CS214088B1

CS214088B1 - Uhlíková ocel zejména pro energetická zařízení

Info

Publication number: CS214088B1
Application number: CS511280A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Bembenek; Vlastimil Brazdil; Vaclav Foldyna; Danuse Kappelova; Vladislav Popelar; Jaroslav Purmensky; Jiri Starek
Original assignee: Zdenek Bembenek; Vlastimil Brazdil; Vaclav Foldyna; Danuse Kappelova; Vladislav Popelar; Jaroslav Purmensky; Jiri Starek
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1982-04-09

Abstract

Vynález se týká problému kotlové a konstrukční ocele pro prostředí teplot do 400 až 450 °C v energetickém průmyslu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že uhlíková ocel zejména pro energetická zařízení obsahuje podle hmotnosti 0,13 až 0,21 X uhlíku, 0,5 až 1,0 % manganu, 0,17 až 0,37 X křemíku, nežádoucí prvky jako fosfor a siru do 0,04 X jednotlivě a jako chrom, nikl a měď do 0,25 X jednotlivě, dále prvky páté periodické soustavy prvků a to 0,02 až 0,09 X vanadu nebo 0,02 až 0,07 X niobu. Vedle oblasti energetiky pro předehříváky, varné systémy, ekonomizéry, lze oceli podle vynálezu využít pro svařované i bezešvé trubky, tak i pro plechy a pásy, profily, dráty apod.

Description

Vynález se týká kotlové a konstrukční oceli, pro prostředí teplot do 400 až 450 °C, v energetickém průmyslu.

Uhlíkové kotlové oceli pro práci za teplot do 400 až 450 *C jeou pro energetiku a další průmyslová odvětví vyráběny hromadným způsobem v sortimentu trubek, plechů, profilů· tyčí, výkovků, drátů, příp. dalších výrobků. Konstrukční a provozní únosnost je u těchto ocelí určována především hodnotami meze kluzu za normálních i zvýšených teplot, v některých případech hodnotami dlouhodobé pevnosti při tečení, plastickými vlastnostmi, odolnosti proti vlivu spalin a vnějšího pracovního prostředí,a dalšími faktory. Všeobecně jsou tyto oceli dosud vyráběny o hmotnostním složení 0»15 až 0*22 % uhlíku, 0,17 až 0,37 % křemíku, 0,50 až 0,80 % manganu, maz. 0,04 X fosforu, max. 0,04 X síry, max. 0,25 X Cr, max. 0,25 X niklu a max. 0,25 X mědi. V rozmezí poměrně nízkých hodnot meze pevnosti Ra = 353 až 549 MPa; odpovídající hodnoty meze kluzu jsou zaručovány v rozmezí Re ~ 177 až 284 MPa. Při teplotě 400 °C je ^R*min = 78 až 147 MPa, hodnoty meze pevnosti při točeni 6TPt/10⁴ např. 450 °C jsou uváděny 90 MPa.

S přihlédnutím*k ekonomickým a cenovým dostupnostem kotlových uhlíkových ocelí jevily so až donedávna všechny snahy o zvýšeni jejich užitných vlastnosti, např. klasickou úpravou jejich chemického složení, příp. tepelného zpracování, jako neefektivní a nereálné. Složitá světová surovinová a energetická situace nutí však i v této oblasti k vývoji nových progresivních a ekonomických oceli umožňujících sníženi tlouštěk a hmotnosti konstrukčních a energetických zařízeni, zvýšení jejich životnosti, použití jednoduchých uhlíkových oceli při vyšších provozních teplotách, např. jako náhradu nlzkolegovaných kotlových oceli. Všech ny tyto aspekty jsou při praktloké aplikaci doprovázeny úsporami kovu u výrobce i uživatele v posledním případě pak i úsporou legujících prvků, zejména ohromu, molybenu, přip. dalších Vedle technických a technologických parametrů je podmínkou uplatnění nových progresivních jakostí uhlíkových kotlových ocelí Jejich jednoduchá a snadno reprodukovatelná výroba, technologická zpracovatelnost, zaručená svařitelnost, rovnoměrnost vlastností za teplá i za studená a další požadavky.

Uvedený problém řeší uhlíková ocel zejména pro energetická zařízení, obsahujíc! podle hmotnosti 0,13 až 0,21 X uhlíku, 0,5 až 1,0 X manganu, 0,17 až 0,37 X křemíku, nežádoucí prvky jako fosfor a síru jednotlivě do 0,04 X a chrom, nikl a měň jednotlivě do 0,25 X, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel obsahuje prvky páté skupiny periodické soustavy prvků a to 0,02 až 0,09 X vanadu nebo 0,02 až 0,07 X niobu.

Uhlíková kotlová ocel podle vynálezu byla provozně ověřena výrobou na běžných hutnických ocelárenských i válcovsnských agregátech. Je charakteristická tim, že ke zvýšeni jejich užitných i komerčních vlastnosti bylo použito principu mikrolsgovánl a upravené technologie válcování, zejména finálního hutního výrobku. Nová kombinace chemického složení, včetnš přísady malých obsahů niobu nebo vanadu a technologie válcování, s přesnými podmínkami rozdělení deformací a teplot ohřevu i válcování nu jednotlivých výrobních agregátech, umožňuje dosažení vyšších hodnot meze kluzu, pevnosti, tažnosti, příznivější mikrostruktury a stability těchto vlastností do zvýšených pracovních teplot. U ocelí s alternativní mikrolegujícl přísadou vanadu lze vysokých vlastností dosáhnout ve stavu po válcování i po tepelném zpra214 088 cování, u ocelí s niobem lze podle tlouštky vývalků od tepelného zpracování upustit. Technologické vlastnosti, jako např. je tvařitelnost za studená, svařitelnost apod., rovněž převyšují u oceli podle vynálezu dosavadní úroveň kotlových i odpovídajících konstrukčních uhlíkových oceli. Při běžných způsobech, např. tažení trubek za studená, lze využít plošných deformací u této oceli až 40 %, při válcování za studená až 80 % i vyšších. Ocel vzhledem ke svému příznivému chemickému složeni vykazuje zaručenou svařitelnost při ručním i automatickém obloukovém svařování pod tavidlem indukčním, odporovém i kyslíkoacetylenovém svařování.

Jako příklad lze uvést některé výsledky získané při výrobě pásů, svařovaných i bezešvých trubek v hladkém i přesném provedení. Na provozních 5 a 50 t elektrických a Siemens Martinských ocelářských pecích byly vyrobeny ingoty, které byly po ošetření vyválcovány na bramy, kruhové Sochory, případně byly přímo válcovány na trubky. S využitím řízených podmínek válcování a ochlazování byly bramy vyválcovány na pás 430 x 2,8 mm, ve válcovnách bezešvých trubek velký Mannesman, malý Mannesman a Stiefel byla pak vsázka za tepla vyválcčvána na trubky fi 320 x 20 a fi 108 x 12 mm. Tažením za studená byly vyrobeny trubky 0 38 x 2,0 mm.

Příklady hmotnostního složení oceli podle vynálezu

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	V	Nb
Ocel 1	0,15	0,35	0,90	0,018	0,012	0,06	0,02	0,03	0,08	-
Ocel 2	0,14	0,35	0,94	0,011	0,014	0,14	0,12	0,07	0.08	-
Ocel 3	0,15	0,29	0,91	0,012	0,007	0,09	0,03	0,03	-	0,04

Podmínky válcování za tepla je vhodné stanovit a přihlédnutím k chemickému složení ocelí, charakteru válcovacích tratí, charakteru vývalků i cílovým mechanickým vlastnostem. Rozhodujícími veličinami jsou v daném případě teploty ohřevu vsádky 1220 až 1250 °C, rozdělení celkové deformace do vysokoteplotní.oblasti v rozmezí teplot 1220 až 1130 °C a nízkoteplotní oblasti v rozmezí 1100 až Ar<j~ 835 °C, doby prodlevy mezi oběma deformačními oblast mi 20 až 70 sec, doválcovaci podmínky nad Ar₃, včetně rychlosti přechodu teplot v oblasti bodu Ar^ 2 až 5 °C.s~^ v závislosti na tlouštce stěny válcované trubky. Výsledné mechanické vlastnosti vybraného sortimentu hutních výrobků z oceli podle vynálezu jsou uvedeny v následující tabulce I.

214 088

Tab. I. Mechanické vlastnosti vybraného sortimentu hutních výrobků z oceli podle vynálezu za normální teploty

Výrobek Pásy	Rozměr /mm/ 430 x 2,8	Min. mechanické vlastnosti
po řízeném válcování		po normalizačním	žíhání
Re	Rm	A5	KCV	KCU	Re	Rm	A5	KCV	KCU
Mť 442,5	a ssssss 550,3	% 29,6	J/o	m^a	MPi	K	% BSSSS	J/« ssssss:	>«²
svař. trubky	0 32 x 2,8	564,0	592,0	25,5	-	-	399,0	509,5	33,4	-	-
bezešvé trubky hladké	0 324 x 20	368,8	505,4	29,2	130,0	158,0	373,0	508,0	35,7	204,8	204,9
0 108 x 12	382,6	531,6	29,8	179,5	198,6	398,0	589,0	35,4	215,8	199,3
bezešvé trubky přesné	0 38,5x 2,0						357,0 SSSS3SS	501,0	35,3 BSSSS		ÍSSSS8S
ocel 12025		320,0	440- 600	23,0	60,0	80,0	320,0	440- 600	23,0	60,0	80,0

Stanovené hodnoty meze kluzu za tepla a meze pevnosti při tečení za 10* hod. jsou uvedeny v následující tabulce:

Tab. II.

°C / MPa	200	300 S35SBS3	350	400	450	500	525
tlouftika 12 mm □ a	357	304	271	246	224
tloušťka 20 mm	335	282	244	232	216
tfTPt . 10⁴				226	155	⁸⁰	65

Mechanické, plastické, technologické a komplex dalších vlastností oceli podle vynále zu naznačují hospodárnost a technický přínos jejího využiti. Přitom vedle oblasti energetiky, tj. ekonomiséry, přodshříváky, varné systémy apod. se ocel uplatní i u výrobků a konstrukci, kdo při zachování úrovní výrobních a pořizovacích nákladů jo vyžadováno zvýše ní hodnot meze kluzu, resp. pevnosti, při zvýšených hodnotách plasticity, resp. vrubové houževnatosti, odolnosti proti křehkému porušení, dynamickému namáhání a další. Lze ji úspéšné využít při racionální výrobě bezešvých i svařovaných trubek v přesném provedeni i ve stavu po řízeném válcování za tepla nebo tepelném zpracování, stejně tak i pro plochy pásy, profily, drát, příp. i další hutní sortiment kotlových a konstrukčních ocelí. Sorti ment hutních výrobků z ní vyrobený může být použit přímo ve stavu po řízeném válcováni a ochlazování nebo ve stavu po tepelném zpracování. Ocel lze využít k výrobě hutního sortimentu, zejména hladkých i přesných bezešvých trubek o průměrech 4 až 400 mm a svařovaných trubek v celém běžném rozsahu průměrů dle technologických možností výrobních agregátů. Tloušťka stěn trubek, pásů, plechů, drátů a profilů je využitelná v rozmezí do 50 mm.

214 088

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Uhlíková ocel zejména pro energetická zařízení, obsahující podle hmotnosti 0,13 až 0,21 % uhlíku, 0,5 až 1,0 % manganu, 0,17 až 0,37 % křemíku, nežádoucí prvky jaké fosfor, síru do 0,04 X jednotlivé a jako chrom, nikl a měď do 0,25 % jednotlivě, vyznačená tím, že dále obsahuje prvky páté skupiny periodické soustavy prvků a to 0,02 až 0,09 % vanadu nebo 0,02 až 0,07 % niobu.