RU2237102C2 - Fire-resistant steel - Google Patents

Fire-resistant steel Download PDF

Info

Publication number
RU2237102C2
RU2237102C2 RU2002110727/02A RU2002110727A RU2237102C2 RU 2237102 C2 RU2237102 C2 RU 2237102C2 RU 2002110727/02 A RU2002110727/02 A RU 2002110727/02A RU 2002110727 A RU2002110727 A RU 2002110727A RU 2237102 C2 RU2237102 C2 RU 2237102C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
niobium
molybdenum
resistant steel
nickel
Prior art date
Application number
RU2002110727/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002110727A (en
Inventor
А.М. Корчагин (RU)
А.М. Корчагин
Э.Ю. Колпишон (RU)
Э.Ю. Колпишон
гин В.Р. Сул (RU)
В.Р. Сулягин
Ю.М. Батов (RU)
Ю.М. Батов
Е.Ф. Зорькин (RU)
Е.Ф. Зорькин
Ю.В. Соболев (RU)
Ю.В. Соболев
В.С. Дуб (RU)
В.С. Дуб
В.П. Рабинович (RU)
В.П. Рабинович
П.А. Ломакин (RU)
П.А. Ломакин
Л.Ю. Гордюк (RU)
Л.Ю. Гордюк
Т.А. Чижик (RU)
Т.А. Чижик
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ижорские заводы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ижорские заводы" filed Critical Открытое акционерное общество "Ижорские заводы"
Priority to RU2002110727/02A priority Critical patent/RU2237102C2/en
Publication of RU2002110727A publication Critical patent/RU2002110727A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237102C2 publication Critical patent/RU2237102C2/en

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular fire-resistant steel for production of discs and rotors for gas- and steam-driven turbines.
SUBSTANCE: claimed steel contains (mass.%) carbon 0.08-0.13; chromium 11.0-13.0; molybdenum 1.5-1.75; nickel 2.0-3.1; vanadium 0.2-0.38; silicium 0.03-0.1; manganese 0.05-0.1; based not more than 0.02; nitrogen 0.01-0.1; niobium 0.05-0.09; optionally cerium; and balance iron; with the proviso that [chromium+molybdenum+niobium+vanadium]-[1,5 nickel+30(carbon+nitrogen)] = 4.2+6.7, and content of either phosphorus and oxygen is not more than 0.05. Said steel exhibits increased toughness and failure viscosity at temperature from -600C to +200C, as well as improved short-tine, long-time and cyclical strength at temperature from 200C to 5000C.
EFFECT: fire-resistant steel of excellent physical characteristics.
3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству жаропрочных сталей и может быть использовано в энергомашиностроении для производства дисков и роторов газовых и паровых турбин.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of heat-resistant steels and can be used in power engineering for the production of disks and rotors of gas and steam turbines.

Известна сталь по авт. св. СССР № 872592, опубликованному 15.10.1981 г., С 22 С 38/48, принятая в качестве прототипа. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Steel is known for auth. St. USSR No. 872592, published October 15, 1981, C 22 C 38/48, adopted as a prototype. Steel contains components in the following ratio, wt.%:

Углерод 0,11-0,15Carbon 0.11-0.15

Кремний 0,9-1,2Silicon 0.9-1.2

Марганец 0,2-0,6Manganese 0.2-0.6

Хром 11,0-13,0Chrome 11.0-13.0

Никель 1,6 - 2,2Nickel 1.6 - 2.2

Молибден 1,2 -1,5Molybdenum 1.2 -1.5

Ниобий 0,2-0,5Niobium 0.2-0.5

Азот 0,02-0,05Nitrogen 0.02-0.05

Алюминий 0,2 -0,4Aluminum 0.2 -0.4

Церий 0,2-0,3Cerium 0.2-0.3

Железо ОстальноеIron Else

Задачей изобретения является повышение ударной вязкости и вязкости разрушения при t = (-60) – (+20)°С кратковременной, длительной и циклической прочности при t=20...500°С.The objective of the invention is to increase the impact strength and fracture toughness at t = (-60) - (+20) ° C short-term, long-term and cyclic strength at t = 20 ... 500 ° C.

Задача достигается тем, что жаропрочная сталь, содержащая углерод, хром, молибден, никель, кремний, марганец, алюминий, ниобий, азот и железо, дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:The task is achieved in that the heat-resistant steel containing carbon, chromium, molybdenum, nickel, silicon, manganese, aluminum, niobium, nitrogen and iron, additionally contains vanadium in the following ratio, wt.%:

Углерод 0,08-0,13Carbon 0.08-0.13

Хром 11,0-13,0Chrome 11.0-13.0

Молибден 1,5-1,75Molybdenum 1.5-1.75

Никель 2,0-3,1Nickel 2.0-3.1

Ванадий 0,2-0,38Vanadium 0.2-0.38

Кремний 0,03-0,1Silicon 0.03-0.1

Марганец 0,05-0,1Manganese 0.05-0.1

Алюминий Не более 0,02Aluminum Not more than 0.02

Азот 0,01-0,1Nitrogen 0.01-0.1

Ниобий 0,05-0,09Niobium 0.05-0.09

Железо ОстальноеIron Else

при выполнении следующего соотношения:when performing the following ratio:

[хром + молибден + ниобий + ванадий] - [1,5 никель + 30 (углерод + азот)] = 4,2-6,7.[chromium + molybdenum + niobium + vanadium] - [1.5 nickel + 30 (carbon + nitrogen)] = 4.2-6.7.

Также жаропрочная сталь отличается тем, что она дополнительно содержит церий в количестве до 0,05 мас.%. В ней лимитировано содержание серы, фосфора и кислорода величиной не более 0,005 мас.% каждого.Also, heat-resistant steel is characterized in that it additionally contains cerium in an amount of up to 0.05 wt.%. In it, the content of sulfur, phosphorus and oxygen is limited to no more than 0.005 wt.% Each.

Содержание Si<0,05...0,07%, при этом содержание Si=10[0], которое является технологически необходимым для связывания О и S в округлые неметаллические включения в процессе кристаллизации стали.The Si content is <0.05 ... 0.07%, while the Si content is 10 [0], which is technologically necessary for the binding of O and S into rounded non-metallic inclusions during the crystallization of steel.

Желаемое содержание Мn <0,05 - 0,10%, причем содержание Мn≅15[S] является технологически необходимым для связывания О и S в округлые неметаллические включения в процессе кристаллизации стали. Церий вводится в случае выплавки в открытых агрегатах с целью регулирования распределения включений и связывания водорода.The desired Mn content is <0.05 - 0.10%, and the Mn≅15 [S] content is technologically necessary for the binding of O and S to rounded non-metallic inclusions during the crystallization of steel. Cerium is introduced in the case of smelting in open aggregates in order to control the distribution of inclusions and the binding of hydrogen.

Содержание S, О, Р не должно превышать 0,005% каждого, во избежание образования большего количества включений и накопления поверхностно-активных элементов на границах литого и аустенитного рекристаллизованного зерна.The content of S, O, P should not exceed 0.005% of each, in order to avoid the formation of more inclusions and the accumulation of surface-active elements at the boundaries of cast and austenitic recrystallized grains.

Содержание алюминия не должно превышать 0,02%, чтобы обеспечить оптимальный состав оксидных включений.The aluminum content should not exceed 0.02% to ensure the optimal composition of oxide inclusions.

Содержание Nb зависит от условий эксплуатации ротора или диска. При высокотемпературной эксплуатации содержание Nb должно быть в пределах 0,05-0,09%.The Nb content depends on the operating conditions of the rotor or disk. In high-temperature operation, the Nb content should be in the range of 0.05-0.09%.

Химический состав стали двух плавок (базовой и опытной) приведен в таблице 1.The chemical composition of the steel of two heats (basic and experimental) is given in table 1.

Сопоставление результатов показывает, что предложенная сталь обладает существенно лучшим сочетанием свойств, особенно при отрицательных температурах (температура охрупчивания на 60°С ниже, чем у известной стали) и при температурах эксплуатации (предел длительной прочности выше на 100 МПа).A comparison of the results shows that the proposed steel has a significantly better combination of properties, especially at negative temperatures (embrittlement temperature is 60 ° C lower than that of known steel) and at operating temperatures (long-term tensile strength is higher by 100 MPa).

Использование предлагаемой стали существенно повышает изотропность свойств, надежность эксплуатации энергомашин, их долговечность. Кроме того, предлагаемая сталь может быть выплавлена не только методами ЭШП и ВДП, но и в установках типа "печь-ковш".The use of the proposed steel significantly increases the isotropy of properties, the reliability of operation of energy machines, their durability. In addition, the proposed steel can be smelted not only by the ESR and VDP methods, but also in plants of the “ladle-furnace” type.

Figure 00000001
Figure 00000001

Механические свойства сталей (после термообработки по режиму 1050°С, отпуск - 550-570°С) представлены в таблице 2.The mechanical properties of steels (after heat treatment according to the regime of 1050 ° C, tempering - 550-570 ° C) are presented in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

В таблице 3 представлены данные по коэффициентам анизотропии (соотношение свойств вдоль и поперек волокна для промышленных дисков из известной и предлагаемой стали одинакового способа производства).Table 3 presents data on the anisotropy coefficients (the ratio of properties along and across the fiber for industrial disks from known and proposed steel of the same production method).

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (3)

1. Жаропрочная сталь, содержащая углерод, хром, молибден, никель, кремний, марганец, алюминий, ниобий, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. %:1. Heat-resistant steel containing carbon, chromium, molybdenum, nickel, silicon, manganese, aluminum, niobium, nitrogen and iron, characterized in that it additionally contains vanadium in the following ratio, wt. %: Углерод 0,08-0,13Carbon 0.08-0.13 Хром 11,0-13,0Chrome 11.0-13.0 Молибден 1,5-1,75Molybdenum 1.5-1.75 Никель 2,0-3,1Nickel 2.0-3.1 Ванадий 0,2-0,38Vanadium 0.2-0.38 Кремний 0,03-0,1Silicon 0.03-0.1 Марганец 0,05-0,1Manganese 0.05-0.1 Алюминий Не более 0,02Aluminum Not more than 0.02 Азот 0,01-0,1Nitrogen 0.01-0.1 Ниобий 0,05-0,09Niobium 0.05-0.09 Железо ОстальноеIron Else при выполнении следующего соотношения:when performing the following ratio: [хром + молибден + ниобий + ванадий] - [1,5 никель + 30(углерод + азот)]=4,2÷6,7[chromium + molybdenum + niobium + vanadium] - [1.5 nickel + 30 (carbon + nitrogen)] = 4.2 ÷ 6.7 2. Жаропрочная сталь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит церий в количестве до 0,05 мас. %.2. Heat-resistant steel according to claim 1, characterized in that it further comprises cerium in an amount up to 0.05 wt. % 3. Жаропрочная сталь по п.1, отличающаяся тем, что в ней лимитировано содержание серы, фосфора и кислорода величиной не более 0,005 мас. % каждого.3. Heat-resistant steel according to claim 1, characterized in that in it the content of sulfur, phosphorus and oxygen is limited to a value of not more than 0.005 wt. % of each.
RU2002110727/02A 2002-04-22 2002-04-22 Fire-resistant steel RU2237102C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002110727/02A RU2237102C2 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Fire-resistant steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002110727/02A RU2237102C2 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Fire-resistant steel

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000120077/02A Division RU2198236C2 (en) 2000-07-27 2000-07-27 Cold-resistant steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002110727A RU2002110727A (en) 2004-01-20
RU2237102C2 true RU2237102C2 (en) 2004-09-27

Family

ID=33432778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002110727/02A RU2237102C2 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Fire-resistant steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237102C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021046882A1 (en) * 2019-09-09 2021-03-18 王平 Earthquake-resistant, fire-resistant, high-strength and high-toughness stainless structural steel and preparation method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021046882A1 (en) * 2019-09-09 2021-03-18 王平 Earthquake-resistant, fire-resistant, high-strength and high-toughness stainless structural steel and preparation method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002110727A (en) 2004-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0563544B2 (en)
JPH0319295B2 (en)
JPH02290950A (en) Ferritic heat resisting steel excellent in strength at high temperature
JP4222705B2 (en) Manufacturing method of high purity high Cr ferritic heat resistant steel and high purity high Cr ferritic heat resistant steel
JP2012503718A (en) Turbocharger and its blade bearing ring
CN105695881A (en) Heat resistant steel for ultra-supercritical castings at 650 DEG C
KR101013843B1 (en) High Strength and High Oxidation Resist Hi Silicon Ferritic CGI Cast Iron
CN102766818B (en) Martensite steel based on dynamic carbon partitioning principle
CN111139409A (en) Heat-resistant cast steel and preparation method and application thereof
JP2001026837A (en) Heat resistant steel
CN103774056A (en) Novel austenitic stainless steel for ultra (super) critical coal-fired unit
RU2639194C2 (en) Cast iron with niobium and structural part
WO2000003050A1 (en) HIGH Cr FERRITIC HEAT RESISTANCE STEEL
JP4256311B2 (en) Rotor shaft for steam turbine, steam turbine, and steam turbine power plant
RU2237102C2 (en) Fire-resistant steel
RU2198236C2 (en) Cold-resistant steel
JP2001247942A (en) Rotor shaft for steam turbine
JPS58110662A (en) Heat resistant steel
JPH02145749A (en) Turbine rotor
JP4519722B2 (en) High and low pressure integrated steam turbine rotor and its manufacturing method, and high and low pressure integrated steam turbine and its manufacturing method
JPH01230723A (en) Manufacture of turbine rotor
JPS6260447B2 (en)
JPH0380865B2 (en)
JP4878511B2 (en) MX type carbonitride precipitation strengthened heat resistant steel
JPS6212304B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20051223

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080423

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100910

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120423

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20131227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160423

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20171017

PD4A Correction of name of patent owner