RU2333285C2 - Steel - Google Patents
Steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333285C2 RU2333285C2 RU2006131400/02A RU2006131400A RU2333285C2 RU 2333285 C2 RU2333285 C2 RU 2333285C2 RU 2006131400/02 A RU2006131400/02 A RU 2006131400/02A RU 2006131400 A RU2006131400 A RU 2006131400A RU 2333285 C2 RU2333285 C2 RU 2333285C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- content
- silicon
- vanadium
- calcium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу жаропрочной стали для тепловых энергетических установок с рабочей температурой пара до 620°С.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the composition of heat-resistant steel for thermal power plants with a working temperature of steam up to 620 ° C.
Известна сталь, содержащая 0,10-0,16% углерода; 0,17-0,37% кремния; 0,4-0,7% марганца; 1,10-1,40% хрома; 0,9-1,1% молибдена; 0,20-0,35% ванадия (РУ, вып. 16, «Свойства сталей и сплавов, применяемых в котлотурбиностроении» ЦКТИ, 1966 г.», стр.92).Known steel containing 0.10-0.16% carbon; 0.17-0.37% silicon; 0.4-0.7% manganese; 1.10-1.40% of chromium; 0.9-1.1% molybdenum; 0.20-0.35% vanadium (RU, issue 16, “Properties of steels and alloys used in boiler turbine construction”, CKTI, 1966 ”, p. 92).
Указанная сталь, имея 40-летний опыт эксплуатации в теплоэнергетике в качестве материала трубопроводов и других элементов вследствие низкой жаропрочности не обеспечивает возможности повышения параметров пара тепловых энергоблоков свыше 560°С.The specified steel, having 40 years of operating experience in the power system as a material of pipelines and other elements due to low heat resistance It does not provide the possibility of increasing the parameters of the steam of thermal power units above 560 ° C.
Известна также сталь, выбранная в качестве прототипа, содержащая углерод; кремний; марганец; хром; молибден; ванадий; ниобий; церий; кальций; азот; фосфор; серу и железо (см. патент №2229532 RU 2229532 С2 7 С22С 38/26). Однако эта сталь также не обладает необходимой жаропрочностью при температурах до 620°С.Also known is a steel selected as a prototype containing carbon; silicon; manganese; chromium; molybdenum; vanadium; niobium; cerium; calcium; nitrogen; phosphorus; sulfur and iron (see patent No. 2229532 RU 2229532 C2 7 C22C 38/26). However, this steel also does not have the necessary heat resistance at temperatures up to 620 ° C.
Одной из базовых проблем при создании тепловых энергоблоков с суперсверхкритическими параметрами уровня температур 620°С и давления 30-35 МПа является необходимость разработки более жаропрочных и относительно экономичных конструкционных материалов и в том числе для пароперегревателей и паропроводов. В связи с этим поставлена задача разработки новой жаропрочной стали, обеспечивающей требуемый уровень длительной прочности σ10 5 не менее 98 Н/мм2 при температуре 620°С и длительной пластичности не менее 10%. За основу разработки была принята сталь с 8-10% хрома и 0,08-0,12% углерода.One of the basic problems in creating thermal power units with supercritical parameters of a temperature level of 620 ° C and a pressure of 30-35 MPa is the need to develop more heat-resistant and relatively economical structural materials, including for superheaters and steam pipelines. In this regard, the task was set to develop a new heat-resistant steel that provides the required level of long-term strength σ 10 5 of at least 98 N / mm 2 at a temperature of 620 ° C and a long ductility of at least 10%. The basis of the development was adopted steel with 8-10% chromium and 0.08-0.12% carbon.
В результате применения оптимизированного комплексного легирования базового состава молибденом, вольфрамом, ванадием, ниобием, микролегирования кальцием, церием, азотом и бором при ограничении содержания марганца, кремния, фосфора и серы была разработана новая жаропрочная сталь, отвечающая заданным требованиям.As a result of the application of optimized complex alloying of the base composition with molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, microalloying with calcium, cerium, nitrogen and boron, while limiting the content of manganese, silicon, phosphorus and sulfur, a new heat-resistant steel was developed that meets the specified requirements.
Предложена сталь, содержащая углерод; кремний; марганец; хром; молибден; ванадий; ниобий; кальций, церий, азот; фосфор; серу и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вольфрам и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,08-0,12%; кремний 0,15-0,20%; марганец 0,4-0,6%; хром 8,0-9,5%; молибден 0,4-0,6%; вольфрам 1,0-2,0%; ванадий 0,15-0,30%; ниобий 0,04-0,09%; кальций 0,005-0,05%; церий 0,02-0,05%; азот 0,03-0,07%; бор 0,001-0,006%; фосфор - не более 0,015%; сера - не более 0,010%, железо - остальное.Proposed steel containing carbon; silicon; manganese; chromium; molybdenum; vanadium; niobium; calcium, cerium, nitrogen; phosphorus; sulfur and iron, characterized in that it further comprises tungsten and boron in the following ratio of components, wt.%: carbon 0.08-0.12%; silicon 0.15-0.20%; manganese 0.4-0.6%; chromium 8.0-9.5%; molybdenum 0.4-0.6%; tungsten 1.0-2.0%; vanadium 0.15-0.30%; niobium 0.04-0.09%; calcium 0.005-0.05%; cerium 0.02-0.05%; nitrogen 0.03-0.07%; boron 0.001-0.006%; phosphorus - not more than 0.015%; sulfur - not more than 0.010%, iron - the rest.
Технический результат предложенной стали заключается в том, что достигнут требуемый уровень характеристик жаропрочности (длительная прочность длительная пластичность при вышеуказанном содержании компонентов.The technical result of the proposed steel is that the required level of heat resistance characteristics (long-term strength long ductility with the above content of the components.
Введение вольфрама в количестве 1,0-2,0% повышает жаропрочность стали за счет упрочнения твердого раствора и карбида Ме23С6, присутствующего в стали, и выделения фазы Лавеса Fe2W.The introduction of tungsten in an amount of 1.0-2.0% increases the heat resistance of steel due to the hardening of the solid solution and Me 23 C 6 carbide present in the steel and the separation of the Laves phase Fe 2 W.
Введение бора в количестве 0,001-0,006% повышает длительную прочность и длительную пластичность за счет растворения бора как поверхностно-активного элемента, в граничных зонах, упрочняя границы зерен и замедляя протекание диффузионных процессов в этих участках.The introduction of boron in an amount of 0.001-0.006% increases the long-term strength and long-term plasticity due to the dissolution of boron as a surface-active element in the boundary zones, strengthening grain boundaries and slowing the flow of diffusion processes in these areas.
Ограничение содержания ниобия до 0,04-0,09% способствует получению более мелких карбидов NbC и, как следствие, повышению длительной прочности.The limitation of the niobium content to 0.04-0.09% contributes to the production of smaller carbides of NbC and, as a result, increase the long-term strength.
Ограничение содержания фосфора до 0,015%, серы до 0,010% способствует получению более высоких характеристик пластичности стали.Limiting the content of phosphorus to 0.015%, sulfur to 0.010% contributes to higher plasticity characteristics of steel.
Содержание углерода 0,08-0,12% обеспечивает требуемый уровень заданных свойств. Содержание углерода менее 0,08% не обеспечивает необходимого уровня кратковременных механических свойств и длительной прочности. Повышение содержания углерода свыше 0,12% нецелесообразно, т.к. ухудшает свариваемость стали.The carbon content of 0.08-0.12% provides the required level of desired properties. A carbon content of less than 0.08% does not provide the necessary level of short-term mechanical properties and long-term strength. An increase in carbon content in excess of 0.12% is impractical because degrades weldability of steel.
Кремний в количестве 0,15-0,20% и марганец в количестве 0,4-0,6% использованы для раскисления стали. При содержании кремния менее 0,15% образуются плохо удаляемые жидкие силикаты, при содержании 0,15-0,20% образуются твердые хорошо удаляемые включения кремнезема, при содержании кремния более 0,20% усиливается склонность стали к тепловой хрупкости.Silicon in an amount of 0.15-0.20% and manganese in an amount of 0.4-0.6% are used for deoxidation of steel. With a silicon content of less than 0.15%, poorly removable liquid silicates are formed, with a content of 0.15-0.20%, solid, well-removable silica inclusions are formed, with a silicon content of more than 0.20%, the tendency of steel to thermal brittleness increases.
При введении марганца менее 0,4% - низкая раскислительная способность кремния, более 0,6% - практически не влияет на раскислительную способность, поэтому нецелесообразно.With the introduction of manganese less than 0.4% - low deoxidizing ability of silicon, more than 0.6% - practically does not affect the deoxidizing ability, therefore, it is impractical.
Содержание хрома 8,0-9,5% обеспечивает заданное количество, не более 10%, структурно-свободного феррита, технологичность стали в трубном производстве, высокую жаропрочность и ударную вязкость стали. При содержании менее 8,0% хрома понижается жаропрочность стали, при содержании более 9,5% хрома в структуре стали возрастает доля структурно-свободного феррита, понижаются ударная вязкость и технологические свойства.The chromium content of 8.0-9.5% provides a given amount, not more than 10%, of structurally free ferrite, the processability of steel in pipe production, high heat resistance and toughness of steel. When the content is less than 8.0% chromium, the heat resistance of steel decreases, when the content is more than 9.5% chromium, the proportion of structurally free ferrite in the steel structure increases, the toughness and technological properties decrease.
Содержание молибдена 0,4-0,6% обеспечивает жаропрочные свойства стали. Содержание молибдена менее 0,4% не обеспечивает нужной степени легирования твердого раствора, карбидной фазы и жаропрочности, свыше 0,6% - экономически не целесообразно.The molybdenum content of 0.4-0.6% provides heat-resistant properties of steel. A molybdenum content of less than 0.4% does not provide the required degree of alloying of the solid solution, carbide phase and heat resistance, more than 0.6% is not economically feasible.
Содержание ванадия в количестве 0,15-0,30% способствует повышению длительной прочности. При содержании ванадия менее 0,15% не обеспечивается нужная жаропрочность, при содержании более 0,30% его влияние отрицательно, т.к. ванадий, находясь в твердом растворе, уменьшает силы межатомных связей.The vanadium content in the amount of 0.15-0.30% helps to increase long-term strength. When the content of vanadium is less than 0.15%, the required heat resistance is not provided, when the content is more than 0.30%, its effect is negative, because Vanadium, being in solid solution, reduces the strength of interatomic bonds.
Содержание кальция 0,005-0,05% повышает изотропность свойств, снижая вторичное окисление стали и способствуя равномерному распределению сульфидных и оксидных включений. Содержание кальция в количестве менее 0,005% нецелесообразно в связи с отсутствием влияния малых концентраций этого элемента на характер неметаллических включений и изотропных свойств стали. Введение кальция в количестве более 0,05% вызывает технологические трудности. В случае применения металлического кальция эти трудности выражаются в сильном пироэффекте и выбросах жидкой стали. В случае применения силикокальция недопустимо увеличивается содержание кремния в стали.The calcium content of 0.005-0.05% increases the isotropy of properties, reducing the secondary oxidation of steel and contributing to a uniform distribution of sulfide and oxide inclusions. The calcium content in an amount of less than 0.005% is impractical due to the lack of influence of low concentrations of this element on the nature of non-metallic inclusions and isotropic properties of steel. The introduction of calcium in an amount of more than 0.05% causes technological difficulties. In the case of the use of metallic calcium, these difficulties are expressed in a strong pyroelectric effect and emissions of liquid steel. In the case of silicocalcium, the silicon content in the steel unacceptably increases.
Содержание церия в количестве 0,02-0,05% способствует глобуляризации неметаллических включений, уменьшает количество оксидных включений типа глинозема и шпинелей, очищает границы зерен и повышает ударную вязкость. При содержании церия менее 0,02% указанный эффект не достигается. Содержание церия более 0,05% может привести к повышению загрязненности стали сложными включениями.The content of cerium in an amount of 0.02-0.05% contributes to the globularization of non-metallic inclusions, reduces the amount of oxide inclusions such as alumina and spinel, cleans grain boundaries and increases toughness. When the cerium content is less than 0.02%, this effect is not achieved. A cerium content of more than 0.05% can lead to increased pollution become complex inclusions.
Азот в количестве 0,03-0,07% вводится в сталь с целью повышения жаропрочности за счет образования тугоплавких и мелкодисперсных соединений типа карбонитридов V(C,N). При содержании менее 0,03% азота образование карбонитридов не наблюдается. Введение азота более 0,07% может способствовать образованию в слитках раковин и пузырей.Nitrogen in an amount of 0.03-0.07% is introduced into steel in order to increase heat resistance due to the formation of refractory and finely dispersed compounds such as carbonitrides V (C, N). At a content of less than 0.03% nitrogen, the formation of carbonitrides is not observed. The introduction of nitrogen more than 0.07% can contribute to the formation of shells and blisters in the ingot.
Применение принципа поликомпонентного легирования при совокупном влиянии перечисленных элементов позволило получить сталь с высоким уровнем служебных и экономических характеристик, как-то: жаропрочность, пластичность, ударная вязкость, стабильность при длительных изотермических выдержках, технологичность и экономичность в металлургическом производстве.The application of the principle of multicomponent alloying with the combined influence of the above elements made it possible to obtain steel with a high level of service and economic characteristics, such as heat resistance, ductility, toughness, stability during long isothermal holdings, manufacturability and economy in metallurgical production.
Произведено опробование производства из предлагаемой стали трубной продукции. На ОАО «Златоустовский металлургический завод» выплавлена промышленная плавка весом 20 т способом электроплавки с последующим электрошлаковым переплавом. На ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» изготовлены трубы размером 377×50 мм и 465×75 мм. Изготовленная продукция соответствовала заданным требованиям и признана годной.Tested production of the proposed steel pipe products. OJSC “Zlatoust Metallurgical Plant” smelted industrial smelting weighing 20 tons by electric smelting followed by electroslag remelting. Chelyabinsk Tube-Rolling Plant OJSC manufactured pipes of 377 × 50 mm and 465 × 75 mm in size. The manufactured products met the specified requirements and were declared fit.
Химический состав предложенной стали приведен в таблице 1, а механические свойства - в таблице 2.The chemical composition of the proposed steel are shown in table 1, and the mechanical properties in table 2.
Испытания проводили на материалах, выплавленных в электродуговых печах с последующим электрошлаковым переплавом. Испытания на растяжение проводили на образцах с диаметром рабочей части 6 мм по ГОСТ 1497 и ГОСТ 9651, испытания на жаропрочность проводили на образцах с диаметром рабочей части 10 мм по ОСТ 108.901.102-78.The tests were carried out on materials smelted in electric arc furnaces followed by electroslag remelting. Tensile tests were carried out on samples with a working part diameter of 6 mm according to GOST 1497 and GOST 9651, heat resistance tests were carried out on samples with a working part diameter of 10 mm according to OST 108.901.102-78.
Из таблицы 2 видно, что жаропрочность предлагаемой стали по сравнению с известной существенно возрастает. Если предел длительной прочности известной стали составляет то предлагаемой стали - а From table 2 it can be seen that the heat resistance of the proposed steel compared with the known increases significantly. If the tensile strength of known steel is then the proposed steel - but
Сталь рекомендуется для изготовления трубопроводов и пароперегревателей котлов со сверхкритическими параметрами. Использование стали в теплоэнергетике позволит увеличить до 200000 часов ресурс изготавливаемого оборудования и повысить расчетные параметры котла до Т=620°С и Р=300 ата.Steel is recommended for the manufacture of pipelines and superheaters of boilers with supercritical parameters. The use of steel in the power industry will increase the resource of manufactured equipment to 200,000 hours and increase the design parameters of the boiler to T = 620 ° C and P = 300 ata.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006131400/02A RU2333285C2 (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006131400/02A RU2333285C2 (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Steel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006131400A RU2006131400A (en) | 2008-03-10 |
RU2333285C2 true RU2333285C2 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=39280504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006131400/02A RU2333285C2 (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2333285C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447184C1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Refractory martensitic steel |
-
2006
- 2006-09-01 RU RU2006131400/02A patent/RU2333285C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447184C1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Refractory martensitic steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006131400A (en) | 2008-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102223549B1 (en) | Austenitic stainless steel | |
KR100933114B1 (en) | Ferritic Heat Resistant Steel | |
AU2009310835B2 (en) | High strength stainless steel piping having outstanding resistance to sulphide stress cracking and resistance to high temperature carbon dioxide corrosion | |
US11105501B2 (en) | High-chromium heat-resistant steel | |
JP6350686B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
CN103370436A (en) | Duplex stainless steel, and process for production thereof | |
AU2017266359A1 (en) | Steel bar for downhole member and downhole member | |
AU2017274993B2 (en) | Duplex stainless steel and duplex stainless steel manufacturing method | |
JP5838933B2 (en) | Austenitic heat resistant steel | |
KR100985354B1 (en) | Low alloy steel | |
JP6575392B2 (en) | High Cr ferritic heat resistant steel | |
RU2333285C2 (en) | Steel | |
RU2425172C1 (en) | Heat resistant steel | |
RU2335569C2 (en) | Steel | |
RU2415963C2 (en) | Heat resistant steel | |
JP6597450B2 (en) | Abrasion-resistant steel plate and method for producing the same | |
RU2458179C1 (en) | Hot-resistant steel | |
RU2448192C1 (en) | Heat-resistant steel | |
RU2448194C1 (en) | Heat-resistant alloy | |
JP7464817B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
RU2414522C1 (en) | Heat resistant steel for steam power installations and power units with overcritical parametres of steam | |
JP2002004008A (en) | HIGH Cr FERRITIC HEAT RESISTANT STEEL | |
JP6597449B2 (en) | Abrasion-resistant steel plate and method for producing the same | |
RU2229532C2 (en) | Steel | |
RU2340698C1 (en) | Cold-resistant welded steel |