Рельсовая сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии . Предлагаемая рельсовая сталь содержит , мас.%: 0,69-0,8 С; 0,5-1,3 Мп; 0,18-0,40 Si; 0.01-0,05 V; 0.006-0,015 N; 0,0003-0,0015 В; 0,003-0,01 Mb и остальное - железо. При этом отношение суммы содержаний ниобия и ванадия к азоту составляет 2,16-7,5. Предлагаемая сталь имеет повышенные механические свойства и ударную вязкость. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09 ОО (505 С 22 С 38/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К . ПАТЕНТУ (21) 4925337/02 (22) 04.04.91. (46) 23.10.92. Бюл. hb 39 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Кузнецкий металлургический комбинат (72) Н.А.Фомин, В.В.Могильный,.В.Я.Монастырский, И.fl.Строков, Н;С.Анашкин, В.Н.Дьяконов, Ю.Ф.Радько, В.А.Плохих, И.Г.Волков, M.Ñ;Ãîðäèåíêo, В.А.Паляничка, И.Н.Симонов, В.С.Реутов и С.B.Êpèsåíêîâ (73) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Кузнецкий металлургический комбинат (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1242539, M. кл. С 22 C 38/14, 1986.

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для использования преимущественно в сталеплавильном производстве при выплавке стали для железнодорожных рельсов.

Известна выбранная в качестве прототипа рельсовая сталь (1), содержащая, мас о

Углерод 0,51 ... 0,82

Кремний 0,18 ... 0,80

Марганец 0,50 ... 1,30

Ванадий 0,01 ... 0,05

Азот 0,003 ... 0,008

Титан 0,005 ... 0.06

Медь 0,05 ... 0,40

Бор 0,0005 ... 0.003

Железо Остальное

Причем содержание бора составляет

0.003-0,012 содержания меди. Существенными недостатками данного прототипа является то, что нижний предел содержания углерода занижен, что не обеспечивает (54) РЕЛЬСОВАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к черной металлургии. Предлагаемая рельсовая сталь содержит, мас. : 0,69-0,8 С; 0,5-1,3 Мп;

0,18-0,40 SI; 0;01-0,05 Ч; 0,006-0,015 И;

0,0003-0,0015 В; 0,003-0,01 Nb и остальное— железо, При этом отношение суммы содержаний ниобия и ванадия к азоту.составляет

2,16-7,5. Предлагаемая сталь имеет повышенные механические свойства и ударную вязкость. 2 табл, прочности эвтектоидной стали. Иэ-за укаФ ванного в прототипе диапазона кремния невозможно получить желаемую твердость

- рельсов. Недостатком прототипе является и то, чтоаодержание титана в стали колеблется в широких пределах. Это приводит к эначйтельным колебаниям показателей механических свойств рельсов, особенно а это -отражается на ударной вязкости. Из производственного опыта известно, что при содержании в рельсовой стали титана более

0,0307. ударная вязкость понижается. К тому же бор, содержащийся в стали. повышая прочность, одновременно снижает пластичность и вязкость.

Целью изобретения является повышение механических свойств и.ударной вязкости рельсовой стали.

Для достижения указанной цели рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, азот, бор и железо дополнительно содержит ниобий при соот1771489 ношении = 2,16 ... 7,50 и при следуV +Nb

N. ющем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,69 ... 0,80

Марганец . 0.50 ... 1,30

Кремний 0,18 ... 0,40

Ванадий 0,01 ... 0,05

Азот 0,006 ... 0,015 .Бор 0,0003 ... 0,0015

Ниобий 0,003 ... 0,010

Железо Остальное

Ниобий, присаживаемый в сталь в количестве 0.003 ... 0.010 %, создает условия для образования исключительно мелкого зерна, не внося в сталь нежелательных оксидных включений, т.к. обладает малой раскислительной способностью. К тому же в заявляемой стали содержится необходимое количество углерода (0,69 ... 0,80), азота (0.006 ... 0,015 %), ванадия {0,01 ... 0,05 %) и ниобия (О;003 ... 0,010 %) для образования карбидонитридов ванадия и ниобия, которые в процессе нагрева выше критических точек являются зародышами при образовании невых зерен аустенита, и повышая тем самым предел текучести металла, уменьшают склонность металла к хрупким разрушениям. Комплексное легирование стали бором и ниобием оказывает упрочняющее действие.

Проведенный анализ заявляемой рельсовой стали свидетельствует, что положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен благодаря вводу в рельсовую сталь 0.003 ... 0,01 % ниобия и осущеV+Nb ствления соотношения = 2,16 ...

7.50, т.к. при выполнении этих условий достигаются высокие механические свойства и ударная вязкость термообработанной стали.

Для определения механических свойств и ударной вязкости было выплавлено 8 сталей с граничными. оптимальными и с выходящими за граничные соотношениями ингредиентов. а также 2 стали с соотношеV + Nb нием - --; выходящим за граничные

N пределы.

Для обеспечения сопоставительного анализа с прототипом была также выплавлена сталь с известным оптимальным соотношением ингредиентов.

Сталь выплавляли в 400-тонной мартеновской печи Кузнецкого металлургического комбината в соответствии с сущес1вующеи технологической инструкциеи. Раскисление металла производили по следующей технологии. В печь при температуре металла 1575. 1585" С вводили фер50

40 росиликомарганецалюминий и ферромарганец иэ расчета получения среднеэаданного содержания марганца, затем через 3 ...

5 мин вводили силикованадий производства

Кузнецкого завода ферросплавов иэ расчета ввода 150 ... 300 г ванадия на 1 т стали и феррокиобий из расчета ввода 40 ... 120 г ниобия íà I т стали. Для регулирования содержания азота в металле в печь вводили азотированный феррованадий в количестве

100, . 300. г/т; Продолжительность раскисления составила 15 ... 20 мин, При раскислении заявляемой стали во время выпуска плавки в ковш равномерно присаживали силикокальций из расчета ввода 450 ... 700 г кальция на 1 т стали и ферробор из расчета ввода 6 ...30 г бора на.1 т стали, При раскислении же стали-прототипа в печь вместо феррониобия вводили медь из расчета ввода 1,5 кг меди на 1 т стали, в ковш-ферротитан из расчета ввода 300 г титана на 1 т стали.

Химический состав полученных сталей приведен в табл. 1.

Металл разлили в слитки массой 8,5 т и прокатали на рельсы Р65.

В табл, 2 приведены результаты испытаний полученных сталей.

Как показали данные приведенных исследований лучшие результаты имеют стали

1, 2, 3. 5; 7.

Согласно данных проведенных испытаний заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладают следующими преимуществами: а) повышаются механические свойства стали; — преуел текучести в среднем на

20 Н/мм — относительное удлинение в среднем на 2,2 %; — временное сопротивление на разрыв в среднем на 52,5 Н/мм; — относительное сужение в среднем на

2,5 %: б) увеличивается ударная вязкость в среднем на 0,08 МДж/м .

Формула изобретения

Рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств и ударной вязкости, она дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,69-0,80:

Марганец 0.50- 1.30:

Кремний 0.18-0,40:

1771489

0,01-0,05;

0,006-0,015;

0.0003-0,0015;

0 003 — 0,01;

Ванадий

Азот

Бор

Ниобий

Железо остальное, причем отношение суммы содержаний ниобия и ванадия к азоту(Ч+ Nb): N составляет

2,16 — 7,50.

Таблица 1

Состав

Со е жение элементов, мас.+

IV+ iM6

Ост.

0.48

О 67

0,89

0.03

0,096 0,0017

o,àî6

0,030

022

Ост, Табл и ца 2

Свойства предлагаемой и известной сталей

Составитель B. Паляничка

Техред ММоргентал Корректор И Щлла

Редактор

Заказ 3754 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский «омбинат "Патент", г. Ужгород, уя.Гагарина, 101

3

5

7

9

11

Прототип

0,69

0,80

0,74

0.68

0,69

Og1

ОЮ

0,74

0,74

0,74

0,50

1.30

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

0,18

0.40 0,29

0,17

0.1В

0,41

0,40

0,29

0,29

0,29

0,01

0,05

0,03

0,03

0,03

0.03

О.ОЗ

0.05

0,05

0,01

0,006

0,015

0,01

0,305

0,006

0,016

0,015 а,оав

0,007

0,007

0,0О0Э

0,0015

0,0009

0,0009

0,0009

О,ООО9

0,0009 о,аоо9

0,0009 о,аоо9

0,003

0,01

О,ООЕ

0,002

0,003

0,02

0.01

0.01

0,01

0,003

2,16

4,00

3,60

6,40 .

5,50

3.12

2,66

7,5à

8,50

1,86