Сталь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик

<11998568 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 011081 (21) 3341489/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 2302ДЗ. бюллетень Йо 7

Дата опубликования описания 230283 ($g) )4 Кд 3

С 22 С 38/24

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 669. 15-194 (088.8) B.Е.Вуланкин. В.Я.Тишков. В.С.Подыминогин, В.К -"Рябицкова и Э.В.Ткаченко

j g

1 "":-;-::=-:.Череповецкий ордена Ленина и Ордена Трудового Креюыога.

Знамени металлургический завод нм.50-летия СССР (72} Авторы изобретения(71) Заявитель

{54) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству стали, и может быть использовано для производства проката, предназначенного для режущего инструмента, напримердля изготовления пильных дисков, применяемых для порезки холодного металла, в том числе и для прореэки гну- тых замкнутых сварных профилей. .30

В Советском Союзе н эа рубежом для получения требуемого уровня необходимых механических свойств при- меняются стали с широким диапазоном содержания легирующих и модифицирующих элементов, придающих стали в комплексе с термообработкой специальные свойства. Например, пильные диски, используемые для порезки замкнутых сварных профилей при непрерывном способе профилирования, движущихся со скоростью 80 м/мин, должны обладать высокой прочностью и износостойкостью в сочетании с высоким уровнем пластических свойств.

Известна высокопрочная сталь(1 дпя изготовления режущего инструмента и штампов, содержащая, .вес.Вг ,углерод 0,37-0,45

Кремний 0,4-0,6

Марганец О, 5-0,7 30

Хром 2,5-3, О

Молибден 0,8-1,2

Ванадий р 6=p 8

Вольфрам 1,0-1,4

Алюминий 0,4-0,6

Железо Остальное

Эта сталь имеет относительно низ- кие механические свойства и. для изготовления пильных дисков, работающих в сложных условиях непрерывного производства, не может быть применена.

После термообработки (закалка с 1050 С и отпуск с 600оС ) имеет следующие свойства при температуре испытания

20 С: ба -. 1750 МПа, 4т 1620 Щ) мк - 0,3-2 Мдж/A

Наиболее блйэкой к предложенной по технической. сущности и достигаемому эффекту является сталь(.2 1, содержащая, вес.В

Углерод. 0,4-0,5

Кремний - 0,4-0,6

Марганец 0,5-0,8

Ванадий 0,6-0,8

Алюминий 0,2-0,3

Хром 3,0-3,5

Никель 0,5-0,7

Молибден 1,8-2,0

Железо Остальное

998568

Таблица 1 фазовый анализ нитридного осадка, РР пп

Химический состав, % общ. св.

"нерасть.

"расть.

Ванадий

Азот

Алюминий Алюминий обл. к-р

0,0109

0,0150

0 0230

0,0308

0,0221

0,0420

0,0500..

1 0,100

2 0,050

3 0,070

4 0,120

5 0,150

6 0,060

7 0,085

0,0011

0,0010

0,0030

0,0072

0,0089

0,006

О, 009

0,0120

0,0170

0,0260

0,0380

0,0310

0,0480

0 059

0,012

0,018

0,71

0,.78

0,089

0,032

О, 026.

О, 041

О, 031

0Ä 052

О, 060

0,74

0,72

0,70

0,68

0,70

0,061

0,116

0,148

0,56

0,080

П р и м е ч а н и е: N определен методом вакуумирования на установке

Бальпера; йс6, определен по методу Кельдаля, и „ -по методике,ЦНИИЧМ (азот связанный в мелкодисперсные нитриды алюминия); М„ -азот связанный в нитриды алюминия и карбонит эйды ванадия, образующиеся в процессе кристаллизации стали, а также сложные карбонитриды хрома и др., А1„ определен атомноабсорбционным методом.

Эта сталь .после термообработки (закалка с 1050 С и отпуск с 600 С) имела следующий уровень свойств при температуре испытания 20 С: ю 8—

1970 МПа,. Gq -- 1790 МПа, с н 0,33 М ж/мг. 5

Недостатком известной стали является низкая в условиях работы при энакопеременных нагрузках ударная вяз(кость, так как никель, введенный в состав стали, значительно охрупчива= 10 ет матрицу, состоящую иэ сложных кар.: бидов хрома, вольфрама, ванадия, алю» миния и марганца, образуя интерметаллидные фазы.

Кроме того,, эта сталь в качестве примесей содержит фосфор .и серу (не

5олее 0,030Ъ) которые отрицательно влияют на прочностные и пластические свойства стали.

Основным недостатком известной ста-2 ли является наличие повышенного количества глиноземистых включений и крупных частиц сульфидов, которые при прокатке вытягиваются с образованием строчек и мелкодисперсных включений, сульфиды и фосфиды располагаются в виде пленок (как поверхностно-активные вещества) по границам зерен и таким образом ослабляют металлическую матрицу. Эта сталь имеет низкую пластичность.

Цель изобретения — повышение пластичности стали при прокатке ударной вязкости и иэносостойкости s условиях резания металлического профиля, устойчивости работы летучей пилы при 3f ударных и энакопеременных нагрузках.

Цель достигае ая тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вльфрам, молибден, ванадий, алюминий и железо, дополнительно содержит вольфрам, кальций и азот; при,следующем соотношении компонентов, вес.%s

Углерод 0,40 0,48

Кремний 0,60-0,90

Марганец 0,30-0,60

Хром 2,80-3,50

Молибден 0,80-1,20

Ванадий 0,60-0,80

Алюминий О, 05-0, 15

Вольфрам 0,60-1,00

Кальций 0,002-0,020

Азот 0,012 -0,060

Железо Остальное

При этом отношение нитридообразующих элементов к азоту должно составлять 10-100.

Кроме того, отношение кальция к с ре составляет 0,1-8.

Содержание ванадия и алюминия в стали должно быть точно сбалансированно с содержанием азота. Это достигается соотношением нитридообразующих элементов, в частности. ванадия и алюминия, к азоту в стали как 10+

+100:1. B этом случае наблюдается полное связывание азота в мелкодисперсные нитриды алюминия и карбонитрид ванадия.

На плавках. где наблюдается полное связывание азота, получен наи-. более высокий уровень прочности и ударной вязкости.

Избыточное содержание азота в стали (более О,060% ) приводит к образованию дефектов в макроструктуре и к резкому уменьшению показателя пластических свойств (ударной вязкости).

При содержании азота в стали менее 0,012%, получены низкие механические характеристики.

В табл.1 приведены результаты фазового анализа предложенной стали.

998568

Таблица 2

99 пп

Ударная вязкость

2 м„, кдж/, при 20 С

Содержание компонентов стали, Ь Выход годного

Годное Отбраковано

Са

Сульфиды т Ъ

0,68

1,2 2,0

0.0070 98,0

0,0250

0,0199

0,0105

0,0082

0,0090

1 0,002 0,004

2 0,005 0.003

3 0,008 . 0,004

4 0,012 0,002

5 0,010 0,003

0,70

0,0050 100,0

0,71

0,0063 100.0

0,80

0,0019 99,0

0,0026 100,0

0,5 1,0

0,90

0,0064 0,0016 100,0

6 0,016 - 0,002

1,05

0,0041 0,0018 100,0

1,02

7 0,020 0,002.1эвестная — О 012

0,0116 91,0 7,6 9,0

0,28

0,0426

Как видно иэ табл.2, величина ,ударной вязкости возрастает с рос ToM содержания кальция в стали н . 35 снижением загрязненности алюминатамн и сульфидами (оксисульфидами ).

Для получения стали были прове дены плавки в электродуговых печах емкостью 100 т. Для обеспечения осо- 40 бонизкого содержания фосфора (менее

О,ООЗЪ) перед скачиванием шлака в завалку. подвалку и в начале кипа присаживали окислителн и шлакообразующие материалы. Ферромолибден для легирования присаживали в начале, а ферровольфрам — в конце окислительного периода при достижении температуры металла 1630-1640ОС.

После скачивания шлака металл рас-, кисляли алюминием и кремнием, легировали марганцем и хромом, наводили высокоосновной шлак.

В конце рафинирования в металл вводили ванадий и кремний для легирования и плавку выпускали в ст леразливочный ковш. оборудованный шиберными затворами. В металл на штанге вводили алюминий для получения в

По данным табл. 1 видно, что практически весь азот в стали связан в мелкодиснерсные нитриды алюминия и ка .бонитриды..эацанный пределах.и продували порош.кообраэным силикокальцием в струе азота в течение 8- 12 мин до получе- .ния заданной температуры металла (1540-1560 С) перед разливкой. Фурму вводили в жидкий металл на глубину 2100-2200 мм..

Сталь разливали в листовые 13-тонные изложницы типа СЛ-13-1, оборудованные прибыльными надставками.

13-тонные слитки были прокатаны на блюминге 1250 в слябы сечением 160х х950 мм и далее на толстолистовом стане горячей прокатки - 2800 в листы размером 12х1020 мм о специально .разработанной технологии. Из листа были изготовлены пильные диски диа метром 900 мм, толщиной 9 мм и чис,лом зубьев 3600 или 480.Образцы под вергали термообработке (закалка с

1050ОС и отпуск с 600 С); ударную вязкость определяли на образцах типа 1.

Полученный металл имел следующий химический состав. и тип 1 — механические характеристики (табл.3).

99S568

l.......l."..1" (1 аавеее 4м ева4е «aia asl4 ° ейю4чвюймемае

ФЬЮТЬ аВ Ф Ф

Сталь

Содерканке компонентов s стали, % ов пп е е 4 (в ) 8 )5 Р Ю

С 1 5l -(v 83.

Cr.Эредлагае- . мая 1 0441 0,83

0,008

Э О2 О,ОО О,87 0,71 0,10 О,002 Ое012 0,004

0,48

2,60 1,00 1.00 0,78 0,05 0.005 0,018 8,003 О;007

2 0,43 0,82 0.48

3, 00 0,98 0.86 0.74 0.07 0.008 0,026 0.004 0.008

3 0.40 О ° 71 О АВЭО

4 0.41 0.68

5 0,44 0.90

3.00 0.97 0,85 0,72 О ° 12 0,012 О ° 041 О ° 002 0,006

0.46

0.010 0,031 0,003 0,009

Э ° 01 0,97 0,84

090 015

0е60 - Оюоб

0,44

О ° 016 0.052 0.003 Ое010

1.20 0,60

Э,50

6 0,47 0,60

0.60

2, 98 1 ° 01 0 ° 86 0,70 О ° 09 О ° 020 0,060 О ° 002 0,008

0,48

7 0>48 0,60

Лэаестиая 8 0.40 0,40

3,00 1,80

0,20

0,68 0,50

015О

О 80 3 50 2 00

0,50 0,60

Таб "-ица 3

Температура нсп .ятаиия.

Ос

Иеканические свойства

Ивносостойкость икльных дисков (среднее коли чество pesos no

10 дискам), шт ов вукол пп годных листов

Г

7 о, +Q М, ои

Ala Нна 6 . Ъ Ипк/и

Предлагаемая 1 94,0 1900 1710 14

1820 1520 16

58 0,70 20

60 0,80 400

420

2 ° 97,0 1900 . 1705 15, 52 0,68 20

1810 1515. 17 60 0,79 400

561

3 100 О 1940 1680 14 53 0,71 20

583

4 98,0 1800 1510 16 57 0,79 400

1950 1750 13 ° 54 0,80 20

498

95 ° О о 1830 1580 20

1970 1800 14.

1850 f630, 18

62 0 88 400

55 0,90 20 627

63 1,06 400

400

6 100,0 2020 1800 16 БО 1e05

1890 1650 23 66 . 1.16

2020 1810 18 62 1,02

686

7 100.0 1870 1660 . 24 .. 68. 1.23 400

20 Пильнав диски.

400 нв квготавливавтся

1976-

1720 .1210

10 . 45 0.33 . .12 51 О 44

13 60 0,46 йввестная 8

Как видно из табл.3 мехайические свойства предложенной стали при температурах испытания 20 и

400оС находятся на уровне известной стали. а пластические характеристики - выше в 2-3 раза.

Применение пильных дисков из пред» ,ложенной стали позволило увеличить стойкость пил холодной резки при лО производстве сварных замкнутых профи-, лей на профилегибочном агрегате 2-8х х100-600 цеха гнутых профилей в

4-5 раз по сравнению со стойкостью

ДискОВ из Стали 65I (табЛа4) и пол» ке ностью отказаться от импортных пиль НЫХ ДИСКОВ °

0,80 0,70 0,30 0,015 0,020 0.025

998568

Таблица 4

Стойкость зубьев по числу резон

Наличие термообработки

Число зубьев

ММ пп

Материал диска сталь 65 Г

Материал диска предложенная сталь

228

304

30+K

346

526

127

49 О+Д

686

К вЂ” Диск снят из-эа окончания прокатки. Ресурс не выработан.

Д - Диск снят из-за его деформации полосой при неполадках системы управления приводом каретки пилы .

Ресурс не выработан. !

Примечание:

Использование предложенной стали 30 позволяет полностью отказаться от закупки импортных дисков и сократить время на их замену и переточку в среднем в 1,86 раза, тем самым сократить простой стана 2-8х100-600, сни- 35 эить себестоимость сварных замкнутых профилей и увеличить годовой объем производства.

Ожидаемый экономический эффект .составит 197600 руб.

Формула изобретения

1. Сталь, содержащая углерод, хром, марганец, ванадий, вольфрам, кремний. молибден, алюминий и железо, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью по45 вышения пластичности и ударной вяз,кости, она дополнительно содержит

:вольфрам, кальций и азот при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 0,40-0,48

Кремний 0,60-0.90

Составитель С.Деркачева

Техред Е.Харитончик Корректор Й.Король и -Ф

Редактор О.Половка

Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Заказ 1083/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4

1 480

2 480

3 480

4 480

5 360

6 360

7 360

Марганец 0,30-0,60

Хром 2,80-3. 50

Молибден 0,80-1,20

Ванадий 0,60-0,80

Алюминий 0 05-0,15

Вольфрам 0,60-1,00

Кальций 0,002-0,020

Азот 0,012-0,060

Железо Остальное

2. Сталь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что.отношение нитри= дообраэующих элементов к азоту составляет 10-100.

3. Сталь по п.1,о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что отношение кальция к сере составляет 0,1-8.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 173007, кл. С 22 С 38/24, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 522272, кл. С 22 С 38/46, 1975.