Способ производства низколегированного хладостойкого листового проката

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. Для повышения пластичности, хладостойкости, деформируемости и свариваемости осуществляют выплавку стали, содержащей, мас.%: С 0,05-0,08, Si 0,2-0,35, Мn 1,1-1,50, V 0,05-0,1, Ti 0,01-0,03, S не более 0,015, Р не более 0,015, Аl 0,01-0,025, N 0,01-0,02, Са не более 0,02, Fe - остальное и неизбежные примеси, в том числе мышьяк, свинец, цинк, олово, содержание которых не более As 0,01, Pb 0,001, Zn 0,005, Sn 0,08, с углеродным эквивалентом Сэ ≤ 0,35, коэффициентом трещиностойкости Рcm ≤ 0,25, разливку стали, нагрев заготовки под прокатку до температуры 1200-1250°С, окончание прокатки при температуре 850-880°С, смотку в рулон при температуре 600-550°С, охлаждение на воздухе. 2 табл.

 

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

Известен способ производства хладостойкой стали повышенной прочности, содержащей углерод, марганец, кремний, никель, ванадий, ниобий, железо, отличающейся тем, что дополнительно содержит серу и медь при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,04-0,10; марганец 1,00-1,40; кремний 0,15-0,35; никель 0,1-0,8; ниобий 0,02-0,06; ванадий 0,02-0,10; алюминий 0,02-0,06; сера 0,001-0,005; медь 0,05-0,20; железо остальное

Предел текучести не более 470 МПа, предел прочности не более 560 Мпа, Сэ - 0,22-0,37 и Pcm - 0,10-0,21% рассчитанных по формулам:

где Сэ - углеродный эквивалент, Pcm - коэффициент трещиностойкости %.

(Патент на изобретение RU2269587, МПК С22С 38/16, опубликован 10.02.2006)-аналог.

Недостаток указанного способа заключается в том, что сталь обладает недостаточной прочностью и пластичностью при сопоставимых значениях Сэ и Pcm.

Известен способ производства полос из низколегированной свариваемой стали, включающий выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов до температуры 1190-1260°С, прокатку на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки в черновой и чистовой группах клетей, последующее ускоренное охлаждение и смотку полосы в рулон, отличающийся тем, что прокатку в черновой группе клетей ведут до толщины раската не менее 4,3 от толщины готовой полосы, чистовую прокатку ведут при температуре начала прокатки от Ar3+70°С до Ar3+170°С, а температуру смотки определяют в зависимости от температуры конца чистовой прокатки из соотношения: Тк.чист-370оС≤Тсм≤Тк.чист-270°С, где Тк.чист - температура конца чистовой прокатки,°С; Тсм - температура смотки,°С, отличающийся тем, что осуществляют выплавку стали следующего химического состава, мас. %: углерод 0,05-0,11; кремний 0,30-0,65; марганец 0,40-0,70; ванадий 0,04-0,12; ниобий не более 0,04; алюминий 0,02-0,06; титан не более 0,03; молибден не более 0,30; азот не более 0,008; хром не более 0,30; никель не более 0,30; медь не более 0,30; сера не более 0,005; фосфор не более 0,018; железо и примеси остальное; при выполнении следующих соотношений: Cr+Ni+Cu≤0,6 мас. %, Nb+V+Ni≤0,15 мас. % дополнительно отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит кальций в количестве 0,001-0,006 мас. % при соотношении Ca/S≥l. Предел текучести не более 393 МПа, предел прочности не более 580 МПа, Сэ - 0,16-0,29 и Pcm - 0,09-0,19% рассчитанных по формулам:

где Сэ - углеродный эквивалент, Pcm - коэффициент трещиностойкости %

(Патент на изобретение RU2551324, МПК C21D8/02, С22С 38/58, В21В 1/26, опубликован 20.05.2015) - прототип.

Недостаток указанного способа заключается в том, что сталь обладает недостаточной прочностью и пластичностью при сопоставимых значениях Сэ и Pcm.

Техническим результатом данного изобретения является получение низколегированного хладостойкого листового проката толщиной до 5 мм с повышенной прочностью, пластичностью, хладостойкостью, деформируемостью и свариваемостью.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства низколегированного хладостойкого листового проката, включающем выплавку стали, разливку, нагрев заготовки под прокатку, окончание прокатки в заданном интервале температур, смотку в рулон, охлаждение на воздухе, согласно изобретению сталь выплавляют, следующего химического состава, мас. %: С - 0,05-0,08; Si - 0,2-0,35; Mn -1,1-1,50; V - 0,05-0,1; Ti - 0,01-0,03; S - не более 0,015; Р-не более 0,015; Al - 0,01-0,025; N - 0,01-0,02; Са - не более 0,02; Fe - остальное и неизбежные примеси, в том числе мышьяк, свинец, цинк, олово содержание которых не более As 0,01%; Pb 0,001%; Zn 0,005%; Sn 0,08%;

где Сэ - углеродный эквивалент, Pcm - коэффициент трещиностойкости % при этом проводят нагрев заготовки под прокатку до температуры 1200°С, окончание прокатки при температуре 850-880°С, смотку в рулон при температуре 600-550°С, охлаждение на воздухе.

На механические свойства, прочность, пластичность, хладостойкость, деформируемость и свариваемость горячекатаного проката влияют как режимы прокатки, так и химический состав стали.

После выплавки и выпуска металла в сталеразливочный ковш проводят раскисление и легирование металла комплексной лигатурой, содержащей марганец, алюминий, титан, кальций, азот, ванадий. Предварительное раскисление в ковше кальцием, кремнием, алюминием на 1-м этапе позволяет снизить концентрацию активного кислорода в стали, что предупреждает на 2-м этапе окисление нитридообразующих элементов - ванадия и титана и обеспечивает необходимые прочностные свойства. Наличие в комплексном сплаве кальция, позволяет получать вместо пластинчатых сульфидов глобулярные оксисульфиды, а также приводит к очищению границ зерен за счет взаимодействия с серой и другими вредными примесями.

Комплексное микролегирование азотом, ванадием и титаном, у которых температура перехода образованных ими фаз в твердый раствор различна, действует на размер зерна, состояние их границ, количество, форму и распределение фазовых выделений. 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 этом дисперсионное упрочнение за счет образующихся фазовых выделений повышает пределы прочности и текучести. Значительное измельчение зерна, наноразмерность выделяющейся нитридной фазы, дисперсность, глобулярность, равномерное распределение неметаллических включений способствует одновременному повышению прочности, хладостойкости, трещиностойкости, а также улучшению свариваемости и штампуемости.

Снижение содержания углерода ниже 0,08%, высокая чистота по сере и фосфору также способствуют повышению пластичности и вязкости и являются важнейшим условием улучшения свариваемости и высокой стойкости против растрескивания в холодном состоянии.

Ограничение содержание серы и фосфора связано с возможностью вызвать зернограничное охрупчивание и увеличивать склонность к образованию кристаллизационных трещин.

Введение марганца повышает ударную вязкость и хладостойкость стали, отрицательное влияние марганца на свариваемость связано с повышением склонности к появлению закалочных структур в зоне термического влияния, повышением хрупкости в этих участках и вероятностью появления холодных трещин.

Ограничение содержания в стали примесей мышьяка, свинца, цинка и связано с образованием микротрещин при затвердевании жидкой стали и прокатке листов.

Ограничение содержания олова связано с ослаблением границ зерен, повышением склонности стали к хрупкому разрушению и снижению значения ударной вязкости.

Превышение предела содержания титана в стали приводит к охрупчиванию стали из-за образования крупных или пленочных фазовых выделений по границам зерна.

Выполнении всех предложенных режимов нагрева, прокатки и смотки позволяет сформировать однородную мелкозернистуюю феррито-перлитную и бейнитную субстуктуру с дисперсионным упрочнением за счет выделения наноразмерной нитридной фазы с одновременным достижением высоких показателей прочности, пластичности, хладостойкости и деформируемости.

Низкие значения углеродного эквивалента гарантируют уменьшение возможности формирования в зоне термического влияния сварки мартенсита и образование холодных трещин, обусловливает высокую стойкость против растрескивания в холодном состоянии.

Пример осуществления способа

Выплавку стали осуществляли в лабораторной индукционной печи. В завалке в качестве шихтового материала использовали специально подготовленную чистую заготовку с целью сведения к минимуму содержание серы, фосфора, мышьяка, олова, свинца, цинка и других вредных примесей.

По ходу плавки металл раскисляли и легировали путем отдачи следующих ингредиентов: ферросилиций, алюминий, ванадий, титан, силикокальций. Температура металла в печи перед выпуском составила 1600°С.

Горячую прокатку слитка проводили на стане ДУО-300 с последующим охлаждением на воздухе. Температура нагрева заготовки под прокатку - 1200°С, температура конца прокатки - 850-860°С, температура имитации смотки полосы в рулон - 600-550°С.

Химический состав опытной стали приведен в таблице 1.

По окончании охлаждения проката, от него отбирали образцы для испытания механических свойств и исследования микроструктуры.

Проводились испытания прочностных и пластических характеристик, определяемые при испытании на растяжение, а также испытания на ударный изгиб надрезанных (тип I) образцов при отрицательных температурах, характеризующих сопротивление хрупким разрушениям. В таблице 2 даны результаты испытаний.

Деформируемость стали в холодном состоянии определяли при технологических испытаниях образцов на изгиб по ГОСТ 14019, вырезанных из листового проката поперек направления прокатки. Критерием способности проката к холодному деформированию служит отсутствие трещин (надрывов) на растянутой поверхности образца при его изгибе до параллельности сторон. Образцы стали полностью выдержали испытание, т.к. сталь имеет достаточный запас пластичности и вязкости.

Свариваемость и коэффициент трещиностойкости определяли по формулам:

*Железо и неизбежные примеси остальное, в том числе содержание которых не более: As - 0,002; Sn - 0,045; Zn - 0,0023; Pb - 0,0006.

Высокий комплекс свойств в стали, обусловлен созданием мелкозернистой структурой (11-12 балл) с развитой субструктурой (0,2÷0,5 мкм), высокой плотностью дислокаций 6,5⋅1011 см2 и выделением наноразмерных нитридов ванадия.

Коэффициент трещиностойкости (Рсм≤0,25), свидетельствует об отличной свариваемости стали в любых сложных производственных условиях, встречающихся в практике монтажа конструкций на открытых строительных площадках и в полевых условиях.

Снижение температуры смотки вызывает повышение показателей механических свойств.

Характерным для стали является практически не меняющаяся ударная вязкость при низких (-60°С) температурах испытания. Излом стали имеет 100% волокнистой составляющей, порог хладноломкости находится ниже температуры минус 60°С.

Отмечена однородность механических свойств, как по длине, так и по ширине полосы.

Определение неметаллических включений показало, что благодаря высокой чистоте стали по сере и фосфору, обработке металла кальцием содержание включений незначительно и они имеют глобулярную форму.

Испытания на деформируемость образцы полностью выдержали, т.к. сталь имеет достаточный запас пластичности и вязкости.

Способ производства низколегированного хладостойкого листового проката, включающий выплавку стали, разливку, нагрев заготовки под прокатку, окончание прокатки в заданном интервале температур, смотку в рулон, охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что сталь выплавляют следующего химического состава, мас.%:

С - 0,05-0,08;

Si - 0,2-0,35;

Мn - 1,1-1,50;

V - 0,05-0,1;

Ti - 0,01-0,03;

S - не более 0,015;

Р - не более 0,015;

Аl - 0,01-0,025;

N - 0,01-0,02;

Са - не более 0,02;

Fe - остальное и неизбежные примеси, в том числе мышьяк, свинец, цинк и олово, содержание которых не более: As 0,01%; Pb 0,001%; Zn 0,005%; Sn 0,08, причем устанавливают

;

где Сэ - углеродный эквивалент, Рсm - коэффициент трещиностойкости, %,

при этом проводят нагрев заготовки под прокатку до температуры 1200-1250°С, окончание прокатки при температуре 850-880°С, а смотку в рулон при температуре 600-550°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в металлургии. Для получения гранулята молибденсодержащего отработанные молибденсодержащие катализаторы загружают в прокалочную вращающуюся печь и при температуре 135-180°С проводят удаление серы и влаги.

Изобретение относится к способу получения высокопрочного стального листа с покрытием, имеющего предел текучести YS по меньшей мере 800 МПа, предел прочности на разрыв TS по меньшей мере 1180 МПа, общее удлинение по меньшей мере 14% и коэффициент раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке колец подшипников. Способ обработки подшипникового кольца из стали включает ступенчатый нагрев в вакууме в замкнутой камере b, последующее охлаждение азотом под давлением в замкнутой камере и трехкратный отпуск.

Изобретение относится к способу изготовления высокопрочного стального листа с покрытием, имеющего улучшенную пластичность и формуемость, при этом стальной лист с покрытием имеет предел текучести YS по меньшей мере 800 МПа, предел прочности при растяжении TS по меньшей мере 1180 МПа, общее удлинение по меньшей мере 14% и коэффициент раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%, посредством термической обработки и нанесения покрытия на лист, выполненный из стали, имеющей следующий химический состав, мас.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаной полосы из бейнитной многофазной стали с покрытием из Zn-Mg-Al. Выплавляют сталь, содержащую, мас.%: C 0,04-0,11, Si менее или равно 0,5, Mn 1,4-2,2, Mo 0,05-0,5, Al 0,015-0,1, P до 0,02, S до 0,01, B до 0,006, по меньшей мере один элемент из группы Nb, V, Ti в соответствии со следующим условием: 0,02≤Nb+V+Ti≤0,20, остальное – железо и неизбежные при выплавке стали примеси.

Способ получения высокопрочного стального листа, обладающего пределом текучести YS по меньшей мере 850 МПа, прочностью при растяжении TS по меньшей мере 1180 МПа, полным удлинением по меньшей мере 14% и коэффициентом раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%.

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 черной металлургии, в частности к производству высокопрочных бесшовных стальных труб из низкоуглеродистых доперитектических сталей, используемых для магистральных нефтегазопроводов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству толстолистового проката толщиной до 100 мм из хладостойкой свариваемой стали для изготовления строительных конструкций, судостроения и других отраслей, в том числе для изготовления стационарных морских сооружений, предназначенных для работы на участках континентального шельфа в северных морях.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, которые могут быть использованы в машиностроении, станкостроении.

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.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству стального проката повышенной коррозионной стойкости, применяемого для водопроводных систем. Прокат выполнен из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,04-0,12, кремний не более 0,03, марганец 0,15-0,40, сера не более 0,015, фосфор не более 0,020, хром 0,15-0,30, никель не более 0,1, медь не более 0,1, алюминий 0,01-0,05, азот не более 0,006, молибден не более 0,015, ниобий не более 0,01, титан не более 0,01, ванадий не более 0,01, мышьяк не более 0,08, железо и неизбежные примеси - остальное.

Настоящее изобретение относится к способу получения высокопрочного стального листа с покрытием, имеющего предел текучести YS по меньшей мере 800 МПа, предел прочности TS по меньшей мере 1180 МПа, полное удлинение по меньшей мере 14% и коэффициент раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%, а также к высокопрочному стальном листу с покрытием, полученному предлагаемым способом.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к закаленной в штампе стальной детали, используемой для изготовления конструкционных деталей или элементов безопасности транспортных средств.

Изобретение относится к способу изготовления высокопрочного стального листа с покрытием, имеющего улучшенную пластичность и формуемость, при этом стальной лист с покрытием имеет предел текучести YS по меньшей мере 800 МПа, предел прочности при растяжении TS по меньшей мере 1180 МПа, общее удлинение по меньшей мере 14% и коэффициент раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%, посредством термической обработки и нанесения покрытия на лист, выполненный из стали, имеющей следующий химический состав, мас.

Изобретение относится к стальному листу с покрытием, изготовленным из стали, имеющей химический состав, включающий в себя, мас. %: 0,34% ≤ C ≤ 0,40%, 1,50% ≤ Mn ≤ 2,30%, 1,50 ≤ Si ≤ 2,40%, 0,35% ≤ Cr ≤ 0,45%, 0,07% ≤ Мо ≤ 0,20%, 0,01% ≤ Al ≤ 0,08% и 0% ≤ Nb ≤ 0,05%, остальное Fe и неизбежные примеси, при этом стальной лист с покрытием имеет структуру, включающую в себя по меньшей мере 60% мартенсита и 12-15% остаточного аустенита, причем стальной лист с покрытием является оцинкованным, а также стальной лист с покрытием имеет предел прочности по меньшей мере 1470 МПа и общее удлинение по меньшей мере 16%.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к многофазной стали, используемой для транспортных средств облегченной конструкции. Для обеспечения однородных механических свойств и минимальной прочности на растяжение 980 МПа получают многофазную сталь содержащую, мас.%: C от 0,075 до 0,115, Si от 0,400 до 0,500, Mn от 1,900 до 2,350, Cr от 0,250 до 0,400, Al от 0,005 до 0,060 , N от 0,0020 до 0,0120, S менее или равно 0,0020, Nb от 0,005 до 0,060, Ti от 0,005 до 0,060, B от 0,0005 до 0,0010, Mo от 0,200 до 0,300, Ca от 0,0010 до 0,0060, Cu менее или равно 0,050, Ni менее или равно 0,050, остальное – железо и неизбежные примеси, при этом общее содержание Mn+Si+Cr составляет от 2,500 до 3,250 мас.%.

Настоящее изобретение относится к стальному листу, имеющему предел прочности более 1100 МПа, предел текучести более 700 МПа, однородное удлинение UE по меньшей мере 8,0% и общее удлинение ТЕ по меньшей мере 10,0%, при этом лист выполнен из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1% ≤ C ≤ 0,25%, 4,5% ≤ Mn ≤ 10%, 1 ≤ Si ≤ 3%, 0,03 ≤ Al ≤ 2,5%, остальное Fe и неизбежные примеси, при этом химический состав таков, что CMnIndex = Cx(1 + Mn/3,5) ≤ 0,6, при этом стальной лист имеет структуру, содержащую по меньшей мере 20% остаточного аустенита и по меньшей мере 65% мартенсита, а сумма содержания феррита и бейнита составляет менее 10%.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения предела прочности на разрыв в незакаленном состоянии не менее 750 МПа холоднокатаную или горячекатаную полосу получают из стали, содержащей, мас.%: C от 0,075 до 0,115, Si от 0,600 до 0,750, Mn от 1,000 до 1,950, Cr от 0,200 до 0,600, Al от 0,010 до 0,060, N от 0,0020 до 0,0120, S ≤ 0,0030, Mo ≥ 0,0200, Nb от 0,005 до 0,040, Ti от 0,005 до 0,030, B от 0,0005 до 0,0030, Ca от 0,0005 до 0,0060, Cu ≤ 0,050, Ni ≤ 0,050, остальное железо и неизбежные примеси, при этом суммарное содержание элементов (Mn+Si+Cr+Mo) находится в следующей зависимости от толщины получаемой полосы: при толщине полосы до 1,00 мм сумма элементов составляет от 2,450 до 2,800 мас.%, при толщине от 1,00 до 2,00 мм сумма элементов составляет от 2,600 до 3,150 мас.%, при толщине свыше 2,00 мм сумма элементов составляет от 3,000 до 3,450 мас.%.

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. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.
Наверх