PL178756B1

PL178756B1 - Low-alloy aluminium-free steel of increased strength

Info

Publication number: PL178756B1
Application number: PL96312548A
Authority: PL
Inventors: Tadeusz Bołd; Artur Żak; Bogdan Garbarz; Roman Kuziak; Ryszard Ogrodnik; Ryszard Giemza; Andrzej Mańko; Zdzisław Zapart; Kazimierz Ochab; Kazimierz Sąda; Henryk Bartos; Roman Blaśnik
Original assignee: Inst Metallurgii Zeleza Imeni
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 2000-06-30
Also published as: PL312548A1

Abstract

Niskostopowa stal konstrukcyjna uspokojona zawierająca wagowo 0,10 do 0,20% węgla, 1,20 do 2,20% manganu, 0,25 do 0,55% krzemu, max 0,040% fosforu, max 0,040% siarki. 0,0070 do 0,0150% azotu, max 0,20% niklu, max 0,20% chromu, max 0,30% miedzi, max 0,10% molibdenu, znamienna tym, że zawiera wanad w ilości 0,06 do 0,20% oraz ograniczoną do max 0,01% ilość glinu całkowitego.Low-alloy structural steel, calmed, containing 0.10 to 0.20% by weight of carbon, 1.20 to 2.20% manganese, 0.25 to 0.55% silicon, max 0.040% phosphorus, max 0.040% sulfur. 0.0070 to 0.0150% nitrogen, max 0.20% nickel, max 0.20% chromium, max 0.30% copper, max 0.10% molybdenum, characterized in that it contains vanadium in an amount of 0.06 to 0.20% and an amount limited to a maximum of 0.01% total aluminum.

Description

Przedmiotem wynalazku jest niskostopowa stal konstrukcyjna, spawalna nadająca się do odlewania metodą ciągłego odlewania, a w szczególności do odlewania odkrytym strumieniem. Stal stanowiąca przedmiot wynalazku przeznaczonajest zwłaszcza na pręty, kształtowniki i blachy, satosowane w stanie po walcowaniu na gorąco.The subject of the invention is a low-alloy, weldable structural steel suitable for casting by continuous casting, and in particular for open beam casting. The steel constituting the subject of the invention is intended, in particular, for bars, sections and sheets, which are used in the condition after hot rolling.

Znane dotychczas uspokojone stale mikroskopowe zawierają oprócz mikrododatków, w postaci pierwiastków silnie azotko- i węglikotwórczych, takich jak Ti, Nb i/lub V, dodatek glinu w ilości minimum 0,02% (jak.na przykład według polskiego patentu nr 108579.The previously known calmed microscopic steels contain, in addition to micro-additives, in the form of highly nitride and carbide-forming elements such as Ti, Nb and / or V, an addition of aluminum in an amount of at least 0.02% (e.g. according to Polish patent No. 108579.

W stalach konstrukcyjnych dodatek glinu w ilości minimum 0,02% Al metalicznego stosowany jest dla ograniczenia rozrostu ziarna austenitu w czasie zabiegów obróbki cieplnej oraz obniżenia skłonności stali do niskotemperaturowego starzenia po zgniocie.In structural steels, the addition of aluminum in the amount of at least 0.02% of metallic Al is used to limit the growth of austenite grain during heat treatment and to reduce the tendency of steel to low-temperature aging after cold work.

Glin w procesie stalowniczym stosowany jest jako podstawowy dodatek odtleniający kąpiel stalową. W warunkach ciągłego odlewania stali, a zwłaszcza odkrytym strumieniem, następuje wtórne natlenienie stali i utlenienie pierwiastków o dużym powinowactwie do tlenu, w tym glinu. Powstałe cząstki A1₂O₃ osadzają się na ścianach wylewów powodując ich szybkie zarastanie. W efekcie następuje zmniejszenie przepływu stali lub nawet zatkanie wylewu. Pogarsza to jakość wlewków ciągłych i zwiększa ryzyko wystąpienia zakłóceń w przebiegu odlewania.In the steelmaking process, aluminum is used as the basic additive to deoxidize the steel bath. Under the conditions of continuous casting of steel, especially with the exposed stream, re-oxygenation of the steel and oxidation of elements with high affinity for oxygen, including aluminum, occurs. The formed A1 ₂ O ₃ particles settle on the walls of the nozzles, causing them to grow quickly. As a result, the flow of steel is reduced or the nozzle is even blocked. This degrades the quality of the continuous billets and increases the risk of disturbances in the pouring process.

Niskostopowa stal konstrukcyjna uspokojona według wynalazku zawiera w procentach wagowych: 0,10 do 0,20% węgla. 1,20 do 2.20% manganu, 0,25 do 0,55% krzemu, max 0,040% siarki, O,0070 do 0,0150% azotu, max 0,20% niklu, max 0,20% chromu, max 0,30% miedzi, max 0,10% molibdenu , a charakteryzuje się tym, że zawiera wanad w ilości 0,06 do 0,20 i ograniczoną do max 0,01% ilość glinu całkowitego.The low alloyed structural steel according to the invention contains in percent by weight: 0.10 to 0.20% carbon. 1.20 to 2.20% manganese, 0.25 to 0.55% silicon, max 0.040% sulfur, 0.0070 to 0.0150% nitrogen, max 0.20% nickel, max 0.20% chromium, max 0, 30% copper, max 0.10% molybdenum, characterized by the fact that it contains vanadium in the amount of 0.06 to 0.20 and the amount of total aluminum limited to a maximum of 0.01%.

W stalach niskostopowych zawierających wanad, korzystny zespół własności mechanicznych obejmujący wysokąwytrzymałość i dużąplastyczność, jest wynikiem zarówno rozdrobnienia struktury ferrytyczno-per1itycsnej, przez hamowanie rozrostu ziarna austenitu na różnych etapach procesu technologicznego, j ak i umocnienia ferrytu, za pomocącząstek węglikoazotków wanadu V (C, N). Wielkość składowej umocnienia wydzieleniowego zależy od szeregu czynników, od których zależą cechy morfologicznych V (C, N) i udział objętościowy tych związków w stali. Czynniki te zależą od zawartości węgla, azotu wanadu i glinu w stali. W przypadku zbyt dużej zawartości glinu w stali istnieje możliwość związania azotu w A1N, co powoduje zmniejszenie udziału objętościowego węglikoazotka wanadu, a w konsekwencji obniżenie wielkości umocnienia wydzieleniowego.In low-alloy steels containing vanadium, the favorable set of mechanical properties, including high strength and high plasticity, is the result of both the fragmentation of the ferritic-peritic structure, by inhibiting the growth of austenite grain at various stages of the technological process, as well as ferrite strengthening with the use of vanadium carbonitrides V (C, N ). The size of the precipitation hardening component depends on a number of factors on which the morphological features V (C, N) and the volume fraction of these compounds in the steel depend. These factors depend on the carbon, nitrogen, vanadium and aluminum content of the steel. In the case of too high aluminum content in steel, there is a possibility of binding nitrogen in AlN, which reduces the volume fraction of vanadium carbonitride, and consequently reduces the precipitation hardening.

Ponadto, w stalach w których zastosowano mikrododatek wanadu, dodatek glinu nie musi być stosowany w celu obniżenia skłonności do starzenia, ponieważ funkcję tę spełnia wanad wiążący azot. Ograniczenie zawartości glinu do max. 0,01% Al_calk . umożliwia uzyskanie wartości składowej umocnienia wydzieleniowego w zakresie 100-140 MPa, przy zawartościach azotu 0,0070 do 0,0150% i wanadu 0,06 do 0,20%.Moreover, in steels where the vanadium micro-additive is used, the addition of aluminum need not be used to reduce the aging tendency, since this function is performed by nitrogen-fixing vanadium. Limiting the aluminum content to max. 0.01% Al _cal . makes it possible to obtain the value of the precipitation hardening component in the range of 100-140 MPa, with nitrogen contents of 0.0070 to 0.0150% and of vanadium 0.06 to 0.20%.

Wykorzystując przedstawione zależności zaprojektowano skład chemiczny uspokojonej stali konstrukcyjnej niskostopowej z dodatkiem wanadu i o ograniczonej do max 0,01 % zawarto178 756 ści glinu całkowitego, pozwalający na odlewanie stali w urządzeniach do ciągłego odlewania oraz uzyskanie wyrobów w stanie, po regulowanym walcowaniu na gorąco, posiadających granicę plastyczności Re powyżej 500 MPa i wydłużenie A₅ powyżej 25% oraz nie wykazujących skłonności do starzenia po zgniocie. Ponadto, ze względu na ograniczoną zawartość węgla do 0,20% oraz wartości równoważnika węgla C_E do 0,52%, stal charakteryzuje się dobrąspawalnością.Using the presented dependencies, the chemical composition of a calmed low-alloy structural steel with the addition of vanadium and limited to a maximum of 0.01% of total aluminum content was designed, allowing for the casting of steel in continuous casting machines and obtaining products in the condition, after controlled hot rolling, with the limit of plasticity Re above 500 MPa and elongation A ₅ above 25% and showing no tendency to aging after crushing. Moreover, due to the limited carbon content to 0.20% and the carbon equivalent value C _E to 0.52%, the steel is characterized by good weldability.

PrzykładExample

Niskostopowa stal konstrukcyjna uspokojona zawierająca w procentach wagowych 0,18% węgla, 1,30% manganu, 0,35% krzemu, 0,020% fosforu Ο,θ24% siarki, 0,11 % chromu, 0,06% niklu, 0,02% molibdenu, 0,15% miedzi, 0,08% wanadu, 0,0090% azotu, 0,006% glinu całkowitego, odlana we wlewki ciągłe kwadrat 140 mm po przewalcowaniu na pręty w zakresie średnic od 8 do 16 mm, w stanie po walcowaniu na gorąco i chłodzeniu w spokojnym powietrzu wykazuje:Low-alloyed structural steel containing in weight percent 0.18% carbon, 1.30% manganese, 0.35% silicon, 0.020% phosphorus Ο, θ24% sulfur, 0.11% chromium, 0.06% nickel, 0.02 % molybdenum, 0.15% copper, 0.08% vanadium, 0.0090% nitrogen, 0.006% total aluminum, cast in continuous ingots, square 140 mm after rolling into bars in the diameter range from 8 to 16 mm, as rolled when hot and cooled in still air, shows:

- granicę plastyczności Re, MPa min. 500- yield strength Re, MPa min. 500

- granicę wytrzymałości, Rm, MPa min. 650- strength limit, Rm, MPa min. 650

- wydłużenie A₅, % min. 25- elongation A ₅ ,% min. 25

- wydłużenie Aj o, % min. 20- Aj elongation by,% min. twenty

- wydłużenie Z, % min. 65- elongation Z,% min. 65

178 756178 756

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Low-alloy structural steel, calmed, containing 0.10 to 0.20% by weight of carbon,

1.20 to 2.20% manganese, 0.25 to 0.55% silicon, max 0.040% phosphorus, max 0.040% sulfur. 0.0070 to 0.0150% nitrogen, max 0.20% nickel, max 0.20% chromium, max 0.30% copper, max 0.10% molybdenum, characterized in that it contains vanadium in an amount of 0.06 to 0.20% and the amount of total aluminum limited to a maximum of 0.01%.