Сварочная проволока из низкоуглеродистой легированной стали

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой при производстве сварочной проволоки. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, в мас.%: углерод 0,05-0,08, марганец 1,60-2,30, кремний 0,60-0,95, фосфор не более 0,015, сера не более 0,010, хром до менее 0,10, никель до менее 0,10, медь не более 0,15, кальций 0,0001-0,005, бор 0,0005-0,004, алюминий 0,010-0,030, азот не более 0,010, железо остальное. Отношение содержания бора к сумме содержаний углерода и азота составляет 0,02-0,09. 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. 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве проволоки, предназначенной для изготовления специальной сварочной проволоки, содержащей кремний, марганец и бор и характеризующейся повышенной деформируемостью при изготовлении проволоки волочением.

Известна 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 550 Н/мм², что необходимо для производства проволоки без отжига.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь Св-08Г2С, описанная в ГОСТ 2246 - 70 «Проволока стальная сварочная». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Углерод	0,05…0,11
Марганец	1,80…2,10
Кремний	0,70…0,95
Фосфор	не более 0,030
Сера	не более 0,025
Хром	не более 0,20
Никель	не более 0,25
Медь	не более 0,25
Железо	остальное.

Известная сталь не обеспечивает получение необходимой прочности, пластичности и вязкости сварного шва, из-за повышенного уровня прочности (σ_в=560-690 Н/мм²) и низкой пластичности (Ψ<60%) катанки, при производстве проволоки требуется предварительный отжиг. Данная операция приводит к повышению затрат на производство проволоки, повышенному уровню загрязненности поверхности проволоки, что ухудшает сцепление с покрытием (в случае его нанесения) и ухудшает сварочно-технологические свойства по показателю разбрызгивание.

Ожидаемый технический результат - обеспечение прочности в интервале 480-550 Н/мм², позволяющей исключить проведение отжига перед перетяжкой проволоки, повысить пластические свойства, уменьшить загрязненность поверхности проволоки неметаллическими включениями, снизить затраты, повысить рентабельность и улучшить сварочно-технологические свойства проволоки.

Для решения этой задачи, сварочная проволока из низкоуглеродистой легированной стали, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, и железо, согласно изобретению дополнительно содержит азот, алюминий, кальций, бор при следующем содержании компонентов в соотношении (в мас.%):

Углерод	0,05…0,08
Марганец	1,60…2,30
Кремний	0,60…0,95
Фосфор	не более 0,015
Сера	не более 0,010
Хром	до менее 0,10
Никель	до менее 0,10
Медь	не более 0,15
Кальций	0,0001…0,005
Бор	0,0005…0,004
Алюминий	0,010…0,030
Азот	не более 0,010
Железо	остальное,

При этом отношение В/С+N=0,02-0,09,

где - В, С и N - содержание бора, углерода и азота в стали, %.

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 сварочной проволоке из низкоуглеродистой легированной стали. В результате этого 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.

Содержание в металле алюминия позволяет получать металл с оптимальным содержанием кислорода, что, в свою очередь, обеспечивает 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.

Получение отношения В/С+N=0,02-0,09 обеспечивает величину временного сопротивления катанки 480-550 Н/мм² из низкоуглеродистой легированной стали для изготовления сварочной проволоки, на которую наибольшее влияние оказывают углерод и кремний.

Углерод и кремний, растворяясь в феррите, упрочняют твердый раствор. В свою очередь, часть содержащегося бора образует нитриды и карбиды малых размеров, служащие центрами кристаллизации и приводящие к некоторому измельчению зерна феррита, повышая пластичность и снижая газонасышенность стали. Бор, содержащийся в твердом растворе, способствует снижению прочности в твердом растворе в горячекатаном состоянии.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили при производстве стали Св-08Г2С 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 98,5-99,8) получены при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава и получение не оптимальной микроструктуры приводили к получению брака по механическим свойствам.

Так, при содержании в стали (мас.%) Аl<0,010 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С<0,05, Mn<1,60, Si<0,60, бора<0,0005 и Ca<0,0001 (при том же условии) не удалось получить предел прочности у 2,5-5,1% круглого проката. При содержании в стали (мас.%) С>0,08 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Al>0,030, Mn>2,30, Si>0,95 и Ca>0,005, а также повышенном содержании S, Р, Cr, Ni, Cu и N (соответственно, больше 0,010, 0,015, 0,10, 0,10, 0,15 и 0,010) 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 легированной стали для изготовления сварочной проволоки позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 4,5%.

Пример конкретного выполнения.

Катанка из низкоуглеродистой стали диаметром 5,5 мм содержит (мас.%): С=0,07; Si=0,73; Mn=1,75; S=0,005; Р=0,011; Cr=0,03; Ni=0,050; Cu=0,06; Al=0,012; N=0,008, Са=0,0022, бор 0,0024, остальное - железо.

При этом Бор/С+N=0,03.

Сварочная проволока из низкоуглеродистой легированной стали, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот, алюминий, кальций, бор при следующем содержании компонентов, мас.%:

углерод	0,05-0,08
марганец	1,60-2,30
кремний	0,60-0,95
фосфор	не более 0,015
сера	не более 0,010
хром	до менее 0,10
никель	до менее 0,10
медь	не более 0,15
кальций	0,0001-0,005
бор	0,0005-0,004
алюминий	0,010-0,030
азот	не более 0,010
железо	остальное

при этом отношение В/C+N=0,02-0,09,
где - В, С и N - содержание бора, углерода и азота в стали, %.