Феритна нержавіюча сталь

Реферат: Феритну нержавіючу сталь з гарною стійкістю до окиснення, гарною стійкістю до високих температур та гарними характеристиками до формування одержують з додаванням Ті та низьким вмістом Аl для здатності до формування при кімнатній температурі, що є результатом рівновісних підлитих зернових структур. Колумбій (ніобій) додають для стійкості при високих температурах. Кремній та марганець додають для стійкості до окиснення. Феритна нержавіюча сталь забезпечує кращу стійкість до окиснення, ніж феритна нержавіюча сталь марок 18Сr-2Мо та 15Cr-Cb-Ti-Si-Mn. Крім того, така сталь потребує менше витрат на виробництво, ніж сталь марки 18Cr-2М. UA 114113 C2 (12) UA 114113 C2 UA 114113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0001] Дана заявка заявляє пріоритет тимчасової патентної заявки № 61/695,771 під назвою "Феритна нержавіюча сталь з відмінною стійкістю до окиснення, гарною стійкістю до високих температур, та гарною придатністю до формування", поданої 31 серпня 2012 р. та не тимчасової патентної заявки № 13/837,500 "Феритна нержавіюча сталь з відмінною стійкістю до окиснення, гарною стійкістю до високих температур, та гарною придатністю до формування", поданої 15 березня 2013 р. Зміст заявки 61/695,771 та заявки № 13/837,500 включені шляхом посилання. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ [0002] Існує потреба в одержанні феритної нержавіючої сталі зі стійкістю до окиснення, стійкістю до високих температур та гарними характеристиками до формування. Колумбій та мідь додають у кількостях достатніх для забезпечення стійкості до високих температур, а кремній та марганець додають у кількостях достатніх для забезпечення стійкості до окиснення. Дана феритна нержавіюча сталь забезпечує кращу стійкість до окиснення ніж відомі марки нержавіючої сталі, такі як 18Cr-2Mo та 15Cr-Cb-Ti-Si-Mn. Крім того, дана феритна нержавіюча сталь є менш витратною для виробництва ніж інші марки нержавіючої сталі, такі як 18Cr-2Mo і її можна виготовляти без стадії відпалювання гарячекатаного прокату. СУТЬ [0003] Дану феритну нержавіючу сталь одержують з добавками титану та низькою концентрацією алюмінію для забезпечення здатності до формування при кімнатній температурі з литих рівновісних зернистих структур як описано в патентах США № 6,855,213 та № 5,868,875, повний зміст яких включений шляхом посилання. Колумбій та мідь додають до феритної нержавіючої сталі для стійкості до високих температур, а кремній та марганець додають для покращення стійкості до окиснення. ДОКЛАДНИЙ ОПИС [0004] Феритну нержавіючу сталь одержують, використовуючи умови процесу, які є відомі у галузі для виробництва феритної нержавіючої сталі, такі як способи, описані в патентах США №№ 6,855,213 та 5,868,875. До феритної нержавіючої сталі додають колумбій та мідь для стійкості до високих температур, а кремній і марганець для покращення стійкості до окиснення. Її можна одержати з матеріалу, який включає відлиту структуру з тонких рівновісних зерен. [0005] Розплав заліза для виробництва феритної нержавіючої сталі забезпечують в плавильній печі, такої як електродугова піч. Цей розплав заліза можна одержати в плавильній печі з твердого залізовмісного брухту, брухту вуглецевої сталі, брухту нержавіючої сталі, твердих залізовмісних матеріалів, які включають оксиди заліза, карбіду заліза, заліза, одержаного прямим відновленням, заліза, одержаного гарячим брикетуванням, або розплав можна одержати вгору по потоку із плавильної печі в доменній печі або іншого вузла для плавлення заліза, здатного забезпечити розплав заліза. Потім розплав заліза піддають очищенню в плавильній печі або його переводять в посудину для очищення, таку як аргонкисневу- зневуглецьовувальну посудину або вакуум-кисневу- зневуглецьовувальну посудину з наступним використанням станції кінцевої обробки, такої як піч з ливарним ковшем або станції подачі дроту. [0006] У деяких варіантах втілення сталь відливають з розплаву, який містить достатньо титану та азоту, але контрольовану кількість алюмінію для формування невеликих включень оксиду титану для забезпечення необхідних ядер для утворення відлитої рівновісної зернової структури, таким чином, що відпалений лист, одержаний з цієї сталі, також має підвищені характеристики стійкості до утворення рубців та здатності до формування. [0007] У деяких варіантах втілення до розплаву додають титан для розкиснення перед литтям. Розкиснення розплаву титаном утворює невеликі включення оксиду титану, які забезпечують ядра, що приводять до утворення відливної рівновісної тонкозернистої структури. Для мінімізації утворення включень глинозему, тобто оксиду алюмінію, Al 2O3, у деяких варіантах втілення алюміній як розкиснювач до цього очищеного розплаву можна не додавати, а в інших варіантах втілення алюміній можна додавати до цього розплавленого розплаву у невеликій кількості. У деяких варіантах втілення в розплав перед литтям можна додавати титан та азот таким чином, що співвідношення продукту титану та азоту, розділеного залишковим алюмінієм становить принаймні приблизно 0,14. [0008] Якщо сталь треба стабілізувати, можна додавати достатню кількість титану на додаток до тієї, яка є необхідною для розкиснення, для комбінування з вуглецем та азотом в розплаві, але краще, коли ця кількість є меншою, ніж та, що потрібна для насичення азотом, тобто у субрівноважній кількості, що дозволяє, таким чином, уникнути або принаймні мінімізувати осадження великих включень нітриду титану перед затвердінням. Максимальна кількість титану для "субурівноваження" загалом показана на Фіг. 4 в патенті США № 4,964,926, 1 UA 114113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зміст якого включений шляхом посилання. У деяких варіантах втілення до розплаву можна також додавати один чи більше стабілізуючих елементів, таких як колумбій, цирконій, тантал та ванадій. [0009] Відлиту сталь гарячим способом перероблюють у лист. Для задач цього опису термін "лист" означає поняття, що охоплює безперевну стрічку або відрізки від безперервної стрічки і термін "гаряча переробка" позначає процес, у якому відлиту сталь знову нагрівають, якщо в цьому є потреба, і потім зменшують її товщину до заздалегідь встановленого розміру, наприклад шляхом гарячої прокатки. При гарячій прокатці стальний сляб нагрівають від 2000° до 2350 °F (1093°-1288 °C), піддають гарячій прокатці, використовуючи фінішну температуру 1500 – 1800 °F (816 – 982 °C) і згортають у бухту при температурі 1000 – 1400 °F (538 – 760 °C). Гарячевальцьований лист також відомий як "гаряча стрічка". У деяких варіантах реалізації гаряча стрічка може бути відпалена при піковій температурі металу 1700-2100 °F (926-1149 °C). У деяких варіантах втілення гаряча стрічка може бути очищена від окалини і холодновальцьована, щонайменше, на 40% до необхідної кінцевої товщини листа. В інших варіантах втілення гаряча стрічка може бути очищена від окалини і холодновальцьована, щонайменше, на 50% до необхідної кінцевої товщини листа. Після чого холодновальцьований лист може бути остаточно відпалений при піковій температурі металу 1700-2100 °F (9271149 °C). [0010] Феритна нержавіюча сталь може бути отримана з листа гарячої обробки, зробленого декількома способами. Лист може бути отриманий зі слябів, утворених зі злитків або слябів безперервного лиття товщиною 50-200 мм, які нагрівають до 2000°-2350 °F (1093°-1288 °C), з наступною гарячою прокаткою, щоб одержати стартовий лист гарячої обробки товщиною 1 - 7 мм, або лист може бути підданий гарячій обробці зі смуги безперервного лиття при товщині 2 52 мм. Цей спосіб застосовний до листа, отриманого за допомогою способів, у яких сляби безперервного лиття або сляби, отримані зі злитків, подають безпосередньо на стан гарячої прокатки з або без суттєвого підігріву, або злитки піддають гарячій обробці в сляби достатньої температури для того, щоб бути гарячевальцьованими в лист з або без подальшого підігріву. [0011] Титан використовують для знекиснення розплаву феритної нержавіючої сталі перед відливанням. Кількість титану в розплаві може становити 0,30% або менше. Якщо не вказано інше, всі концентрації вказані як "%" є концентраціями у відсотках за масою. У деяких варіантах втілення титан може бути присутнім у субрівноважній кількості. Як використано тут, термін "субрівноважний" означає кількість титану, яку контролюють таким чином, що розчинність утворених сполук титану є нижчою за рівні насичення при температурі ліквідусу сталі, що, таким чином, дозволяє уникнути осадження надлишкового нітриду титану в розплаві. Надлишковий азот не є проблемою для тих виробників, які очищують розплави феритної нержавіючої сталі в аргон-кисневій- зневуглецьовувальній посудині. Можна отримати вміст азоту нижче 0,010% , коли нержавіючу сталь очищують в аргон-кисневій- зневуглецьовувальній посудині, що дозволяє підвищити вміст титану, який може бути стерпним і все ще перебувати в субрівновазі. [0012] Для забезпечення центрів утворення зерен, необхідних для утворення відлитих рівновісних феритних зерен, при цьому після додавання титану в розплав повинно спливти достатньо часу для утворення включень оксиду титану перед відливанням розплаву. Якщо розплав відливати одразу після додавання титану, відлита структура відливки може включати більші колоноподібні зерна. Час, який повинен спливти, може визначити фахівець у галузі без надмірного експериментування. Відливки, відлиті в лабораторії, менше ніж через 5 хвилин після додавання титану до розплаву мали великі відлиті колоноподібні зерна навіть тоді, коли продукт титану та азоту, розділений залишковим алюмінієм, складав принаймні 0,14. [0013] В сталі перед відливанням необхідна присутність достатньої кількості азоту, щоб співвідношення продукту титану та азоту, розділеного алюмінієм становило принаймні приблизно 0,14. У деяких варіантах втілення кількість азоту, присутнього в розплаві, становить ≤ 0,020%. [0014] Хоча концентрації азоту після розплавлення в електродуговій печі може бути настільки великою як 0,05%, кількість розчиненого N можна зменшити під час очищення аргоном в аргон-кисневій- зневуглецьовувальній посудині до менш ніж 0,02%. Осадженню надлишкогового TiN можна запобігти шляхом зменшення субрівноважної кількості Ti, яке треба додати до розплаву для будь-якої даної кількості азоту. Альтернативно, кількість азоту в розплаві можна зменшити в аргон-кисневій- зневуглецьовувальній посудині для очікуваної кількості Ti, який міститься в розплаві. 2 UA 114113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0015] Сумарну кількість залишкового алюмінію можна контролювати або мінімізувати відносно кількостей титану та азоту. В розплаві відносно алюмінію повинні бути присутні мінімальні кількості титану та азоту. Співвідношення продукту титану та азоту, розділеного залишковим алюмінієм, може бути принаймні приблизно 0,14 у деяких варіантах втілення і принаймні 0,23 в інших варіантах втілення. Для мінімізації кількостей титану та азоту, потрібних у розплаві, в деяких варіантах втілення кількість алюмінію становить