CS196683B1

CS196683B1 - A method of preventing crack formation in weldable structural steel blanks

Info

Publication number: CS196683B1
Application number: CS107577A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kaderavek; Miroslav Sicha; Bretislav Bartek
Original assignee: Zdenek Kaderavek; Miroslav Sicha; Bretislav Bartek
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1980-03-31

Abstract

Vynález se týká způsobu zamezování vzniku trhlin v polotovarech z konstrukčních svařitelných ocelí při tváření ingotů na polotovary za tepla, zejména při jejich válcování na konečný tvarThe invention relates to a method of preventing the formation of cracks in semi-finished products made of weldable structural steels during hot forming of ingots into semi-finished products, in particular during their rolling to the final shape.

Description

Vynález se týká způsobu zamezování vzniku trhlin v polotovarech z konstrukčních svařitelných ocelí při tváření ingotů na polotovary za tepla, zejména při jejich válcování na konečný tvar.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for preventing cracks in structural weldable steel blanks when forming ingots into hot blanks, in particular by rolling them into the final shape.

Svařitelné konstrukční oceli o vyšších pevnostech umožňují dosáhnout snížení hmotnosti ocelových konstrukcí a tím úsporu kovu. Zvýšení pevnostních vlastností se u těchto ocelí dosahuje zejména slitinovými prvky, především manganem a křemíkem.Weldable structural steels of higher strengths allow to reduce the weight of steel structures and thus save metal. The increase in strength properties of these steels is achieved, in particular, by alloy elements, in particular manganese and silicon.

S ohledem na požadavek svařitelnosti nelze pevnost těchto ocelí zvyšovat uhlíkem, jehož obsah proto nepřekračuje 0,22 % hmot. U těchto svařitelných konstrukčních ocelí je současně vyžadována vysoká plasticita, vyjádřená nejčastěji tažností a kontrakcí na zkoušce tahem nebo vrubovou houževnatostí, stanovenou na tyči s ostrým nebo kulatým vrubem za teploty normální, nebo za teplot snížených. Hlavními důvody požadavků plasticity je svařitelnost, dále odolnost těchto svařitelných konstrukčních ocelí proti křehkému lomu a bezpečnost provozu za snížených teplot. Základní podmínkou pro dosažení vyhovujících hodnot plasticity je jemnozrnnost oceli, která se dosahuje přísadou hliníku, dále řízeným válcováním, popřípadě normalizačním žíháním hotového výrobku.Due to the weldability requirement, the strength of these steels cannot be increased by carbon, the content of which therefore does not exceed 0.22% by weight. At the same time, these weldable structural steels require high plasticity, most often expressed by elongation and contraction in the tensile test or notch toughness, determined on a bar with a sharp or round notch at normal or reduced temperatures. The main reasons for the plasticity requirements are weldability, the resistance of these weldable structural steels to brittle fracture, and the safety of operation at reduced temperatures. The basic condition for achieving satisfactory plasticity values is the fine-grained steel, which is achieved by the addition of aluminum, further controlled rolling or normalization annealing of the finished product.

Značnou nevýhodou svařitelných konstrukčních ocelí se zvýšenými pevnostními vlastnostmi,, jejichž jemnozrnnost je dosahována hliníkem, je vznik trhlin při tváření ingotů z těchto ocelí na před války. Trhliny se nejčastěji vyskytují při válcování těžkých bramových ingotů, jsou-li zpracovávány běžnými výrobními postupy, tj. za doby chladnutí ingotů na volném vzduchu od jejich odlití do okamžiku nasazení k ohřevu do hlubinné pece co nejkratší a teplota ohřevu co nejvyšší. Trhliny na povrchu bram mají ponejvíce radiální směr a jsou na širší ploše bram uspořádány do oválu. Množství trhlin je tím větší, čím větší je obsah rozptýleného hliníku v oceli. Obvykle jsou značně hluboké a proto je nelze ve výrobě odstranit čistěním a způsobují tak značné ekonomické ztráty ve výrobě.A considerable disadvantage of weldable structural steels with increased strength properties, the fineness of which is achieved by aluminum, is the formation of cracks during the preforming of the ingots of these steels. Cracks are most often found when rolling heavy slab ingots when processed by conventional manufacturing processes, i.e., while cooling the ingots in the open air from casting to the time of deployment for heating in a deep hearth furnace, and the heating temperature as high as possible. Cracks on the slab surface have a mostly radial direction and are arranged in an oval over a wider slab surface. The greater the amount of scattered aluminum in the steel, the greater the crack rate. They are usually very deep and therefore cannot be removed in production by cleaning, causing considerable economic losses in production.

Vzniku trhlin v polotovarech při tváření svařitelných konstrukčních ocelí za tepla o chemickém složení uhlík od 0,08 do 0,22 % hmot., mangan od 0,4 do 2 % hmot., křemík od 0,15 do 1 % hmot., hliník od 0,015 do 0,10 % hmot., popřípadě s obsahem mikrolegur titanu od 0,02 do 0,10 % hmot., niobu od 0,02 do 0,10 % hmot. a vanadu od 0,02 do 0,10 % hmot. jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci, se zamezí způsobem podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vzniku trhlin se zamezí dodržením hranice dusíku v oceli bez mikrolegur od stopy do 0,004 % hmot., nebo dodržením obsahu dusíku od stopy do 0,005 % hmot. v oceli s mikrolegurami s maximálním obsahemFormation of cracks in semi-finished products during hot forming of weldable structural steels with chemical composition carbon from 0.08 to 0.22% by weight, manganese from 0.4 to 2% by weight, silicon from 0.15 to 1% by weight, aluminum from 0.015 to 0.10 wt.%, optionally with a titanium microlegur content of from 0.02 to 0.10 wt.%, niobium from 0.02 to 0.10 wt. and vanadium from 0.02 to 0.10 wt. individually or in combination with each other, is avoided by the method of the invention. The invention is based on the fact that the formation of cracks is prevented by keeping the nitrogen limit in the microlegeless steel from trace to 0.004% by weight or by maintaining the nitrogen content from trace to 0.005% by weight. in steel with microlegures of maximum content

198683 manganu do 1,3 % hmot., nebo se ingoty ochlazují na vzduchu před jejich sázením do ohřívácích hlubinných pecí u ingotů o hmotnosti do 7 t po dobu od 4 hodin až do vychladnutí a u ingotů o hmotnosti nad 7 t po dobu od 5 hodin až do vychladnutí s obsahem dusíku v oceli od 0,0041 % do 0,012 % hmot., popřípadě s obsahem dusíku v závislosti na obsahu hliníku podle vztahu:198683 of manganese up to 1,3% by weight, or the ingots are cooled in the air before being planted in a heating deep-hearth furnace for ingots weighing up to 7 tonnes for 4 hours until cooling and for ingots weighing over 7 tonnes for 5 hours up to cooling with a nitrogen content in the steel of 0.0041% to 0.012% by weight, optionally with a nitrogen content depending on the aluminum content according to the formula:

%N ζ 0,0079 - (0,09 . % Al) nebo ochlazováním ingotů na vzduchu po stejnou dobu podle jejich hmotnosti, obsahující niikrolegury do 0,05 % hmot. a manganu nad 1,3 % hmot. a dusík od 0,0051 % do 0,012 % hmot.% N ζ 0.0079 - (0.09.% Al) or by cooling the ingots in air for the same time according to their weight, containing niicrolegures up to 0.05% by weight. and manganese over 1.3 wt. and nitrogen from 0.0051% to 0.012% by weight.

a u ingotů o hmotnosti nad 7 t po dobu od 5 hodin do vychladnutí.and for ingots weighing more than 7 tonnes for a period of from 5 hours to cooling.

Stejné doby ochlazování ingotů je nutno použít u konstrukční svařitelné oceli, obsahující mikrolegury do 0,05 % hmot., mangan nad 1,3 % hmot. a dusík od 0,0051 % a do 0,012 % hmot.The same cooling times of ingots must be used for structural weldable steel containing microlegures up to 0.05% by weight, manganese above 1.3% by weight. and nitrogen from 0.0051% to 0.012% by weight.

Dále je možno vzniku trhlin v konstrukční svařitelné oceli zamezit obsahem mikrolegur nad 0,05 % hmot. a to v případě, že ocel obsahuje nadFurthermore, the formation of cracks in the weldable structural steel can be prevented by a content of microlegures above 0.05% by weight. in case the steel contains over

1,3 % hmot. manganu a dusíku od 0,0051 % do 0,012 % hmot.1.3 wt. % manganese and nitrogen from 0.0051% to 0.012% by weight;

Tato technologie byla provozně odzkoušena a jako příklad se uvádí:This technology has been operationally tested and as an example:

Ocel Steel C C Chemické složení oceli v % hmot. Chemical composition of steel in% wt. Mikrolegury Mikrolegury Mn Mn Si Si P P S WITH Al Al N N Ti Ti v in Nb Nb A AND 0,16 0.16 1,22 1,22 0,37 0.37 0,030 0.030 0,015 0.015 0,045 0,045 0,006 0.006 — - - - — - B (B) 0,20 0.20 1,33 1.33 0,45 0.45 0,026 0,026 0,019 0.019 0,073 0,073 0,007 0.007 - - — - — -

anebo obsahem mikrolegur nad 0,05 % hmot., v případě obsahu manganu v oceli nad 1,3 % hmot. a dusíku od 0,0051 % do 0,012 % hmot.or a content of microlegures above 0.05% by weight, in the case of a manganese content of steel above 1.3% by weight. and nitrogen from 0.0051% to 0.012% by weight.

Zamezení vzniku trhlin v polotovarech z konstrukčních svařitelných ocelí se podle vynálezu dosáhne tím, že v oceli bez mikrolegur nepřekročí množství dusíku hranici 0,004 % hmot., nebo v oceli s mikrolegurami hranici 0,005 % hmot. při obsahu manganu v oceli do 1,3 % hmot. U konstrukčních svařitelných ocelí, obsahujících množství dusíku od 0,0041 % do 0,012 % hmot., nebo u ocelí, u nichž je obsah dusíku dán závislostí na hliníku podle vztahu:According to the invention, cracking in structural weldable steel blanks is prevented by not exceeding 0.004% by weight of nitrogen without microlegures or 0.005% by weight of steel with microlegures. with a manganese content of up to 1.3 wt. For structural weldable steels containing a nitrogen content of 0,0041% to 0,012% by weight or for steels for which the nitrogen content is given by dependence on aluminum according to the formula:

% N ζ 0,0079 - (0,09 . % Al) kde N značí % dusíku a Al % hliníku se zamezí vzniku trhlin v polotovarech ochlazováním ingotů na vzduchu před jejich sázením do ohřívacích hlubinných pecí a to u ingotů o hmotnosti do 7 t po dobu od 4 hodin do vychladnutí% N ζ 0.0079 - (0.09.% Al) where N denotes% nitrogen and Al% aluminum prevents cracks in semi-finished products by cooling ingots in air before setting them into deep-hearth furnaces for ingots weighing up to 7 t for 4 hours to cool down

Z ocelí o těchto chemických složeních byly odlity ingoty o hmotnosti 7 t a bylo dosaženo těchto výsledků.Ingots weighing 7 t were cast from steels of these chemical compositions and the following results were achieved.

Ingoty z ocele A, které byly ochlazovány před jejich sázením do hlubinných ohřívacích pecí po dobu 2 hodin 40 min., vykazovaly po převálcování trhliny a ingoty z téže ocele, které byly ochlazovány na vzduchu před jejich sázením do hlubinných ohřívacích pecí po dobu 6 hodin, nevykazovaly po jejich převálcování žádné trhliny.Steel A ingots that had been cooled for 2 hours 40 min before being planted in deep-hearth furnaces showed cracks and ingots of the same steel that had been cooled in the air before being planted in deep-hearth furnaces for 6 hours, they did not show any cracks after rolling.

Obdobně tomu bylo u ingotů z ocele B. Ingoty z této oceli, které byly ochlazovány na vzduchu před jejich sázením do hlubinných ohřívacích pecí po dobu 2 hodin 10 min., vykazovaly po převálcování trhliny a ingoty z téže oceli, které byly ochlazovány na vzduchu před jejich sázením do hlubinných ohřívacích pecí po dobu 5 hodin 35 min., nevykazovaly žádné trhliny.Similarly, ingot B steel ingots, which were cooled in the air before being planted in deep-hearth furnaces for 2 hours 10 min, showed cracks and the same steel ingots that had been cooled in the air before being rolled. planting them in deep-fired furnaces for 5 hours 35 min. showed no cracks.

Claims

CLAIMS 1. A method of preventing crack formation in structural weldable steel blanks in hot forming of ingots with a chemical composition of carbon from 0.08 to 0.22% by weight, manganese from 0.4 to 2% by weight, silicon from 0, 15 to 1 wt.%, Aluminum from 0.015 to 0.10 wt.%, Optionally with titanium microlegur content from 0.02 to 0.10 wt.%, Niobium from 0.02 to 0.10 wt. and vanadium from 0.02 to 0.10% by weight, singly or in combination, characterized in that the limit of nitrogen content in the microlegure free steel is from trace to 0.004% by weight. or a nitrogen content of from trace to 0.005% by weight is maintained. in steels with microlegures with a maximum manganese content of up to 1,3% by weight, or the ingots are cooled in air before being planted in heating deep-hearth furnaces for ingots of up to 7 t for a period of 4 hours until cooling and ingots of more than 7 t from 5 hours to cooling with nitrogen content in the steel

OF THE INVENTION from 0.0041% to 0.012% by weight, or by cooling the ingots in air for the same time according to their weight, containing microlegures up to 0.05% by weight. and manganese over 1.3 wt. and nitrogen from 0.0051% to 0.012% by weight. or microlegur contents above 0.05 wt. in the case of a manganese content in the steel above 1.3% by weight; and nitrogen from 0.0051% to 0.012% by weight.

2. Method for preventing crack formation in structural weldable steel blanks according to item 1, by cooling the ingots in air prior to setting them in heating deep-hearth furnaces for ingots weighing up to 7 t over a period of 4 hours until cooling and ingots weighing over 7 t up from 5 hours to cooling, characterized in that the ingots contain nitrogen and aluminum in dependence on the following formula:

% N ζ 0.0079 - (0.09.% Al).