предварительную деформацию с регламентированными обжатиями не менее 12% проводят при температуре 1000-1050°С, далее осуществляют охлаждение полученной заготовки на воздухе до температуры начала окончательной деформации, окончательную деформацию проводят при температуре 880-770°С, причем каждое последующее обжатие на 1-4% больше предыдущего, а температура конца прокатки листов рассчитывается по формуле TКП=Ar3+(100-130)-37,7ln(t), где t - толщина листа, ускоренное охлаждение осуществляют в интервале температур 620-510°С, далее листовой прокат замедленно охлаждают в штабеле до температуры окружающего воздуха. Временное сопротивление - не более 550 МПа, Предел текучести - не более 470 МПа.

(Патент на изобретение RU 2432403, МПК C21D 8/02, С22С 38/08, опубликован 27.10.2011) - аналог.

Недостаток указанного способа заключается в том, что сталь обладает недостаточной прочностью и пластичностью.

Известен способ производства толстолистового проката, включающий выплавку стали, разливку на заготовки, аустенитизацию, прокатку в заданном интервале температур и охлаждение до регламентированной температуры, повторный нагрев и выдержку, отличающийся тем, что аустенитизацию выполняют при температуре 1200-1250°С, прокатку на первой стадии ведут до достижения толщины заготовки не менее 60 мм и равной 2-3 конечных толщин листа, затем производят охлаждение заготовки водой до температуры 970±10°С, окончательную прокатку в диапазоне температур 950-980°С с деформацией в каждом проходе не менее 10%, после чего охлаждают со среднемассовой скоростью 20-80°/c до температуры 150-250°С, проводят нагрев листов со среднемассовой скоростью 1-1,5°/мин до температуры 580-630°С с выдержкой 10-16 мин/мм и охлаждают на воздухе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую следующее соотношение элементов, мас. %: углерод 0,08-0,10; кремний 0,20-0,30; марганец 0,40-0,60; хром 0,40-0,60; медь 0,50-0,70; никель 1,90-2,20; молибден 0,25-0,31; алюминий 0,005-0,040; ванадий 0,01-0,03; кальций 0,030 (по расчету); сера 0,001-0,003; фосфор 0,001-0,008; мышьяк 0,001-0,020; железо остальное.

Временное сопротивление - не более 800 МПа, Предел текучести - не более 750 МПа.

(Патент на изобретение RU 2397255, МПК C21D 8/02, С22С 38/42, опубликован 20.08.2010 - прототип).

Недостаток прототипа заключается в том, что сталь обладает недостаточной прочностью, пластичность и свариваемостью.

Техническим результатом данного изобретения является получение низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката толщиной до 25 мм с высокой прочностью, пластичностью, хладостойкостью, сопротивляемостью слоистым разрывам и свариваемостью.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката с пределом текучести не менее 800 МПа, включающем выплавку стали, разливку, нагрев сляба под прокатку, окончание прокатки в заданном интервале температур, охлаждение и отпуск, согласно изобретению сталь выплавляют, следующего химического состава, мас. %: С - 0,04-0,09; Si - 0,15-0,35; Mn - 1,9-2,10; Cr - 0,8-1,10; Cu - 0,6-0,9; Мо - 0,18-0,3; V - 0,02-0,06; Nb - 0,02-0,05; Ti - 0,01-0,03; S - не более 0,003; Р - не более 0,012; Аl - 0,02-0,05; N - не более 0,012; Fe - остальное и неизбежные примеси, в том числе мышьяк, свинец, цинк содержание которых, не более As 0,02%; Pb 0,005%; Zn 0,01%; при этом [Ti]/[N]≤4, Рcм - не более 0,32%,

где Рcм - коэффициент трещиностойкости %,

при этом проводят нагрев слябов под прокатку до температуры аустенизации - 1200°С, не приводящей к полному растворению в металле карбидных и карбонитридных фаз и значительному росту зерна, окончание прокатки при температуре 690-750°С, ускоренное охлаждение до температуры не более 350°С, отпуск в диапазоне температур 550-600°С.

Достижение высоких прочностных характеристик (предел текучести не менее 800 МПа) при достаточной сопротивляемости хрупким разрушениям возможно при условии максимального измельчения аустенитного зерна и обеспечение последующего γ→α превращения в бейнитной области, позволяющее получить - бейнитную или бейнитно-мартенситную структуру проката.

Для предупреждения роста зерна аустенита и повышения вязкости и пластичности, уменьшения склонности к хрупким разрушениям за счет получения мелкозернистой структуры и тонкой субструктуры, применяют легирование азотом, ванадием, ниобием, титаном и молибденом. Их введение необходимо как для предупреждения роста зерна аустенита, так и для повышения вязкости и пластичности, уменьшения склонности к хрупким разрушениям за счет получения мелкозернистой структуры и тонкой субструктуры. При создании однородной мелкозернистой бейнитной субструктуры в процессе охлаждения после прокатки и последующего отпуска с дисперсионным упрочнением за счет выделения наноразмерной карбидной и карбонитридной фазы достигается высокая хладостойкость с одновременной высокой прочностью. При этом дисперсионное упрочнение за счет выделяющейся фазы повышает пределы прочности и текучести.

Отношение содержания титана к азоту [Ti]/[N]≤4 влияет на формирование мелкозернистой структуры стали и сварного соединения, связывает свободный азот, повышая эффективность ниобия с точки зрения измельчения зерна тем в большей степени, чем ниже содержание азота в карбонитриде ниобия. Этим вызвано необходимое минимальное содержание титана относительно азота, верхний предел связан с ограничением образования выделений TiN больших размеров, которые оказывают негативное влияние на хладостойкость.

Введение марганца, меди в заявленных пределах обеспечивает твердорастворное упрочнение металла, и способствуют повышению хладостойкости, большее содержание снижает свариваемость.

Алюминий вводиться в качестве раскислителя.

Микролегирование ванадием, ниобием, молибденом и титаном проводят для повышения прочности, пластичности и хладостойкости за счет выделения дисперсных карбидов, карбонитридов и измельчения зерна. При микролегировании карбидо- и нитридообразующими элементами карбидные и нитридные частицы уменьшают возможность зарождения горячих трещин, ограничение содержания связано с образованием в ЗТВ участков с хрупкими неравновесными структурами.

Ограничения содержания серы и азота связано с возможностью выделений сульфида и нитрида титана по границам зерен, что приводит к охрупчиванию металла.

Содержания углерода связано с повышением прочностных свойств, ограничение с увеличением ее склонности к хрупкому разрушению и ухудшению свариваемости.

Азот упрочняет сталь за счет образования карбонитридов и нитридов, но отрицательно влияет на пластичность и вязкость стали.

Ограничение содержания примесей мышьяка, свинца, цинка связано с негативным влиянием на стойкость стали к стресс-коррозии и образовании микротрещин при затвердевании жидкой стали и прокатки листов.

Нагрев до температуры аустенизации - 1200°С, не приводящей к полному растворению в металле карбидных и карбонитридных фаз препятствующие значительному росту зерна аустенита.

Окончание прокатки при температуре 690-750°С и ускоренное охлаждение до температуры не выше 350°С, отпуск в диапазоне температур 550-600°С способствует образованию однородной мелкозернистой бейнитной субструктуры с дисперсионным упрочнением за счет выделения наноразмерной карбидной и карбонитридной фазы. Окончание прокатки выше 750°С приводит к значительному снижению предела текучести.

Пример осуществления способа

Выплавку стали проводили в кислородном конвертере, внепечное рафинирование, вакуумирование и разливка в непрерывнолитые слябы.

Нагрев слябов под прокатку при температуре 1190÷1200°С, проведение горячей деформации слябов при температуре выше 720-750°С, ускоренное охлаждение до температуры не более 350°С и отпуск в диапазоне температур 550-600°С.

Химический состав стали представлен в таблице 1.

Механические свойства определяли на продольных и поперечных образцах. Испытания на статическое растяжение проводили на образцах тип III №4 ГОСТ 1497, а на ударный изгиб на образцах с V-образным надрезом (тип 11, ГОСТ 9454) при температуре -60°С

Определена температура нулевой пластичности NDT в соответствии с требованиями стандарта ASTM Е 208, составившая - -55÷-60°С при норме не выше - 50°С.

Оценку свариваемости выполняли на сварных соединениях сваренных автоматической сваркой под флюсом с погонной энергией 2,5 кДж/мм.

Были испытаны на растяжение плоские образцы, вырезанные из сварных соединений, на ударный изгиб - образцы с V-образным надрезом по ГОСТ 6996 тип IX, выполненным перпендикулярно поверхности проката по линии сплавления, и на расстоянии 2,5, 20 мм от линии сплавления сварного соединения. Определена твердость по Виккерсу в зоне термического влияния и в основном металле, результаты приведены в таблице 3.

Свариваемость определялась по коэффициенту трещиностойкости:

*Железо и неизбежные примеси остальное, в том числе содержание которых не более As - 0,003; Pb - 0,0008; Zn - 0,005

Механические свойства листов, изготовленных по заявленному способу, отличаются высоким сочетанием прочности (величина предела текучести 819-856 МПа), пластичности (относительной удлинение не менее 13,2%) и вязкости (значения работы удара на образцах с острым надрезом при температуре -60°С 165-220 Дж). Высокая сопротивляемость стали слоистым разрывам подтверждена результатами испытаний на растяжение в направлении толщины: полученные значения относительного сужения в направлении толщины листа лежат в диапазоне 67-75%. В изломах технологических проб полной толщины после испытания статическим изгибом содержалось 100% волокнистой составляющей.

После деформации и охлаждения до температуры не выше 350°С, что ниже окончания фазовых превращений, в структуре наблюдаются преимущественно бейнит гранулярной и реечной морфологии. Количество бейнита гранулярной морфологии около 70%. Размер областей в среднем составляет 7-12 мкм, отдельные зерна феррита, присутствующие на стыках областей реечной морфологии, соответствуют 12-13 номеру по ГОСТ 5639.

Коэффициент трещиностойкости Рcm не более 0,27%.

Температура нулевой пластичности стали NDT не выше -60°С.

Средняя работа удара в околошовной зоне сварного соединения при температуре испытания минус 60°С составляет 201 Дж, что свидетельствует о хорошей сопротивляемости сварного соединения хрупким разрушениям.

Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката с пределом текучести не менее 800 МПа, включающий выплавку стали, разливку, нагрев сляба под прокатку, окончание прокатки в заданном интервале температур, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что сталь выплавляют следующего химического состава, мас. %:

C 0,04-0,09,

Si 0,15-0,35,

Mn 1,9-2,10,

Cr 0,8-1,10,

Cu 0,6-0,9,

Mo 0,18-0,3,

V 0,02-0,06,

Nb 0,02-0,05,

Ti 0,01-0,03,

S не более 0,003,

Р не более 0,012,

Al 0,02-0,05,

N не более 0,012,

Fe - остальное и неизбежные примеси,

в том числе мышьяк, свинец, цинк, содержание которых не более As 0,02, Pb 0,005 и Zn 0,01, причем [Ti]/[N]≤4,

Рсм - не более 0,32, где Рсм - коэффициент трещиностойкости, %,

при этом проводят нагрев слябов под прокатку до температуры аустенизации 1200°С, не приводящей к полному растворению в металле карбидных и карбонитридных фаз и значительному росту зерна, окончание прокатки при температуре 690-750°С, ускоренное охлаждение до температуры не более 350°С и отпуск в диапазоне температур 550-600°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки заготовки из аустенитного сплава, обеспечивающей подавление выделения сигма-фазы. Способ включает по меньшей мере один этап обработки, выбираемый из группы, состоящей из термомеханической обработки заготовки и охлаждения заготовки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов котлов и паропроводов, а также паровых турбин энергетических установок с рабочей температурой пара до 650°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к особохладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления оборудования, предназначенного для хранения и транспортировки сжиженного природного газа.

Изобретение относится к высокопрочной стальной полосе с отношением предела текучести к пределу прочности менее 0,85, используемой для изготовления механических конструкций, строительства мостов, архитектурных и инженерно-технических сооружений.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления сосудов высокого давления, применяемых для хранения сжатых газов (воздуха) в широком диапазоне температур, в том числе на Крайнем севере.

Сталь // 2672167
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых в машиностроении и станкостроении. Сталь содержит, мас.%: углерод 1,15-1,25; кремний 0,8-1,5; марганец 1,2-1,6; хром 22,0-25,0; никель 14,0-15,0; иттрий 0,1-0,15; неодим или празеодим 0,1-0,15; эрбий 0,1-0,15; молибден 0,4-0,6; тантал 0,2-0,4; фосфор 0,2-0,3; теллур 0,002-0,003; олово 0,002-0,003; барий 0,002-0,003; селен 0,002-0,003; железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей тепловых агрегатов, печей, металлургического оборудования.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу изготовления детали, имеющей бейнитную микроструктуру с минимальной прочностью на разрыв 800 МПа и используемой в автомобильной промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, используемых в производстве насосно-компрессорного оборудования, в строительно-дорожном и железнодорожном машиностроении.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления труб, баллонов, деталей машин и других изделий.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной низколегированной стали, используемой для производства листового проката для сварных конструкций, в частности листового проката толщиной до 40 мм для магистральных газопроводных труб с высокой деформационной способностью, а также для использования в конструкциях зданий и сооружений для повышения их сейсмической приспособленности.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения механической прочности 1180 - 1320 МПа, коэффициента раздачи отверстия Ac% более 20%, и угла изгиба большим или равным 40° получают холоднокатаный и отожжённый стальной лист толщиной 0,7-2 мм, химический состав которого содержит, мас.%: 0,09 ≤ C ≤ 0,11, 2,6 ≤ Mn ≤ 2,8, 0,20 ≤ Si ≤ 0,55, 0 25 ≤ Cr < 0,5, 0,025 ≤ Ti ≤ 0,040, 0,0015 ≤ B ≤ 0,0025, 0,005 ≤ Al ≤ 0,18, 0,08 ≤ Mo ≤ 0,15, 0,020 ≤ Nb ≤ 0,040, 0,002 ≤ N ≤ 0,007, 0,0005 ≤ S ≤ 0,005, 0,001 ≤ P ≤ 0,020, Ca ≤ 0,003, остальное железо и неизбежные примеси, при этом лист имеет микроструктуру, включающую мартенсит и/или нижний бейнит, и указанный мартенсит включает свежий мартенсит и/или автоотпущенный мартенсит, сумма доли поверхности мартенсита и нижнего бейнита составляет 40-70%, 15-45% доля поверхности низкоуглеродистого бейнита, от 5% до менее 20% - доля поверхности феррита, доля нерекристаллизованного феррита по отношению к общей доле феррита составляет менее 15% и менее 5% доля поверхности остаточного аустенита в форме островков, доля бывших аустенитных зёрен с размером менее по меньшей мере одного микрометра составляет 40-60% от общей численности указанных бывших аустенитных зёрен.

Изобретение относится к металлургии. Стальной лист следующего химического состава, мас.

Изобретение относится к металлургии. Стальной лист следующего химического состава, мас.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству холоднокатаных полос толщиной 0,35-0,70 мм для последующего нанесения полимерного покрытия.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для получения рулонного проката для изготовления насосно-компрессорных труб.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения механических характеристик стального изделия способ включает стадии: получения нагретого стального исходного изделия при температуре от 380 до 700°С, обладающего метастабильной аустенитной структурой и содержащего, в мас.%: 0,15 ≤ С ≤ 0,40, 1,5 ≤ Mn ≤ 4,0, 0,5 ≤ Si ≤ 2,5, 0,005 ≤ Al ≤ 1,5, при этом 0,8 ≤ Si + Al ≤ 2,5, S ≤ 0,05, P ≤ 0,1 по меньшей мере один элемент из: Cr и Мо: 0 ≤ Cr ≤ 4,0, 0 ≤ Mo ≤ 0,5 и 2,7 ≤ Mn + Cr + 3 Mo ≤ 5,7, и необязательно один или несколько элементов из: Nb ≤ 0,1, Ti ≤ 0,1, Ni ≤ 3,0, 0,0005 ≤ B ≤ 0,005, 0,0005 ≤ Ca ≤ 0,005, остальное- железо и неизбежные примеси, проведения стадии горячего формования при температуре от 700 до 380°С, с суммарной деформацией εb от 0,1 до 0,7 по меньшей мере в одном местоположении нагретого стального исходного изделия для получения полностью аустенитной структуры горячеформованного стального изделия, после этого закаливания горячеформованного стального изделия путем охлаждения при скорости охлаждения VR2, превосходящей критическую мартенситную скорость охлаждения, до температуры QT, меньшей Ms, для получения структуры, содержащей от 40 до 90% мартенсита, остальное аустенит, после этого сохранения продукции при температуре выдерживания РТ в диапазоне от QT до 470°С или повторного нагрева изделия до упомянутой температуры и выдерживания при температуре РТ в течение периода времени Pt от 5 сек до 600 сек.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листового проката для применения в ответственных деталях автомобилей, сельскохозяйственного оборудования, краностроении и др., сталь может использоваться в строительных конструкциях в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения электрической изоляции основного металлического материала и придания ему химической и термической стойкости листовое изделие из электротехнической стали с ориентированной структурой содержит слой изолирующего покрытия, наносимый на по меньшей мере одну поверхность данного листового изделия, при этом данное изолирующее покрытие включает матрицу, содержащую фосфат и диоксид кремния.

Изобретение относится к обработке и отделке полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла и листов в пачках. Для обеспечения в упаковочной ленте требуемого уровня физико-механических свойств в широком диапазоне толщин от 0,45 до 1,30 мм в условиях высокопроизводительного агрегата обработке подвергают холоднокатаную ленту с содержанием 0,28-0,50 мас.% углерода, при этом ленту нагревают со скоростью 4,5-8,0°С/с до температуры 930-950°С, выдерживают в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, окрашивают поверхность и сушат, а затем осуществляют покрытие ленты воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20% парафина, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2018-08-17 2019-06-03T14:00:22
Наверх