Сталь

Сталь, яка містить вуглець, марганець, кремній, мідь, алюміній, азот, бор, залізо, яка відрізня Винахід стосується чорної металурги, конкретно, складу конструкційної низьковуглецевої сталі для виробництва тонкого листа з підвищеною втоМЛЄНІСНОЮ МІЦНІСТЮ Найбільш близькою за технічною сутністю є сталь, (1 Патент России, RU 2154123С1 С22 С38/16), що містить такі компоненти, % мас Вуглець 0,02 - 0,08 Марганець 0,2-0,6 Кремній 0,005-0,1 Мідь 0,01-0,1 АЛЮМІНІЙ 0,02-0,07 Бор 0,001-0,05 Кальцій 0,0005 - 0,01 Азот 0,003 - 0,006 Ванадій 0,0005 - 0,005 Ніобій 0,0005-0,005 Залізо залишок Недоліки відомої сталі обумовлені особливостями ХІМІЧНОГО складу сталі, що погіршують її кінцеву структуру та властивості, а саме зниження статичної та втомленісної МІЦНОСТІ спричинено утворенням великозернистої феритної основи сталі, з нерівномірним розподілом різноманггних за розміром та будовою ділянок перлггу, зниження ється тим, що додатково містить нікель, хром та фосфор за умови такого співвідношення компонентів, мас % вуглець 0,03-0,10 марганець 0,15-0,50 кремній 0,01-0,04 мідь 0,01-0,20 алюміній 0,005-0,07 азот 0,003-0,007 бор 0,001-0,006 хром 0,01-0,10 нікель 0,02-0,15 фосфор 0,01-0,05 залізо залишок пластичності повязано з відсутністю належної кристалографічної текстури В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомої сталі шляхом оптимізацм компонування в її складі вмісту вуглецю, марганцю, кремнію, МІДІ, алюмінію, бору, азоту і заліза та введення нових елементів - нікелю, хрому, фосфору для забезпечення змін кінцевої структури, що поліпшують характеристики матеріалу, а саме 1 Утворення дрібного зерна феритної основи сталі та рівномірного розташування в ній карбідних включень посилює статичну МІЦНІСТЬ 2 Виділення з фериту дисперсних включень залізохромистого карбіду, подрібнення ділянок перлггу та їх будови (після гарячої прокатки), підвищує втомленісну МІЦНІСТЬ 3 Розвиток упорядкованої внутрішньо-зеренноі будови (кристалографічної текстури) фериту поліпшує пластичність Поставлена задача вирішується тим, що сталь, яка містить вуглець, марганець, кремній, мідь, алюміній, бор, азот та залізо, додатково містить хром, нікель та фосфор при такому співвідношенні компонентів за масою (мас %) Вуглець 0,03-0,1 Марганець 0,15-0,50 00 (О ю 45168 0,01 -0,04 неоднорідність та нестабільність механічних властивостей металу 3 уваги на це обрано граничні 0,01 -0,20 концентрації фосфору 0,01 -0,05%мас АЛЮМІНІЙ 0,005 - 0,07 Азот 0,003 - 0,007 Таким чином, використання нового комплексу мікролегуючих елементів в сталі запропонованого Бор 0,001 -0,006 складу забезпечує ефективне рішення постаХром 0,01 -0,15 вленої задачі зміни кінцевої структури сталі, що Нікель 0,02-0,15 поліпшує фізико-механічні характеристики Фосфор 0,01 -0,05 Залізо залишок Для перевірки та порівнювальної оцінки властивостей виготовлено 6 плавок сталі, зроблена прВтомленісна МІЦНІСТЬ низьковуглецевих листоокатка на тонкий лист та випробування вих сталей залежить від факторів статичної МІЦНОвластивостей одержаних матеріалів Плавки СТІ, що визначаться при одноосному розтягуванні №№ 1 - 5 - запропонована сталь, з них №№ 1 та 5 величини межі текучості aT(Re), межі МІЦНОСТІ - позамежного складу, №№ 2, 3, 4 - запропонCTB(Rm), а також від відносного подовження 5(А) ованого складу, плавка № 6 - відомого складу Значення межі втомленісної МІЦНОСТІ ai(S r ) можна виразити рівнянням Приклад реалізації виробництва запропонованої сталі у двохванновій печі МІСТКІСТЮ 250Т ,0 7 6 V D 0 42 A -0 168 , де відносна межа т-1 меткомбінату "Запоріжсталь" е куч ості В піч завалюють 90т металобрухту та 15т Між сукупністю суттєвих ознак винаходу та вапняку, заливають 100т чавуну та виконують технічним рішенням, яке досягається, існує такий продування ванни через зводові фурми киснем з причинно-наслідковий зв'язок Зміцнення сталі витратами його - 5500мЗ/год За 20 - ЗОхв до закізапропонованого складу забезпечується при нчення кисневого продування здійснюють прискомплексному мікролегуванні хромом, нікелем та адку в піч попередньо прожареного феронікелю в фосфором, завдяки таким ефектам КІЛЬКОСТІ 0,5 - І.Окгл" для забезпечення одержання Хром утворює в фериті твердий розчин, заданого вмісту нікелю в сталі По завершенні ппосилюючи міжатомні зв'язки, збільшує енергію родування ванни киснем роблять випуск плавки переміщення атомів та дефектів кристалічної для подальшого розкислення металу в сталерозлґратки (вакансій, дислокацій), підвищує опір дефивальному ковші При цьому в ковш присаджують ормації, знижує швидкість самодифузії заліза ферохром, феромарганець та ферофосфор для Таким чином утворюється дрібне зерно феритної одержання заданих запропонованих ВМІСТІВ ВІоснови Крім того, він зв'язує розчинений у фериті ДПОВІДНО хрому, марганцю, фосфору в готовому вуглець, особливо при деформаційно-термічних ометалі При цьому витрати вказаних матеріалів бробках, сприяючи виділенню всередині фериту ВІДПОВІДНО складають 1,5 - 2,5, 5 - 7 та 1 - 2кг/т стрівномірно розташованих карбідних включень алі Мікролегування сталі бором та алюмінієм виконують в процесі її розливання шляхом введення Нікель, як і хром, зміцнює ферит, уповільнює феробору та алюмінієвої дробі через виливницю в ріст його зерен Крім того, він знижує температуру КІНЦІ наповнення її металом в КІЛЬКОСТІ ВІДПОВІДНО евтектоідного перетворення в сталі, а тому збі250 - 350гл- та 0,5 -1,1 кг/г сталі льшує рівномірність структури після прокатки, подрібнює будову перліту Особливо ефективна Виплавлення та розливання сталі, а також спільна дія хрому та нікелю на рівномірний нагрівання слябів, прокатку штаб та термічну обррозподіл ділянок перліту обку металу в цехи холодної прокатки здійснювали Концентрація хрому - менше 0,01%мас, а за технологіями, які прийняті на комбінаті при вконцентрація нікелю - менше 0,02%мас замала иробництві низьковуглецевих листових сталей для зміцнення сталі Концентрація хрому понад Після серії дослідно-промислових плавок запр0,15%мас , може утруднювати рекристалізацію фопонованої сталі та сталі-прототипу, проведених в ериту після прокатки та погіршувати пластичність аналогічних умовах виправлення, розливання, Концентрація нікелю понад 0,15% збільшує хімічну прокатки та термічної обробки, одержані результаструктурну неоднорідність сталі, викликає утвоти, що наведені в таблиці 1 та 2 рення ділянок мартенситу в збагачених нікелем та Результати проведеного дослідно-промисловуглецем ділянках структури при охолодженні пвого випробування показують, що тонкий лист, виісля прокатки або термічної обробки (відпалу, готовлений із запропонованої сталі усіх перевірнормалізації), погіршує технологічність при шених складів, має більш високі значения межі тетампуванні Тому вибрані такі концентраційні кучості та межі МІЦНОСТІ, ніж лист із відомих сталграниці хром 0,01 - 0,15%мас , нікель 0,02 - 0,15ей Це забезпечує збільшення втомленої МІЦНОСТІ %мас понад 20% При цьому за величиною відносного Фосфор сильніше від хрому зміцнює ферит чподовження запропонована сталь не поступається ерез утворення твердого розчину, подрібнення ВІДОМІЙ Проте, запропонована сталь позамежного феритних зерен та дисперсійне твердіння, що такскладу, зі вмістом елементів менше заявленої ож сприяє зміцненню Разом з тим він викликає утнижньої межі, (плавка № 1), має недостатньо ворення упорядкованої кристалографічної будови високі характеристики статичної МІЦНОСТІ (на роз(текстури) феритних зерен, яка сприяє поліпшентягання), необхідні для інтенсивного збільшення ню пластичності при деформації низьковуглецевих втомленісної МІЦНОСТІ Сталь позамежного складу, сталей Концентрація фосфору менше 0,01%мас зі вмістом елементів понад заявленої верхньої слабо впливає на текстуру фериту, концентрація межі, має підвищену МІЦНІСТЬ, але відрізняється зйого понад 0,05%мас може посилити хімічну ниженням пластичності (відносного подовження) Кремній Мідь Тому оптимальним є склад запропонованої сталі у вибраних межах вмісту елементів Запропонована сталь технологічна в виготовленні та обробці, виготовлення и не пов'язано з екологічною шкодою середовищу При переробці у споживача вона забезпечує розрахункове зниження металоємності не менше 10 - 15% (за масою), 45168 дозволяє виключити брак при зварюванні (через утворення гарячих тріщин) та при штампуванні (через структурну неоднорідність) її виробництво не потребує, витрат на реконструкцію обладнання та застосування дефіцитних серовинних (легуючих) матеріалів Таблиця 1 ХІМІЧНИЙ склад сталей Таблиця 2 Властивості сталей текучості Or (Re), МПа 22 Межа втомленісної міцності ~і ($г),МШ ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90