RU2250272C1 - Ferrite stainless steel - Google Patents

Ferrite stainless steel Download PDF

Info

Publication number
RU2250272C1
RU2250272C1 RU2003126934/02A RU2003126934A RU2250272C1 RU 2250272 C1 RU2250272 C1 RU 2250272C1 RU 2003126934/02 A RU2003126934/02 A RU 2003126934/02A RU 2003126934 A RU2003126934 A RU 2003126934A RU 2250272 C1 RU2250272 C1 RU 2250272C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
welding
pipes
vanadium
tungsten
Prior art date
Application number
RU2003126934/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003126934A (en
Inventor
В.А. Полинец (RU)
В.А. Полинец
Т.В. Новикова (RU)
Т.В. Новикова
Д.В. Полинец (RU)
Д.В. Полинец
Е.Я. Чернышов (RU)
Е.Я. Чернышов
В.С. Балдин (RU)
В.С. Балдин
Г.А. Братко (RU)
Г.А. Братко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная инновационная фирма "Сплав"
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 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная инновационная фирма "Сплав" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная инновационная фирма "Сплав"
Priority to RU2003126934/02A priority Critical patent/RU2250272C1/en
Publication of RU2003126934A publication Critical patent/RU2003126934A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2250272C1 publication Critical patent/RU2250272C1/en

Links

Abstract

FIELD: steel making.
SUBSTANCE: invention relates to steels for pipe-welding industry, whose produce is appropriate in food-processing industry, chemical industry, agriculture, and motor car construction, for example in manufacture of teet cup cartridges and automotive muffler parts. Steel contains following components, wt %: carbon 0.01-0.05, silicon 0.01-0.8. manganese 0.1-0.8. chromium 13.0-18.0, titanium 0.05-0.5, aluminum 0.01-0.1, calcium 0.001-0.02, zirconium 0.005-0.035, nitrogen 0.001-0.025, boron 0.0003-0.005, barium 0.001-0.1, magnesium 0.001-0.02, rare-earth metals 0.001-0.05, nickel 0.1-0.95, vanadium 0.01-0.35, molybdenum 0.01-0.5, tungsten 0.01-0.3, and iron - the balance.
EFFECT: increased plasticity and yield limit thereby contributing to increased pipe-welding productivity.
2 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к ферритным нержавеющим сталям, и может быть использовано в трубосварочном производстве, продукция которого применима в пищевой, химической, сельскохозяйственной и автомобильных отраслях, например при изготовлении гильз доильных стаканов и деталей глушителя автомобилей,The invention relates to the field of metallurgy, in particular to ferritic stainless steels, and can be used in pipe welding production, the products of which are applicable in the food, chemical, agricultural and automotive industries, for example, in the manufacture of sleeves for milking cups and car silencer parts,

Известны составы ферритных нержавеющих сталей, используемых как в листовом, так и в трубосварочном производстве.Known compositions of ferritic stainless steels used both in sheet and in pipe welding.

В настоящее время существует проблема, в том, что все известные ферритные нержавеющие стали из-за высокого содержания углерода и незначительного содержания легирующих элементов недостаточно пластичны и имеют низкий предел текучести. Использовать их в трубосварочном производстве, например при изготовлении из сварных труб гильз доильных стаканов и деталей глушителя автомобилей, практически невозможно, так как при сферическом обжиме с утонением и гибкой таких труб идет повышенный брак.Currently, there is a problem in that all known ferritic stainless steels due to the high carbon content and low content of alloying elements are not sufficiently ductile and have a low yield strength. It is practically impossible to use them in pipe welding production, for example, in the manufacture of sleeves for milking cups and car silencer parts, since spherical crimping with thinning and bending of these pipes leads to increased rejects.

Известна ферритная нержавеющая сталь 08Х18Т1, ГОСТ 5632-72, содержащая в мас.%:Known ferritic stainless steel 08X18T1, GOST 5632-72, containing in wt.%:

углерод не более 0,8carbon no more than 0.8

кремний не более 0,8silicon no more than 0.8

марганец не более 0,7manganese not more than 0.7

хром не более 17,0-19,0chrome no more than 17.0-19.0

титан 0,6-1,0titanium 0.6-1.0

Примеси:Impurities:

сера не более 0,025sulfur no more than 0,025

Фосфор не более 0,035Phosphorus no more than 0,035

железо - остальноеiron - the rest

Эта сталь используется для производства сварных труб сахарной и автомобильной промышленности.This steel is used for the production of welded pipes in the sugar and automotive industries.

Однако известная сталь имеет ряд недостатков: склонность к росту зерна феррита при сварке, пониженную вязкость и пластичность. Известная сталь легирована одним стабилизирующим элементом титаном (0,6-1,0%). Содержание титана, необходимое для стабилизации, не должно быть превышено, иначе образуется оксидная пленка, ухудшающая вязкость, качество поверхности и деформируемость стали при сварке труб. При содержании титана более 0,75% образуются титаниды, вызывающие охрупчивание стали в результате дисперсионного твердения при термической обработке.However, the known steel has several disadvantages: the tendency to increase the grain of ferrite during welding, low viscosity and ductility. Known steel is alloyed with one stabilizing element titanium (0.6-1.0%). The titanium content necessary for stabilization must not be exceeded, otherwise an oxide film will form that impairs the viscosity, surface quality and deformability of the steel when welding pipes. When the titanium content is more than 0.75%, titanides are formed, causing steel embrittlement as a result of precipitation hardening during heat treatment.

Кроме того, плены титана, совместно с другими неметаллическими включениями, образуют на границе зерен феррита крупные паукообразные включения, сильно понижающие пластичность стали, а также способствующие получению трещин и порезов при производстве из сварных труб методом сферического обжима с утонением гильз доильных стаканов и при гибке деталей глушителя автомобиля.In addition, titanium captures, together with other non-metallic inclusions, form large arachnid inclusions at the ferrite grain boundary, which greatly reduce the ductility of steel, and also contribute to the production of cracks and cuts during the production of welded pipes by spherical crimping with thinning of the sleeves of the teat cups and during bending of parts muffler car.

За прототип выбрана нержавеющая сталь (см. патент RU №2017856, кл. С 22 С 38/32, 1994 г. Б.15), содержащая следующие компоненты, в мас.%:Stainless steel was selected for the prototype (see patent RU No. 2017856, class C 22 C 38/32, 1994 B.15), containing the following components, in wt.%:

углерод 0,01-0,08carbon 0.01-0.08

кремний 0,1-0,8silicon 0.1-0.8

марганец 0,1-0,8manganese 0.1-0.8

хром 13,0-18,0chrome 13.0-18.0

титан 0,05-0,5titanium 0.05-0.5

алюминий 0,01-0,1aluminum 0.01-0.1

кальций 0,001-0,02calcium 0.001-0.02

цирконий 0,005-0,035zirconium 0.005-0.035

азот 0,001-0,025nitrogen 0.001-0.025

бор 0,0003-0,005boron 0.0003-0.005

барий 0,001-0,1barium 0.001-0.1

магний 0,001-0,02magnesium 0.001-0.02

РЗМ 0,001-0,05REM 0.001-0.05

железо остальноеiron rest

Однако предложенный состав известной стали предназначен для получения листового проката с хорошей штампуемостью, повышенной трещиноустойчивостью и полируемостью при вторичной деформации после глубокой вытяжки изделий. Использование этого состава стали для производства сварных труб механизированной аргонодуговой сваркой двухдуговым плазмотроном и их последующей обработки методом сферического обжима с утонением и гибкой, в частности для гильз доильного стакана и для деталей глушителя автомобиля, осуществлять практически невозможно из-за повышенного брака по трещинам, порезу и т.д.However, the proposed composition of the known steel is intended to produce sheet metal with good formability, increased crack resistance and polishability during secondary deformation after deep drawing of products. The use of this composition of steel for the production of welded pipes by mechanized argon-arc welding with a two-arc plasmatron and their subsequent processing by spherical crimping with thinning and flexible, in particular for the liners of the milking cup and for the details of the silencer of the car, is practically impossible due to increased rejects in cracks, cuts and etc.

Микроструктура стали состоит из зерен феррита, карбидов и карбонитридов титана и циркония и карбида хрома типа Сr23С6, располагающегося в основном по границам зерен. Следует отметить, что когда карбиды хрома в известной стали образуют при первичной кристаллизации и термической обработке карбидную сетку по границам зерен, то происходит резкое снижение пластичности и предела текучести стали. Величина зерна феррита - основного металла сварных труб, определяемая ее первичной кристаллизацией, должна быть по нормам не крупнее пятого бала по ГОСТ 5639-82, а в зоне сварки не крупнее второго бала, но на практике при сварке труб из-за низкой скорости сварки величина зерна в зоне сварки была один балл, что приводило к повышению брака при производстве деталей доильного оборудования и глушителей автомобилей, а также к снижению качества труб при испытаниях на сплющивание и раздачу конусом.The microstructure of steel consists of grains of ferrite, carbides and carbonitrides of titanium and zirconium and chromium carbide type Cr 23 C 6 , located mainly along the grain boundaries. It should be noted that when the chromium carbides in the known steel form a carbide network along the grain boundaries during primary crystallization and heat treatment, a sharp decrease in the ductility and yield strength of the steel occurs. The grain size of ferrite - the main metal of welded pipes, determined by its primary crystallization, should be no larger than the fifth ball according to GOST 5639-82, and in the welding zone no larger than the second ball, but in practice when welding pipes due to the low welding speed, the value grain in the welding zone was one point, which led to increased rejects in the production of parts of milking equipment and silencers of cars, as well as to a decrease in the quality of pipes during tests for flattening and distribution by cone.

Кроме этого, известная сталь, имея низкую прочность, текучесть и пластичность, не может сопротивляться возникающим напряжениям при обжиме с утонением и гибкой, что заставляло применять для вышеуказанных изделий дорогостоящую хромоникелевую сталь 12Х18Н10Т. При этом состав известной стали не позволял иметь при сварке труб высокий тепловой эффект мощности сварочной дуги и повышать скорость сварки труб 42×2 мм более 0,8 м/мин, а труб 43×1,5 мм более 1,5 м/мин из-за непровара, трещин и других дефектов, что отрицательно сказывается на производительности.In addition, the well-known steel, having low strength, fluidity and ductility, cannot resist the stresses arising during crimping with thinning and flexible, which forced the use of expensive chromium-nickel steel 12X18H10T for the above products. Moreover, the composition of the known steel did not allow to have a high thermal effect of the power of the welding arc when welding pipes and to increase the welding speed of pipes 42 × 2 mm more than 0.8 m / min, and pipes 43 × 1.5 mm more than 1.5 m / min from - due to lack of penetration, cracks and other defects, which negatively affects productivity.

Задача предлагаемого изобретения состояла в разработке состава ферритной нержавеющей стали, позволяющего улучшить качество сварных труб путем повышения пластичности и предела текучести, а также повысить производительность сварки труб.The objective of the invention was to develop the composition of ferritic stainless steel, which allows to improve the quality of welded pipes by increasing ductility and yield strength, as well as to increase the productivity of pipe welding.

Поставленная задача достигается тем, что в известный состав ферритной нержавеющей стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, титан, алюминий, кальций, цирконий, азот, бор, барий, магний, РЗМ и железо, дополнительно вводят никель, ванадий, молибден и вольфрам при следующем соотношении компонентов, в мас.%:This object is achieved by the fact that in the known composition of ferritic stainless steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, aluminum, calcium, zirconium, nitrogen, boron, barium, magnesium, rare-earth metals and iron, nickel, vanadium, molybdenum are additionally introduced and tungsten in the following ratio of components, in wt.%:

углерод 0,01-0,05carbon 0.01-0.05

кремний 0,1-0,8silicon 0.1-0.8

марганец 0,1-0,8manganese 0.1-0.8

хром 13,0-18,0chrome 13.0-18.0

титан 0,05-0,5titanium 0.05-0.5

алюминий 0,01-0,1aluminum 0.01-0.1

кальций 0,001-0,02calcium 0.001-0.02

цирконий 0,005-0,035zirconium 0.005-0.035

азот 0,001-0,025nitrogen 0.001-0.025

бор 0,0003-0,005boron 0.0003-0.005

барий 0,001-0,1barium 0.001-0.1

магний 0,001-0,02magnesium 0.001-0.02

РЗМ 0,001-0,05REM 0.001-0.05

никель 0,1-0,95nickel 0.1-0.95

ванадий 0,01-0,35vanadium 0.01-0.35

молибден 0,01-0,5molybdenum 0.01-0.5

вольфрам 0,01-0,3tungsten 0.01-0.3

железо остальноеiron rest

Сталь может содержать примеси, в мас.%: сера до 0,25, фосфор до 0,35 и медь до 0,3.Steel may contain impurities, in wt.%: Sulfur up to 0.25, phosphorus up to 0.35 and copper up to 0.3.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

В состав предлагаемой стали с целью улучшения качества сварки труб путем повышения их прочностных и пластичных свойств введено 0,1-0,95% никеля. Он образует твердый раствор с ферритом, изменяя кристаллическую решетку феррита и упрочняя междуатомные связи. Никель в ферритной нержавеющей стали в вышеуказанных количествах способствует появлению γ-α-превращений. Оно протекает не до конца, что тем не менее дает заметное повышение предела текучести, не снижая пластичности. Превышение содержания никеля более 0,95% приводит к появлению аустенита в структуре стали, что неблагоприятно сказывается на качестве труб.The composition of the proposed steel in order to improve the quality of welding pipes by increasing their strength and ductility properties introduced 0.1-0.95% of Nickel. It forms a solid solution with ferrite, changing the crystal lattice of ferrite and strengthening interatomic bonds. Nickel in ferritic stainless steel in the above amounts promotes the appearance of γ-α transformations. It does not flow to the end, which nevertheless gives a noticeable increase in the yield strength without reducing plasticity. Exceeding the nickel content of more than 0.95% leads to the appearance of austenite in the steel structure, which adversely affects the quality of the pipes.

Дополнительное введение 0,01-0,35% ванадия в предлагаемую сталь основано на образование карбидов, карбонитридов и нитридов, которые выделяются в высокодисперсном состоянии и равномерно располагаются внутри зерен и упрочняют сталь. Ванадий повышает точку Ас3 стали, что благоприятно сказывается при сварке труб. Ванадий измельчает зерно феррита основного металла и сварочного шва, способствуя получению стали с мелкозернистой структурой при первичной кристаллизации, что увеличивает сопротивление стали сдвиговой деформацией при обжиме с утонением и гибке сварных труб при производстве деталей доильного оборудования и глушителей автомобиля.An additional introduction of 0.01-0.35% vanadium in the proposed steel is based on the formation of carbides, carbonitrides and nitrides, which are released in a finely dispersed state and are evenly located inside the grains and harden the steel. Vanadium increases the Ac 3 point of steel, which favorably affects the welding of pipes. Vanadium grinds the grain of ferrite of the base metal and the weld, contributing to the production of steel with a fine-grained structure during primary crystallization, which increases the resistance of steel to shear deformation during crimping with thinning and bending of welded pipes in the manufacture of parts of milking equipment and car silencers.

Введение в сталь ванадия ниже 0,01% не приводит к заметному повышению свойств стали, более 0,35% ухудшает релаксационную стойкость стали и увеличивает загрязнение стали нитридами ванадия.The introduction of vanadium into steel below 0.01% does not lead to a noticeable increase in the properties of steel, more than 0.35% impairs the relaxation stability of steel and increases the pollution of steel with vanadium nitrides.

Дополнительное введение в состав предлагаемой стали 0,01-0,5% молибдена и 0,01-0,3% вольфрама содействует образованию карбидных и карбонитридных фаз, способствующих измельчению ферритного зерна. Молибден и вольфрам, растворяясь в феррите, увеличивает энергию межатомных связей и сопротивление упругой деформации решетки твердого раствора феррита, упрочняют его и повышают термическую стойкость. Свойство феррита, дополнительно упрочненного молибденом и вольфрамом, не зависят от того, как охлаждалась сталь - быстро или медленно, что очень полезно при сварке труб. Одновременно молибден и вольфрам, входя в состав упрочняющей карбидной фазы типа (Cr, Mo, W, V, Fe, Si)23С6, повышают прочность межатомных связей в ней, снижают ее способность к коагуляции и тормозят образование карбидной сетки, что снижает хрупкость и повышает пластичность сварных труб.An additional introduction to the composition of the proposed steel 0.01-0.5% molybdenum and 0.01-0.3% tungsten contributes to the formation of carbide and carbonitride phases, contributing to the grinding of ferrite grains. Molybdenum and tungsten, dissolving in ferrite, increase the energy of interatomic bonds and the resistance to elastic deformation of the lattice of a solid solution of ferrite, strengthen it and increase thermal stability. The properties of ferrite, additionally hardened by molybdenum and tungsten, do not depend on how the steel was cooled - quickly or slowly, which is very useful when welding pipes. At the same time, molybdenum and tungsten, being a part of the strengthening carbide phase of the type (Cr, Mo, W, V, Fe, Si) 23 C 6 , increase the strength of interatomic bonds in it, reduce its ability to coagulate and inhibit the formation of a carbide network, which reduces brittleness and increases the ductility of welded pipes.

Кроме этого в предлагаемой стали снижено содержание основного элемента, влияющего на качество сварки труб - углерода с 0,08% до 0,05%, что позволило также уменьшить склонность стали к охрупчиванию в сварных соединениях. Общепринятое содержание углерода до 0,08% оказывает неблагоприятное действие при сварке труб, так как он расширяет интервал кристаллизации и усиливает склонность стали к образованию горячих и холодных трещин. Благодаря снижению содержания углерода уменьшается интенсивность образования карбидной сетки хромистого карбида типа (Cr, Mi, Mo, W, Fe, Si)23С6 и его количества в твердом растворе феррита и по границам зерен вследствие его растворения нитридами титана, циркония и ванадия, что повышает качество металла и улучшает свариваемость труб.In addition, the proposed steel has reduced the content of the main element that affects the quality of pipe welding - carbon from 0.08% to 0.05%, which also reduced the tendency of steel to embrittlement in welded joints. The generally accepted carbon content of up to 0.08% has an adverse effect on pipe welding, as it extends the crystallization interval and enhances the tendency of steel to form hot and cold cracks. Due to the decrease in carbon content, the intensity of the formation of a carbide network of chromium carbide type (Cr, Mi, Mo, W, Fe, Si) 23 C 6 and its amount in a solid solution of ferrite and at the grain boundaries due to its dissolution by titanium, zirconium, and vanadium nitrides decreases, which improves metal quality and improves weldability of pipes.

Дополнительное комплексное введение никеля, ванадия, молибдена и вольфрама и предлагаемое соотношение компонентов предлагаемой ферритной нержавеющей стали способствуют повышению качества сварных труб за счет:Additional complex introduction of Nickel, vanadium, molybdenum and tungsten and the proposed ratio of the components of the proposed ferritic stainless steel contribute to improving the quality of welded pipes due to:

- упрочнения твердого раствора феррита за счет увеличения параметра решетки легированного феррита с 2,86Å до 2,94 Å;- hardening of a solid solution of ferrite by increasing the lattice parameter of doped ferrite from 2.86 Å to 2.94 Å;

- образования сложных дисперсных карбидов и карбонитридов, содержащих, кроме хрома, титана, циркония, еще ванадий, вольфрам и молибден;- the formation of complex dispersed carbides and carbonitrides containing, in addition to chromium, titanium, zirconium, also vanadium, tungsten and molybdenum;

- создания условия для развития преимущественно внутризеренных сегрегации и выделения высокодисперсных карбидов, карбонитридов и нитридов округлой формы как в теле зерна, так и по границам при охлаждении стали от температуры сварки и при термической обработке;- creating the conditions for the development of predominantly intragranular segregation and the release of finely dispersed rounded carbides, carbonitrides and nitrides both in the grain body and along the boundaries when cooling steel from the welding temperature and during heat treatment;

- затруднения коагуляции упрочняющих карбидных и карбонитридных фаз, благодаря уменьшению диффузионной подвижности и снижению коэффициентов диффузии и самодиффузии;- difficulties in coagulation of the hardening carbide and carbonitride phases due to a decrease in diffusion mobility and a decrease in diffusion and self-diffusion coefficients;

- получения умельченной структуры основного металла, металла сварочного шва и околошовной зоны после сварки труб за счет дополнительного легирования и увеличения скорости сварки;- obtaining a finer structure of the base metal, the metal of the weld seam and the heat-affected zone after welding of pipes due to additional alloying and increase the welding speed;

- замедления скорости разупрочнения стали, что способствует уменьшению глубины и ширины зоны разупрочнению после сварки труб.- slowing down the rate of softening of steel, which helps to reduce the depth and width of the zone of softening after welding of pipes.

Следует отметить, что совместное введение в предлагаемую ферритную нержавеющую сталь никеля, ванадия, молибдена и вольфрама в пределах, указанных выше, а также снижение содержания углерода до 0,05% дало возможность увеличить скорость сварки труб в 1,5 раза и повысить тепловой эффект мощности сварочной дуги за счет увеличения силы тока дуги. Это позволило уменьшить объем поверхности расплава металла и снизить неоднородность металла сварочного шва. При этом в швах отсутствуют дефекты, зерна феррита структуры шва ориентированы по следам дендритной структуры, причем размер зерна значительно уменьшается.It should be noted that the joint introduction of nickel, vanadium, molybdenum and tungsten into the proposed ferritic stainless steel within the ranges indicated above, as well as a decrease in carbon content to 0.05% made it possible to increase the pipe welding speed by 1.5 times and increase the thermal effect of power welding arc by increasing the current strength of the arc. This allowed to reduce the surface volume of the molten metal and reduce the heterogeneity of the weld metal. In this case, there are no defects in the welds, the ferrite grains of the weld structure are oriented along the traces of the dendritic structure, and the grain size is significantly reduced.

Пример получения веществаAn example of obtaining a substance

В 000 НПИФ “Сплав” в производственных условиях изготавливают ферритную нержавеющую сталь, содержащую в мас.%:In 000 NPIF “Alloy” in production conditions they produce ferritic stainless steel, containing in wt.%:

хром металлический ГОСТ 5905-67 - 16,5chrome metal GOST 5905-67 - 16.5

ферросилиций ГОСТ 1415-70 - 0,5ferrosilicon GOST 1415-70 - 0.5

ферромарганец ГОСТ 4755-70 - 0,5ferromanganese GOST 4755-70 - 0.5

ферротитан ГОСТ 4761-67 - 0,6ferrotitanium GOST 4761-67 - 0.6

азотированный марганец ТУ 14-5-59-75 - 0,1nitrated manganese TU 14-5-59-75 - 0.1

электродный бой - 0,02electrode battle - 0.02

алюминий ГОСТ 11070-74 - 0,1GOST 11070-74 aluminum - 0.1

ферросиликобарий ТУ 14-5-160-84 - 0,05Ferrosilicobarium TU 14-5-160-84 - 0.05

никель Н-1 ГОСТ 849-70 - 0,5GOST 849-70 nickel N-1 - 0.5

феррованадий ГОСТ 4760-84 - 0,2ferrovanadium GOST 4760-84 - 0.2

ферромолибден ГОСТ 4759-79 - 0,3ferromolybdenum GOST 4759-79 - 0.3

ферровольфрам ГОСТ 17293-71 - 0,15ferro-tungsten GOST 17293-71 - 0.15

лигатура РЗМ ФСЗО ТУ 14-5-136-8 - 0,15Ligature RZM FSZO TU 14-5-136-8 - 0.15

силикокальций ГОСТ 4762-71 - 0,03silicocalcium GOST 4762-71 - 0.03

ферробор ФБ-В ТУ 14-5-14-72 - 0,01ferroboron FB-V TU 14-5-14-72 - 0.01

ферросиликоцирконий ФСЦР-50 ТУ 14-5-3-77 - 0,05ferrosilicon zirconium FSTsR-50 TU 14-5-3-77 - 0.05

ферросиликомагниевый сплав ТУ 14-05-134-86 - 0,03ferrosilicon magnesium alloy TU 14-05-134-86 - 0.03

армко–железо - остальноеarmco iron - rest

Выплавку стали производили в индукционной печи с основной футеровкой. При этом армко-железо, хром, электродный бой, азотированный марганец, никель, ферромолибден и ферровольфрам вводили непосредственно в завалку вместе со шлаковой смесью, состоящей из свежеобожженной извести, плавикового штата и магнезита.Steel was smelted in an induction furnace with a main lining. In this case, armco iron, chromium, electrode battle, nitrated manganese, nickel, ferromolybdenum and ferro-tungsten were introduced directly into the filling together with a slag mixture consisting of freshly calcined lime, hydrofluoric state and magnesite.

После полного расплавления вводили ферросилиций, ферромарганец, алюминий, ферротитан. При нагреве металла до температуры 1610°С перед разливкой вводили силикокальций, феррованадий, ферросиликоцирконий, лигатуру РЗМ и ферросиликомагниевый сплав (по известной технологии).After complete melting, ferrosilicon, ferromanganese, aluminum, and ferrotitanium were introduced. When the metal was heated to a temperature of 1610 ° C, silicocalcium, ferrovanadium, ferrosilicosirconium, an REM ligature, and a ferrosilicon magnesium alloy (according to known technology) were introduced before casting.

Аналогично были приготовлены еще четыре состава предлагаемой стали с различным содержанием компонентов и составов (таблица 1).Similarly, four more compositions of the proposed steel with different contents of components and compositions were prepared (table 1).

Металл разливали сифоном в изложницы. Дальнейший передел слитков на холоднокатанный рулонный лист проводили на заводе “Запорожсталь” по принятой для ферритных нержавеющих сталей технологии. Рулоны на сварку труб поставляли с поверхностью в состоянии прокатки, термообработки и травления. Режим термической обработки: закалка - 850°С, охлаждение в воде.Metal was siphoned into molds. Further redistribution of the ingots into cold rolled coil sheets was carried out at the Zaporizhstal plant using the technology adopted for ferritic stainless steels. Rolls for pipe welding were delivered with the surface in the rolling state, heat treatment, and pickling. Heat treatment mode: quenching - 850 ° С, cooling in water.

В таблице 1 представлены составы испытываемых ферритных нержавеющих сталей.Table 1 presents the compositions of the tested ferritic stainless steels.

Таблица 1Table 1 КомпонентыComponents Содержание в мас %Content in wt% II IIII IIIIII IVIV VV УглеродCarbon 0,0080.008 0,010.01 0,030,03 0,050.05 0,060.06 КремнийSilicon 0,080.08 0,10.1 0,40.4 0,80.8 0,90.9 МарганецManganese 0,080.08 0,10.1 0,40.4 0,80.8 0,850.85 ХромChromium 12,512.5 13,013.0 15,515,5 18,018.0 18,518.5 ТитанTitanium 0,040.04 0,050.05 0,30.3 0,50.5 0,550.55 АлюминийAluminum 0,0080.008 0,010.01 0,050.05 0,10.1 0,120.12 КальцийCalcium 0,00080,0008 0,0010.001 0,010.01 0,020.02 0,0220,022 ЦирконийZirconium 0,0360,036 0,0350,035 0,020.02 0,0050.005 0,0040.004 АзотNitrogen 0,00090,0009 0,0010.001 0,0120.012 0,0250,025 0,0260,026 БорBoron 0,00020,0002 0,00030,0003 0,0040.004 0,0050.005 0,0060.006 Барий Barium 0,00090,0009 0,0010.001 0,050.05 0,10.1 0,110.11 Магний Magnesium 0,00090,0009 0,0010.001 0,010.01 0,020.02 0,0210,021 РЗМREM 0,00090,0009 0,0010.001 0,020.02 0,050.05 0,0510.051 НикельNickel 0,090.09 0,10.1 0,460.46 0,950.95 0,960.96 ВанадийVanadium 0,0090.009 0,010.01 0,180.18 0,350.35 0,360.36 МолибденMolybdenum 0,0090.009 0,010.01 0,250.25 0,50.5 0,510.51 ВольфрамTungsten 0,0090.009 0,010.01 0,150.15 0,30.3 0,310.31 СераSulfur 0,010.01 0,0120.012 0,0180.018 0,0250,025 0,0260,026 ФосфорPhosphorus 0,0360,036 0,0350,035 0,020.02 0,0120.012 0,010.01 МедьCopper 0,0010.001 0,010.01 0,150.15 0,30.3 0,310.31 Железо Iron остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest

Сварку труб производили из холоднокатаной рулонной стали толщиной 1,5-2 мм на Новомосковском трубном заводе на стане АДС 20-76 в специальной камере аргонодуговой сваркой двухдуговым плазмотроном конструкции НИАТ. Перед сваркой осуществляли предварительный подогрев трубной заготовки через высокочастотный индуктор при температуре 200-300°С. Газовая защита при сварке и остывающего шва производили чистым аргоном. Первая дуга плазмотрона производила подогрев и подплавление кромок, а вторая проплавляла металл. Скорость сварки и ток первой и второй дуги плазмотрона фиксировался самопишущим прибором Н-340.The pipes were welded from cold-rolled coiled steel with a thickness of 1.5-2 mm at the Novomoskovsk Pipe Plant at the mill ADS 20-76 in a special chamber by argon-arc welding with a two-arc plasmatron of the NIAT design. Before welding, the tube preform was preheated through a high-frequency inductor at a temperature of 200-300 ° C. Gas protection during welding and the cooling seam was made with pure argon. The first arc of the plasma torch heated and melted the edges, and the second melted the metal. The welding speed and the current of the first and second arcs of the plasma torch were recorded with a H-340 recorder.

РЕЖИМЫ СВАРКИWELDING MODES Диаметр и толщина трубы, ммDiameter and thickness of pipe, mm   Скорость Сварки, м/минWelding Speed, m / min Сварочный ток, АWelding current, A Напряжение, ВVoltage 1-й дуги1st arc 2-й дуги2nd arc 1-й дуги1st arc 2-й дуги2nd arc 42×242 × 2 0,80.8 70-10070-100 100-130100-130 15-1815-18 16-2016-20 42×242 × 2 1,21,2 100-130100-130 120-160120-160 15-1815-18 17-2017-20 43×1,543 × 1.5 1,51,5 90-12090-120 120-150120-150 15-1815-18 17-2017-20 43×1,543 × 1.5 2,02.0 100-130100-130 150-180150-180 15-1815-18 17-2017-20

Для снятия внутренних напряжений сварного шва в линии стана осуществляли 1-ю термообработку с помощью кольцевого многовиткового индуктора путем нагрева до температуры 800±20°С с последующим струйным водяным охлаждением. Вторую термическую обработку производили после калибровки и правки труб в проходных электропечах типа СРО 8/100 при температурах 810-860°С со скоростью движения труб 0,7 м/мин.To relieve the internal stresses of the weld in the mill line, the first heat treatment was carried out using a ring multi-coil inductor by heating to a temperature of 800 ± 20 ° С followed by jet water cooling. The second heat treatment was carried out after calibration and straightening of pipes in continuous electric furnaces of the СРО 8/100 type at temperatures of 810-860 ° С with a pipe speed of 0.7 m / min.

Механические испытания труб производили согласно ГОСТ 10006-80 и ГОСТ 8695-75. Механические свойства металла сварочного шва определяли на продольных плоских образцах с шириной рабочей части 1,2 мм. Процент увеличения наружного диаметра сварной трубы при испытании на раздачу конусом определяли по 10 образцам на патрубках длиной 100 мм путем ввода конусной оправки, имеющей наклон 1:10 или угол наклона, равный 60°, до появления трещины на розданной части патрубка.Mechanical testing of pipes was carried out according to GOST 10006-80 and GOST 8695-75. The mechanical properties of the weld metal were determined on longitudinal flat samples with a working part width of 1.2 mm. The percentage of increase in the outer diameter of the welded pipe when testing for distribution by a cone was determined by 10 samples on nozzles 100 mm long by introducing a conical mandrel having a 1:10 inclination or an inclination angle of 60 °, until a crack appears on the distributed part of the nozzle.

Испытание сварного соединения на статический изгиб производили по ГОСТ 6996-66 на 5 образцах каждой плавки. Оно характеризуется углом изгиба, при котором в растянутой зоне образовывалась первая трещина, развивающаяся в процессе испытания.The test of the welded joint for static bending was performed according to GOST 6996-66 on 5 samples of each heat. It is characterized by a bending angle at which the first crack is formed in the stretched zone, which develops during the test.

В таблице 2 представлены характеристики показателей и свойства металла сварных труб.Table 2 presents the characteristics of indicators and properties of the metal of welded pipes.

Figure 00000001
Figure 00000001

Анализируя данные таблицы 2, приходим к выводу, что оптимальное содержание компонентов в ферритной нержавеющей стали для сварки труб при их последующей обработке методом сферического обжима с утонением и гибкой находится в пределах (мас.%):Analyzing the data of table 2, we conclude that the optimal content of components in ferritic stainless steel for welding pipes during their subsequent processing by spherical crimping with thinning and flexible is in the range (wt.%):

Углерод 0,01-0,05Carbon 0.01-0.05

Кремний 0,1-0,8Silicon 0.1-0.8

Марганец 0,1-0,8Manganese 0.1-0.8

Хром 13,0-18,0Chrome 13.0-18.0

Титан 0,05-0,5Titanium 0.05-0.5

Алюминий 0,01-0,1Aluminum 0.01-0.1

Кальций 0,001-0,02Calcium 0.001-0.02

Цирконий 0,005-0,035Zirconium 0.005-0.035

Азот 0,001-0,025Nitrogen 0.001-0.025

Бор 0,0003-0,005Boron 0.0003-0.005

Барий 0,001-0,1Barium 0.001-0.1

Магний 0,001-0,02Magnesium 0.001-0.02

РЗМ 0,001-0,05REM 0.001-0.05

Никель 0,1-0,95Nickel 0.1-0.95

Ванадий 0,01-0,35Vanadium 0.01-0.35

Молибден 0,01-0,5Molybdenum 0.01-0.5

Вольфрам 0,01-0,3Tungsten 0.01-0.3

Железо остальноеIron rest

При введении в состав предлагаемой ферритной нержавеющей стали меньше нижнего предела никеля, ванадия, молибдена и вольфрама не видно заметного эффекта в улучшении качества сварки труб, а также в повышении производительности их изготовления.When the composition of the proposed ferritic stainless steel is less than the lower limit of nickel, vanadium, molybdenum and tungsten, no noticeable effect is seen in improving the quality of pipe welding, as well as in increasing the productivity of their manufacture.

При составе компонентов стали в пределах оптимальных улучшается качество свариваемых труб, позволяющих повысить показатели по испытаниям на раздачу конусом, сплющивании и гибке, что позволило производить из них детали доильного оборудования и глушителя автомобилей методом сферического обжима с утонением и гибкой. Кроме этого, оптимальный состав позволил повысить производительность сварки труб, предел текучести и относительное удлинение. Если компоненты состава превышают допустимые пределы (см. таблицу 2), то мы имеем снижение свойств и харпактеристик показателей, так как они сами начинают способствовать увеличению сопротивления деформации и охрупчиванию.When the composition of the steel components is within optimal limits, the quality of the welded pipes improves, which allows to increase the performance of tests for distribution by cone, flattening and bending, which made it possible to produce parts of milking equipment and silencer from them by spherical crimping with thinning and bending. In addition, the optimal composition allowed to increase the productivity of pipe welding, yield strength and elongation. If the components of the composition exceed the permissible limits (see table 2), then we have a decrease in the properties and characteristics of the indicators, since they themselves begin to contribute to an increase in deformation resistance and embrittlement.

Использование предлагаемого состава стали позволяет за счет улучшения качества сварных труб изготавливать детали доильного оборудования и глушителя автомобилей. Дополнительное преимущество имеем в повышении производительности изготовления сварных труб, предела текучести и относительного удлинения сварного шва.The use of the proposed steel composition allows, due to the improvement of the quality of welded pipes, to manufacture parts of milking equipment and automobile silencer. We have an additional advantage in increasing the productivity of manufacturing welded pipes, yield strength and elongation of the weld.

Промышленное опробование сварных труб размером 42×2 мм из предлагаемого состава ферритной нержавеющей стали производили на Резекненском заводе доильного оборудования. Из труб методом сферического обжима с утонением по существующей на заводе серийной технологии изготовили 1500 штук гильз доильного стакана. Брак по трещинам составил всего 0,5%. При изготовлении этих деталей из хромоникелевой аустенитной стали 12Х18Н10Т брак достигал 5%.Industrial testing of welded pipes of 42 × 2 mm in size from the proposed composition of ferritic stainless steel was carried out at the Rezekne milking equipment factory. From the pipes by spherical crimping with thinning according to the serial technology existing at the plant, 1,500 pieces of milking cup sleeves were made. Crack marriage was only 0.5%. In the manufacture of these parts from chromium-nickel austenitic steel 12X18H10T, marriage reached 5%.

Опробование изготовления 1000 деталей глушителя №2103-1201048/50 из труб размером 45×1,5 мм показало, что брак по гибке снижается на 30% по сравнению с производством этих деталей из стали 08Х18Т1.Testing the manufacture of 1000 muffler parts No. 2103-1201048 / 50 from pipes with a size of 45 × 1.5 mm showed that bending defects are reduced by 30% compared to the production of these parts from 08X18T1 steel.

Таким образом, использование предлагаемой ферритной нержавеющей стали в трубосварочном производстве, продукция которого идет для изготовления деталей доильного оборудования и автомобильной, сахарной и других отраслей промышленности, в том числе при производстве гильз доильных стаканов и деталей глушителя автомобилей, получаемых из сварных труб методом сферического обжима с утонением и гибкой, дает значительный экономический эффект и имеет большой спрос в вышеуказанных отраслях.Thus, the use of the proposed ferritic stainless steel in pipe welding, the products of which are used for the manufacture of parts of milking equipment and the automotive, sugar and other industries, including the production of cartridges of milking cups and silencer parts for cars obtained from welded pipes by spherical crimping with thinning and flexible, gives a significant economic effect and is in great demand in the above industries.

Claims (1)

Ферритная нержавеющая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан, алюминий, кальций, азот, цирконий, бор, магний, барий, РЗМ и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель, ванадий, молибден и вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:Ferritic stainless steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, aluminum, calcium, nitrogen, zirconium, boron, magnesium, barium, rare-earth metals and iron, characterized in that it additionally contains nickel, vanadium, molybdenum and tungsten in the following ratio components, wt.%: углерод 0,01-0,05carbon 0.01-0.05 кремний 0,1-0,8silicon 0.1-0.8 марганец 0,1-0,8manganese 0.1-0.8 хром 13,0-18,0chrome 13.0-18.0 титан 0,05-0,5titanium 0.05-0.5 алюминий 0,01-0,1aluminum 0.01-0.1 кальций 0,001-0,02calcium 0.001-0.02 цирконий 0,005-0,035zirconium 0.005-0.035 азот 0,001-0,025nitrogen 0.001-0.025 бор 0,0003-0,005boron 0.0003-0.005 барий 0,001-0,1barium 0.001-0.1 магний 0,001-0,02magnesium 0.001-0.02 РЗМ 0,001-0,05REM 0.001-0.05 никель 0,1-0,95nickel 0.1-0.95 ванадий 0,01-0,35vanadium 0.01-0.35 молибден 0,01-0,5molybdenum 0.01-0.5 вольфрам 0,01-0,3tungsten 0.01-0.3 железо остальноеiron rest
RU2003126934/02A 2003-09-05 2003-09-05 Ferrite stainless steel RU2250272C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003126934/02A RU2250272C1 (en) 2003-09-05 2003-09-05 Ferrite stainless steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003126934/02A RU2250272C1 (en) 2003-09-05 2003-09-05 Ferrite stainless steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003126934A RU2003126934A (en) 2005-02-20
RU2250272C1 true RU2250272C1 (en) 2005-04-20

Family

ID=35218596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003126934/02A RU2250272C1 (en) 2003-09-05 2003-09-05 Ferrite stainless steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250272C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2458175C1 (en) * 2009-08-31 2012-08-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Ferrite stainless steel with high hot-resistance
RU2518832C2 (en) * 2009-07-30 2014-06-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Stainless steel of high conductance and plasticity for use in fuel element and method of its production

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518832C2 (en) * 2009-07-30 2014-06-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Stainless steel of high conductance and plasticity for use in fuel element and method of its production
RU2458175C1 (en) * 2009-08-31 2012-08-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Ferrite stainless steel with high hot-resistance

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003126934A (en) 2005-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102058602B1 (en) Manufacturing method of welding material for ferritic heat resistant steel, welding joint for ferritic heat resistant steel and welding joint for ferritic heat resistant steel
JP4475440B1 (en) Seamless steel pipe and manufacturing method thereof
JP5950045B2 (en) Steel sheet and manufacturing method thereof
JP5924058B2 (en) High tensile strength steel sheet with excellent low temperature toughness of weld heat affected zone and method for producing the same
JP5142141B2 (en) Hot-rolled steel sheets for hydroforming, steel pipes for hydroforming, and methods for producing them
JP5846311B2 (en) Thick high-strength steel excellent in welding heat affected zone CTOD characteristics and method for producing the same
JP4837807B2 (en) High strength welded steel pipe and manufacturing method thereof
JP3969328B2 (en) Non-tempered seamless steel pipe
EP1371743A1 (en) Electric welded steel tube for hollow stabilizer
KR20190134704A (en) High Mn steel and its manufacturing method
CN104975224A (en) Seamless steel pipe of high-strength hollow spring
JP2012184500A (en) High tensile strength steel sheet having excellent low temperature toughness in weld heat-affected zone, and method for producing the same
JP4311740B2 (en) Thick steel plate with high heat input welded joint toughness
WO2018185851A1 (en) Vertical-seam-welded steel pipe
EP1182268B1 (en) High strength, high toughness, seamless steel pipe for line pipe
JP6245352B2 (en) High-tensile steel plate and manufacturing method thereof
JP5630322B2 (en) High-tensile steel plate with excellent toughness and manufacturing method thereof
WO2014199488A1 (en) Ultrahigh-tensile-strength steel plate for welding
JP6822611B2 (en) Hot-rolled steel sheets and welded joints, and their manufacturing methods
JP2022548144A (en) High-strength extra-thick steel material with excellent low-temperature impact toughness and its manufacturing method
RU2250272C1 (en) Ferrite stainless steel
KR20160119243A (en) Weld joint
JP4608818B2 (en) Ferritic stainless steel with excellent secondary work brittleness resistance and high temperature fatigue properties of welds
JP2000104116A (en) Production of steel excellent in strength and toughness
JP2023118054A (en) Austenitic stainless steel and hydrogen resistant member

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110906