RU2469105C1 - Hot-rolled round stock - Google Patents
Hot-rolled round stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469105C1 RU2469105C1 RU2011145216/02A RU2011145216A RU2469105C1 RU 2469105 C1 RU2469105 C1 RU 2469105C1 RU 2011145216/02 A RU2011145216/02 A RU 2011145216/02A RU 2011145216 A RU2011145216 A RU 2011145216A RU 2469105 C1 RU2469105 C1 RU 2469105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- hardness
- rolled
- molybdenum
- carbon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству круглого сортового проката.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of round sections.
Известен круглый сортовой прокат, горячекатаный, с заданными параметрами структуры и механических свойств, изготовленный из легированной стали, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,42-0,50, марганец 0,50-0,80, кремний 0,17-0,37, сера 0,020-0,040, фосфор 0,001-0,030, алюминий 0,03-0,05, кальций 0,001-0,010, кислород 0,001-0,015, хром не более 0,25, никель не более до 0,025, медь не более 0,25, молибден не более 0,10, мышьяк не более 0,08, азот - не более 0,015, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом соотношение содержания кислорода и кальция, а также кальция и серы определяются по следующим зависимостям: кислород/кальций = 1÷4,5 и кальций/сера ≥ 0,065.Known round long products, hot-rolled, with the specified parameters of the structure and mechanical properties, made of alloy steel, with the following ratio of components, wt.%: Carbon 0.42-0.50, manganese 0.50-0.80, silicon 0, 17-0.37, sulfur 0.020-0.040, phosphorus 0.001-0.030, aluminum 0.03-0.05, calcium 0.001-0.010, oxygen 0.001-0.015, chromium not more than 0.25, nickel not more than 0.025, copper not more than 0.25, molybdenum not more than 0.10, arsenic not more than 0.08, nitrogen not more than 0.015, iron and inevitable impurities - the rest, while the ratio of oxygen and calcium, as well as calcium and sulfur is determined lyayutsya the following relationships: oxygen / calcium = 1 ÷ 4,5 and a calcium / sulfur ≥ 0,065.
Диаметр проката составляет от 10 до 30 мм. Неметаллические включения сульфидов имеют двухслойную структуру - сульфид с оксидной оболочкой, кривизна прутков - не более 1,0 мм/м.Diameter of hire is from 10 to 30 mm. Non-metallic inclusions of sulfides have a two-layer structure - sulfide with an oxide shell, the curvature of the bars is not more than 1.0 mm / m.
Прокат имеет пластинчатую феррито-перлитовую структуру, размер действительного зерна - 5-8 баллов, имеет обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, твердость заготовки 229-255, временное сопротивление разрыву не менее 640 МПа, относительное удлинение не менее 6%, относительное сужение не менее 30%. (РФ, патент №2283875, C21D 8/06, C22C 38/44, 20.09.2006).The rolled product has a lamellar ferrite-pearlite structure, the actual grain size is 5-8 points, the decarburized layer is not more than 1.5% of the diameter, the workpiece hardness is 229-255, the tensile strength is not less than 640 MPa, the elongation is not less than 6%, relative narrowing of at least 30%. (RF patent No. 2283875, C21D 8/06, C22C 38/44, 09/20/2006).
Наиболее близкий к заявляемому - круглый сортовой прокат, горячекатаный, с заданными параметрами структуры и механических свойств, изготовленный из легированной стали, состав которой описан в способе производства прутка из среднеуглеродистой стали, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,42-0,50, марганец 0,50-0,80, кремний 0,17-0,37, сера 0,020-0,040, фосфор 0,001-0,030, алюминий 0,03-0,05, кальций 0,001-0,010, кислород 0,001-0,015, хром не более 0,25%, никель до 0,25%, медь не более 0,25%, молибден не более 0,10%, мышьяк не более 0,08%, азот - не более 0,015%. Железо и неизбежные примеси - остальное, при этом соотношение содержания кислорода и кальция, а также кальция и серы определяются по следующим зависимостям: кислород/кальций = 1÷4,5 и кальций/сера ≥ 0,065.Closest to the claimed - round long products, hot-rolled, with the specified parameters of the structure and mechanical properties, made of alloy steel, the composition of which is described in the method of production of a bar from medium carbon steel, with the following ratio of components, wt.%: Carbon 0,42-0 , 50, manganese 0.50-0.80, silicon 0.17-0.37, sulfur 0.020-0.040, phosphorus 0.001-0.030, aluminum 0.03-0.05, calcium 0.001-0.010, oxygen 0.001-0.015, chromium is not more than 0.25%, nickel is up to 0.25%, copper is not more than 0.25%, molybdenum is not more than 0.10%, arsenic is not more than 0.08%, nitrogen is not more than 0.015%. Iron and inevitable impurities - the rest, while the ratio of oxygen and calcium, as well as calcium and sulfur are determined by the following dependencies: oxygen / calcium = 1 ÷ 4.5 and calcium / sulfur ≥ 0.065.
В результате горячей прокатки и последующей горячей калибровки со степенью деформации 25% получили сортовой прокат диаметром 22,5 мм, длиной 5900 мм, кривизна прутков не более 0,7 мм/м. Структура пластинчатого перлита, обезуглероженный слой глубиной 0,05 мм, балл действительного зерна - 7, твердость заготовки 229-241 НВ, временное сопротивление разрыву 680 МПа, относительное удлинение 9%, относительное сужение 42% (РФ, патент №2285053, C21D 8/06, C22C 38/12, C21C 5/04, 10.01.2006).As a result of hot rolling and subsequent hot calibration with a degree of deformation of 25%, long products with a diameter of 22.5 mm and a length of 5900 mm were obtained, the curvature of the rods not exceeding 0.7 mm / m. The structure of lamellar perlite, decarburized layer with a depth of 0.05 mm, the actual grain score is 7, the workpiece hardness is 229-241 HB, the tensile strength is 680 MPa, the elongation is 9%, the relative narrowing is 42% (RF Patent No. 2285053, C21D 8 / 06, C22C 38/12, C21C 5/04, 01/10/2006).
Недостаток выявленных в процессе патентного поиска известных технических решений заключается в том, что они позволяют изготовить круглый сортовой прокат, горячекатаный, с заданными параметрами структуры и величиной твердости, только небольших диаметров, а именно: до 30 мм. Кроме того, ограничение нижнего предела твердости проката (229 НВ) не позволяет получить более мягкую сталь, что снижает ее характеристики резания.The disadvantage of the known technical solutions identified in the patent search process is that they make it possible to produce round long products, hot-rolled, with the given structure parameters and hardness value, only small diameters, namely up to 30 mm. In addition, the limitation of the lower limit of hardness of rolled products (229 HB) does not allow to obtain a softer steel, which reduces its cutting characteristics.
Заявленное изобретение решает задачу создания круглого сортового проката, горячекатаного, осуществление которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности производства круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм), причем из высоколегированной стали, с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали, а также в снижении твердости проката за счет возможности снятии ограничения по нижнему пределу твердости.The claimed invention solves the problem of creating a round rolled section, hot-rolled, the implementation of which ensures the achievement of the technical result, which consists in the possibility of producing round-shaped heat-treated round rolled products of large diameters (over 200 mm), and of high-alloy steel, with macrostructure characteristics corresponding to high-alloy steel, and also in reducing the hardness of rolled products due to the possibility of removing restrictions on the lower limit of hardness.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в заявленном круглом сортовом прокате, горячекатаном, с заданными параметрами структуры и твердости новым является то, что он изготовлен из легированной стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, молибден, ванадий, никель, железо и неизбежные примеси, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: углерод 0,42-0,50; марганец 0,50-0,80; кремний 0,17-0,37; хром 1,20-1,50; молибден 0,50-0,80; ванадий 0,30-0,50; никель 3,70-4,20; алюминий 0,020-0,050; железо и неизбежные примеси - остальное, при этом в качестве примесей сталь содержит массовую долю элементов, %: фосфор не более 0,025, сера не более 0,025, медь не более 0,30, прокат имеет твердость - не более 241 НВ, макроструктура проката (максимальные значения): центральная пористость 2 балла, точечная неоднородность 2 балла, ликвационный квадрат 2 балла, подусадочная ликвация 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины не допускаются.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the declared round long products, hot-rolled, with the specified parameters of structure and hardness, the new is that it is made of alloy steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, molybdenum, vanadium, nickel, iron and unavoidable impurities, with the following ratios of components, wt.%: carbon 0.42-0.50; manganese 0.50-0.80; silicon 0.17-0.37; chrome 1.20-1.50; molybdenum 0.50-0.80; vanadium 0.30-0.50; nickel 3.70-4.20; aluminum 0.020-0.050; iron and unavoidable impurities - the rest, while steel contains mass fraction of elements as impurities,%: phosphorus no more than 0.025, sulfur no more than 0.025, copper no more than 0.30, rolled metal has a hardness - no more than 241 HB, rolled macrostructure (maximum values): central porosity 2 points, point heterogeneity 2 points, segregation square 2 points, shrink segregation 1 point, decarburized layer no more than 1.5% of the diameter, subcortical bubbles and intergranular cracks are not allowed.
Заявленный технический результат достигается следующим образом.The claimed technical result is achieved as follows.
Качественное изменение свойств заявленной легированной стали, обеспечивающих достижение заявленного технического результата, заключающегося в возможности производства круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм), причем из высоколегированной стали, с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали, а также в снижении твердости проката за счет возможности снятии ограничения по нижнему пределу твердости, достигается за счет дополнительного введения в состав стали легирующего элемента ванадия и предложенного количественного содержании легирующих элементов никеля, хрома, молибдена и ванадия, а также за счет корректировки общего качественного и количественного состава стали. Приведенные сочетания легирующих элементов: никеля, хрома, молибдена и ванадия, а также качественный и количественный состав всех компонентов стали, из которой изготавливают заявленный прокат, позволяют получить благоприятную макроструктуру проката с характеристиками, соответствующими высоколегированной стали, при твердости проката не более 241 НВ, что повышает мягкость стали и улучшает характеристики резания. Кроме того, обеспечивается возможность производства круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм) с соответствующим характеристиками макроструктуры и твердости. В итоге повышается комплекс потребительских свойств проката.A qualitative change in the properties of the declared alloy steel, ensuring the achievement of the claimed technical result, which consists in the possibility of producing round high-quality heat-treated round rolled products of large diameters (over 200 mm), moreover from high-alloy steel, with macrostructure characteristics corresponding to high-alloy steel, as well as a decrease in rolled hardness due to the possibility of removing restrictions on the lower limit of hardness, it is achieved due to the additional introduction of the steel composition of the alloying element of vanadium and the proposed quantitative content of the alloying elements of nickel, chromium, molybdenum and vanadium, as well as by adjusting the overall qualitative and quantitative composition of the steel. The given combinations of alloying elements: nickel, chromium, molybdenum and vanadium, as well as the qualitative and quantitative composition of all the components of the steel from which the claimed steel is made, allow to obtain a favorable macrostructure of the steel with characteristics corresponding to high alloy steel, with a hardness of rolling no more than 241 HB, which increases the softness of steel and improves cutting performance. In addition, it is possible to produce round high-quality heat-treated round rolled sections of large diameters (over 200 mm) with the corresponding characteristics of macrostructure and hardness. As a result, the complex of consumer properties of rolled products increases.
Качественный и количественный состав стали в заявленном круглом сортовом прокате обусловлен следующим.The qualitative and quantitative composition of steel in the declared round long products is due to the following.
Железо является основным компонентом стали.Iron is the main component of steel.
Углерод упрочняет сталь. Углерод вводят в композицию заявленной стали с целью обеспечения заданного уровня ее прочности и твердости.Carbon reinforces steel. Carbon is introduced into the composition of the claimed steel in order to ensure a given level of its strength and hardness.
При этом углерод участвует в протекании двух процессов. Первый процесс - это образование графитовых включений в структуре стали, второй - образование частиц карбидной фазы в металлической матрице. При содержании углерода менее 0,42% образуется недостаточное количество как свободного углерода, так и карбидов, что приводит к повышенному износу изделий в процессе эксплуатации и снижению прочностных свойств материала. При содержании углерода более 0,50% происходит выделение избыточного количества частиц карбидной фазы неблагоприятной формы, что приводит к снижению пластических свойств стали.In this case, carbon is involved in two processes. The first process is the formation of graphite inclusions in the steel structure, the second is the formation of particles of the carbide phase in a metal matrix. When the carbon content is less than 0.42%, an insufficient amount of both free carbon and carbides is formed, which leads to increased wear of the products during operation and a decrease in the strength properties of the material. When the carbon content is more than 0.50%, an excess amount of particles of the carbide phase of an unfavorable shape is released, which leads to a decrease in the plastic properties of steel.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Кремний способствует выделению углерода в свободном виде в соответствии со стабильной системой железо-углерод, что значительно повышает показатели износостойкости сплава. Количественное содержание кремния в составе стали соответствует количественному содержанию углерода. Для количественного содержания углерода в заявленной стали кремний в количестве менее 0,17% не оказывает значительного влияния на процесс графитизации, вследствие чего углерод находится в связанном состоянии, что приводит к ухудшению твердости стали, к значительному износу изделий при эксплуатации в условиях интенсивного трения. При содержании кремния более 0,37% в структуре стали наблюдается повышенное количество крупных включений графита неблагоприятной формы, что также отрицательно сказывается на характеристиках твердости, ухудшает прочностные и пластические свойства материала.Silicon refers to ferrite-forming elements. Silicon contributes to the release of carbon in free form in accordance with a stable iron-carbon system, which significantly increases the wear resistance of the alloy. The quantitative content of silicon in the composition of the steel corresponds to the quantitative content of carbon. For the quantitative carbon content in the declared steel, silicon in an amount of less than 0.17% does not significantly affect the graphitization process, as a result of which the carbon is in a bound state, which leads to a deterioration in the hardness of the steel, to significant wear of products during operation under intense friction. When the silicon content is more than 0.37% in the steel structure, an increased number of large inclusions of graphite of an unfavorable shape is observed, which also negatively affects the hardness characteristics, worsens the strength and plastic properties of the material.
Марганец, молибден и хром используют, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы, повышающие устойчивость переохлажденного аустенита стали. В заявленном составе стали марганец и молибден взяты в равных количественных пределах: (0,5-0,8%) марганец, (0,5-0,8%) молибден, что обеспечивает требуемое сочетание прочностных и вязких свойств в совокупности с усилением влияния молибдена на устойчивость переохлажденного аустенита. Марганец, растворяясь в металлической основе, повышает твердость, стабилизирует перлит. При содержании марганца менее 0,5% в структуре стали наблюдается присутствие включений феррита, что приводит к снижению твердости и износостойкости сплава. При содержании марганца более 0,8% происходит снижение пластических свойств стали вследствие локального пересыщения ферритной составляющей перлита марганцем.Manganese, molybdenum and chromium are used, on the one hand, as solid solution hardeners, and on the other hand, as elements that increase the stability of supercooled austenite of steel. In the declared composition, manganese and molybdenum steel are taken in equal quantitative limits: (0.5-0.8%) manganese, (0.5-0.8%) molybdenum, which provides the required combination of strength and ductile properties in combination with increased influence molybdenum on the stability of supercooled austenite. Manganese, dissolving in a metal base, increases hardness, stabilizes perlite. When the manganese content is less than 0.5%, the presence of ferrite inclusions is observed in the steel structure, which leads to a decrease in the hardness and wear resistance of the alloy. When the manganese content is more than 0.8%, the plastic properties of the steel decrease due to local supersaturation of the ferrite component of perlite with manganese.
Молибден эффективен в отношении повышения прочности, и в состав стали с этой целью вводится по мере необходимости. В заявленном изобретении молибден оказывает существенное влияние на формирование однородной структуры стали. Молибден в присутствии хрома образует карбид (Мо, Fe)23С6. Наличие молибдена в заявленных пределах (0,50-0,80%) повышает прокаливаемость стали, что позволяет получать равномерную и мелкозернистую структуру, увеличивает сопротивление стали ползучести, тормозит процесс роста и коагуляции карбидов. При содержании молибдена в стали менее 0,50% снижается количество образующихся соединений, структура стали отличается неоднородностью, что приводит к снижению прочностных и пластических свойств материала. При содержании более 0,80% образуется избыточное количество соединений молибдена, что ведет к снижению пластических свойств стали.Molybdenum is effective in increasing strength, and is introduced into the composition of steel for this purpose as necessary. In the claimed invention, molybdenum has a significant effect on the formation of a homogeneous steel structure. Molybdenum in the presence of chromium forms carbide (Mo, Fe) 23 C 6 . The presence of molybdenum in the declared range (0.50-0.80%) increases the hardenability of steel, which allows to obtain a uniform and fine-grained structure, increases the creep resistance of steel, inhibits the growth and coagulation of carbides. When the molybdenum content in the steel is less than 0.50%, the number of formed compounds decreases, the structure of the steel is not uniform, which leads to a decrease in the strength and plastic properties of the material. When the content is more than 0.80%, an excess amount of molybdenum compounds is formed, which leads to a decrease in the plastic properties of steel.
Хром представляет собой эффективный легирующий элемент, повышающий коррозионную стойкость к газообразному диоксиду углерода, наиболее дешевый элемент, повышает твердость и прочность при незначительном уменьшении пластичности. Хром при заявленном содержании в стали в количестве 1,2-1,5% полностью растворяется в цементите, образуя сложные карбиды типа (Fe, Cr)3С, способствует получению высокой и равномерной твердости, износостойкой поверхности. При содержании хрома менее 1,2% снижается твердость и износостойкость стали. При содержании более 1,5% карбиды укрупняются, увеличивается их количество, что приводит к снижению пластических свойств стали.Chromium is an effective alloying element that increases corrosion resistance to gaseous carbon dioxide, the cheapest element, increases hardness and strength with a slight decrease in ductility. Chromium, at the declared content in steel in the amount of 1.2-1.5%, completely dissolves in cementite, forming complex carbides of the type (Fe, Cr) 3 C, contributes to a high and uniform hardness, wear-resistant surface. When the chromium content is less than 1.2%, the hardness and wear resistance of steel is reduced. With a content of more than 1.5%, carbides are enlarged, their number increases, which leads to a decrease in the plastic properties of steel.
В совокупности: верхний уровень содержания марганца - 0,80%, молибдена - 0,80% и хрома - 1,50% - определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали при сохранении выполнения требований к твердости, а нижний уровень содержания марганца - 0,50%, молибдена - 0,50% и хрома - 1,20% соответственно, определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня прочности данной стали.In total: the upper level of manganese is 0.80%, molybdenum is 0.80% and chromium is 1.50% is determined by the need to ensure the required level of ductility of steel while maintaining the hardness requirements, and the lower level of manganese is 0.50 %, molybdenum - 0.50% and chromium - 1.20%, respectively, is determined by the need to ensure the required level of strength of this steel.
Ванадий в количестве 0,30-0,50% вводят в композицию данной стали с целью обеспечения мелкодисперсной, однородной зеренной структуры. Ванадий измельчает зерно микроструктуры и одновременно повышает твердость и прочность стали. Ванадий характеризуется отсутствием р-электронов и наличием незаполненных d-орбиталей ядра атома, следствием чего является понижение термодинамической активности углерода при вводе ванадия в расплав. Это приводит к процессу образования высокодисперсных соединений ванадия (карбидов, нитридов, карбонитридов), имеющих округлую форму, которые, равномерно распределяясь по границам зерен, измельчают и упрочняют их, тем самым повышая прочностные и пластические свойства стали, не вызывая при этом появления напряжений.Vanadium in an amount of 0.30-0.50% is introduced into the composition of this steel in order to provide a finely dispersed, uniform grain structure. Vanadium grinds the grain of the microstructure and at the same time increases the hardness and strength of steel. Vanadium is characterized by the absence of p-electrons and the presence of unfilled d-orbitals of the atomic nucleus, which results in a decrease in the thermodynamic activity of carbon when vanadium is introduced into the melt. This leads to the formation of highly dispersed vanadium compounds (carbides, nitrides, carbonitrides), which have a rounded shape, which, evenly distributed along the grain boundaries, grind and harden them, thereby increasing the strength and plastic properties of steel, without causing stresses.
При содержании ванадия менее 0,30% снижается количество образующихся соединений, процесс измельчения зерна не происходит в полном объеме, в результате чего происходит снижение комплекса механических свойств. При содержании ванадия более 0,50% образуется избыточное количество соединений ванадия, что ведет к снижению пластических свойств стали. В результате верхняя граница содержания ванадия - 0,50% - обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - соответственно 0,30% - обеспечением требуемого уровня прочности данной стали.When the vanadium content is less than 0.30%, the number of formed compounds decreases, the process of grain grinding does not occur in full, resulting in a decrease in the complex of mechanical properties. When the vanadium content is more than 0.50%, an excess amount of vanadium compounds is formed, which leads to a decrease in the plastic properties of steel. As a result, the upper limit of the vanadium content - 0.50% - is due to the need to ensure the required level of ductility of steel, and the lower - respectively 0.30% - to ensure the required level of strength of this steel.
Кроме того, ванадий управляет процессами в нижней части аустенитной области: определяет склонность к росту зерна аустенита, стабилизирует структуру при термомеханической обработке, повышает температуру рекристаллизации и, как следствие, влияет на характер γ-α-превращения.Furthermore, vanadium controls processes in the bottom of the austenitic field specifies the propensity for growth of austenite grains, stabilizes the structure with thermomechanical treatment increases the recrystallization temperature and, consequently, affects the nature of γ-α - conversion.
Никель в заданных пределах (3,7%-4,2%) влияет на характеристики прочности стали, твердости, уменьшает склонность к хрупкому разрушению, увеличивает дисперсность карбидов, повышает сопротивление стали окислению при нагреве и ее прочность при высоких температурах. Кроме того, никель также нейтрализует вредные влияния со стороны, которые заключаются в возможности меди, входящей в состав заявленной стали в виде примесей, образования трещин на поверхности во время горячей прокатки.Nickel in the specified range (3.7% -4.2%) affects the characteristics of steel strength, hardness, reduces the tendency to brittle fracture, increases the dispersion of carbides, increases the oxidation resistance of steel when heated and its strength at high temperatures. In addition, nickel also neutralizes the harmful effects from the outside, which consist in the possibility of copper, which is part of the declared steel in the form of impurities, the formation of cracks on the surface during hot rolling.
Присутствие никеля в составе стали в количестве 3,70% положительно сказывается на уровне вязкости стали и прочностных характеристиках. Ограничение по верхнему уровню содержания никеля в стали - 4,20% обусловлено получением мартенситной структуры при закалке стали (так как никель является аустенитизатором). При содержании никеля более 4,20% дальнейшего благоприятного воздействия на улучшение прочности стали не происходит.The presence of nickel in the composition of steel in an amount of 3.70% has a positive effect on the level of steel viscosity and strength characteristics. The limitation on the upper level of nickel in steel is 4.20% due to the martensitic structure during steel quenching (since nickel is an austenitizer). When the nickel content is more than 4.20%, no further beneficial effect on improving the strength of steel occurs.
Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. Кроме того, он связывает азот в нитриды. При содержании алюминия менее 0,020% его воздействие проявляется слабо. Увеличение содержания алюминия выше 0,050% приводит к разнозернистости микроструктуры стали.Aluminum is a deoxidizing and modifying element. In addition, it binds nitrogen to nitrides. When the aluminum content is less than 0.020%, its effect is weak. An increase in the aluminum content above 0.050% leads to a different grain size of the steel microstructure.
Медь (не более 0,30%) входит в состав стали в качестве примеси и в заданных пределах обеспечивает повышение механических свойств и износостойкости в условиях высоких температур и теплосмен. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производстваCopper (not more than 0.30%) is included in the composition of steel as an impurity and within specified limits provides an increase in mechanical properties and wear resistance at high temperatures and heat transfer. The lower limit is not defined, as it is due to issues of manufacturability
Сера входит в состав стали в качестве примеси. Сера глобулизирует сульфидные включения и участвует в формировании уровня прочности и пластичности стали. Верхний предел (0,025%) обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.Sulfur is a part of steel as an impurity. Sulfur globularizes sulfide inclusions and is involved in the formation of the level of strength and ductility of steel. The upper limit (0.025%) is due to the need to obtain a given level of ductility and toughness of steel, and the lower limit is not defined, because it is caused by issues of manufacturability.
Фосфор входит в заявленный состав стали в виде примеси и определяет уровень пластичности стали и ее склонность к обратимой отпускной хрупкости. Содержание фосфора в заявленном составе стали не более 0,025% оказывает положительное влияние на получение заданного уровня прочности, пластичности и отпускной хрупкости стали. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.Phosphorus is included in the declared composition of the steel in the form of an impurity and determines the level of ductility of steel and its tendency to reversible temper brittleness. The phosphorus content in the claimed steel composition of not more than 0.025% has a positive effect on obtaining a given level of strength, ductility and temper brittleness of steel. The lower limit is not defined, as it is due to issues of manufacturability.
В результате проведения опытных плавок и последующей горячей прокатки получали сортовой прокат диаметром свыше 200 мм с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали, а именно (максимальные значения): центральная пористость 2 балла, точечная неоднородность 2 балла, ликвационный квадрат 2 балла, подусадочная ликвация 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины отсутствовали, при твердости проката - не более 241 НВ.As a result of experimental melting and subsequent hot rolling, long products with a diameter of more than 200 mm were obtained with macrostructure characteristics corresponding to high alloy steel, namely (maximum values): central porosity 2 points, point heterogeneity 2 points, segregation square 2 points, shrinkage segregation 1 point , the decarburized layer was not more than 1.5% of the diameter, subcortical bubbles and intercrystalline cracks were absent, with rolled hardness not more than 241 HB.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного изобретения с получением заявленного технического результата, приведены в примере.Information confirming the possibility of implementing the claimed invention with the receipt of the claimed technical result is shown in the example.
Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.
Опытную выплавку исследуемой стали с хим. составом, мас.%: C=0,42; Mn=0,58; Si=0,24; Cr=1,37; Ni=3,93; Mo=0,51; V=0,31; Cu=0,19; Р=0,013; S=0,010; произвели в 10-тонной дуговой сталеплавильной печи (ДСП-10).Experimental smelting of the investigated steel with chem. composition, wt.%: C = 0.42; Mn = 0.58; Si = 0.24; Cr = 1.37; Ni = 3.93; Mo = 0.51; V = 0.31; Cu = 0.19; P = 0.013; S = 0.010; produced in a 10-ton arc steelmaking furnace (DSP-10).
Получение стали требуемого состава осуществлялось на печи ДСП-10 в несколько этапов:Obtaining steel of the required composition was carried out on a chipboard DSP-10 in several stages:
- завалка шихты;- filling the charge;
- плавление шихты;- melting the mixture;
- окислительный период;- oxidative period;
- рафинировочный период;- refining period;
- выпуск в ковш;- release in the bucket;
- разливка в изложницы.- casting into molds.
Основными материалами для выплавки стали являются чугун передельный по ГОСТ 805-95 и стальной лом. Никель присаживают в завалку. Молибден вводится в конце окислительного периода. Раскисление осуществляется кремнием. Хром, марганец, кремний, ванадий присаживают в рафинировочный период, также в рафинировочный период производится корректировка молибдена. Удаление фосфора производится в окислительный период (скачивание шлака), сера удаляется в рафинировочный период наводкой «белого» шлака. Требуемого содержания углерода добиваются окислением углерода шихты и добавлением углеродсодержащих материалов. Окончательное раскисление металла алюминием производится в ковше. Температура металла перед выпуском 1585°C-1605°C. Разливка производится в изложницы сифонным способом. После полной кристаллизации слиток извлекается из изложницы, подогревается до температуры прокатки (1130±40°С) в нагревательных колодцах и прокатывается на крупносортном стане линейного типа.The main materials for steelmaking are pig iron in accordance with GOST 805-95 and steel scrap. Nickel is seated in the filling. Molybdenum is introduced at the end of the oxidation period. Deoxidation is carried out by silicon. Chromium, manganese, silicon, vanadium are planted in the refining period, and molybdenum is also adjusted in the refining period. Phosphorus is removed during the oxidation period (slag download), sulfur is removed during the refining period by inducing “white” slag. The required carbon content is achieved by oxidizing the carbon mixture and the addition of carbon-containing materials. The final deoxidation of metal by aluminum is done in the bucket. The temperature of the metal before release is 1585 ° C-1605 ° C. Casting is carried out in molds by siphon method. After complete crystallization, the ingot is removed from the mold, heated to a rolling temperature (1130 ± 40 ° C) in heating wells and rolled on a linear mill of large section.
В результате горячей прокатки получили сортовой прокат диаметром 200 мм, длиной 5000 мм. Для предупреждения образования флокенов после горячей пластической деформации прокат охлаждался медленно в термосах замедленного охлаждения. Это дает возможность водороду удалиться из стали.As a result of hot rolling, long products with a diameter of 200 mm and a length of 5000 mm were obtained. To prevent the formation of flocken after hot plastic deformation, the steel was cooled slowly in delayed cooling flasks. This allows hydrogen to escape from the steel.
Для получения требуемой твердости металл отжигался в печах камерного типа: нагрев до температуры 660°С, выдержка при этой температуре 12 часов, охлаждение с печью по 30°С/ч до 500°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.To obtain the required hardness, the metal was annealed in chamber-type furnaces: heating to a temperature of 660 ° C, holding at this temperature for 12 hours, cooling with a furnace at 30 ° C / h to 500 ° C, and further cooling in air.
Твердость полученного проката диаметром 200 мм из заявленной стали составляет 197 НВ (диаметр отпечатка 4,3 мм), в то время как по прототипу для диаметра проката 22,9 мм нижняя граница твердости заготовки составляет 229 НВ (диаметр отпечатка 4,0 мм) примерно при той же длине (5900 мм).The hardness of the rolled products with a diameter of 200 mm from the declared steel is 197 HB (imprint diameter 4.3 mm), while according to the prototype for a rolled diameter of 22.9 mm, the lower limit of the hardness of the workpiece is 229 HB (imprint diameter 4.0 mm) is approximately at the same length (5900 mm).
При этом макроструктура полученного проката из заявленной стали удовлетворительная и соответствует высоколегированной стали: центральная пористость - 1 балл, точечная неоднородность - 1 балл, ликвационный квадрат - 0 балл, подусадочная ликвация - 0 балл, общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины - не обнаружены. Металл нерадиоактивный. В изломе флокенов не обнаружено.At the same time, the macrostructure of the rolled steel from the declared steel is satisfactory and corresponds to high alloy steel: central porosity - 1 point, point heterogeneity - 1 point, segregation square - 0 point, contraction segregation - 0 point, total spotted segregation, marginal spotted segregation, subcortical vesicles, intercrystalline cracks - not detected. The metal is non-radioactive. No flocs were found in the fracture.
Как следует из результатов плавки, полученный сортовой прокат имеет характеристики макроструктуры, соответствующие высоколегированной стали, а после термообработки имеет твердость не более 241 НВ, обеспечивающую повышенные характеристики резания. Кроме того, производство проката из заявленной стали позволяет получить круглый сортовой термически обработанный горячекатаный прокат больших диаметров, а именно: свыше 200 мм, с вышеуказанными характеристиками. В результате повышается комплекс потребительских свойств проката.As follows from the smelting results, the obtained long products have macrostructure characteristics corresponding to high alloy steel, and after heat treatment they have a hardness of no more than 241 HB, which provides increased cutting characteristics. In addition, the production of rolled steel from the claimed steel allows you to get round high-quality heat-treated round rolled products of large diameters, namely: more than 200 mm, with the above characteristics. As a result, the complex of consumer properties of rolled products increases.
Claims (1)
в качестве неизбежных примесей сталь содержит, мас.%:
при этом он имеет твердость не более 241 НВ, макроструктуру по центральной пористости, точечной неоднородности, ликвационному квадрату по каждому виду максимально 2 балла, подусадочной ликвации 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра при отсутствии подкорковых пузырей и межкристаллитных трещин. Hot-rolled round sections, hot-rolled from alloy steel, having the specified parameters of macrostructure and hardness, characterized in that it is made of steel containing the following ratio of components, wt.%:
as inevitable impurities, the steel contains, wt.%:
at the same time, it has a hardness of no more than 241 HB, a macrostructure according to central porosity, point heterogeneity, a segregation square for each type with a maximum of 2 points, a shrink segregation of 1 point, a decarburized layer of not more than 1.5% of the diameter in the absence of subcortical bubbles and intercrystalline cracks.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011145216/02A RU2469105C1 (en) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Hot-rolled round stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011145216/02A RU2469105C1 (en) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Hot-rolled round stock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2469105C1 true RU2469105C1 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011145216/02A RU2469105C1 (en) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Hot-rolled round stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2469105C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107727A (en) * | 1979-02-15 | 1980-08-19 | Nippon Steel Corp | Production of tough bar steel material of less anisotropy |
| JPS59100216A (en) * | 1982-11-29 | 1984-06-09 | Kawasaki Steel Corp | Manufacture of structural alloy steel for cold forging and for cutting |
| EP1199375A1 (en) * | 2000-03-24 | 2002-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Non-refined steel being reduced in anisotropy of material and excellent in strength, toughness and machinability |
| RU2262539C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-10-20 | Общество с ограниченной отвественностью "Интелмет НТ" | Round merchant shapes made from alloyed steel for cold die forging of intricate-shape profiles for high-strength fastening parts |
| RU2338793C2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Bar out of medium alloyed steel for cold die forging |
| RU2355785C2 (en) * | 2006-09-19 | 2009-05-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Section iron made of boron steel of increased hardenability |
-
2011
- 2011-11-07 RU RU2011145216/02A patent/RU2469105C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107727A (en) * | 1979-02-15 | 1980-08-19 | Nippon Steel Corp | Production of tough bar steel material of less anisotropy |
| JPS59100216A (en) * | 1982-11-29 | 1984-06-09 | Kawasaki Steel Corp | Manufacture of structural alloy steel for cold forging and for cutting |
| EP1199375A1 (en) * | 2000-03-24 | 2002-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Non-refined steel being reduced in anisotropy of material and excellent in strength, toughness and machinability |
| RU2262539C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-10-20 | Общество с ограниченной отвественностью "Интелмет НТ" | Round merchant shapes made from alloyed steel for cold die forging of intricate-shape profiles for high-strength fastening parts |
| RU2338793C2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Bar out of medium alloyed steel for cold die forging |
| RU2355785C2 (en) * | 2006-09-19 | 2009-05-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Section iron made of boron steel of increased hardenability |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11180820B1 (en) | Hot-work die steel and a preparation method thereof | |
| CN103526111B (en) | Hot-rolled plate band steel with yield strength being 900MPa and preparation method thereof | |
| CN105525226A (en) | Martensitic stainless steel wire rod and production method thereof | |
| JP6366326B2 (en) | High toughness hot work tool steel and manufacturing method thereof | |
| CN109023119A (en) | A kind of abrasion-resistant stee and its manufacturing method with excellent plasticity and toughness | |
| US11959158B2 (en) | Hot-work die steel with high toughness at low temperatures and high strength at high temperatures and high hardenability and preparation method thereof | |
| CN107130172B (en) | 400HBW grades of Brinell hardness whole constrictive type high tenacity easily weld special thick wear-resisting steel plate and its manufacturing method | |
| EP3209806A1 (en) | An ultra-high strength thermo-mechanically processed steel | |
| CN111500928A (en) | Low-temperature high-toughness high-temperature high-strength and high-hardenability hot die steel and preparation technology thereof | |
| JP6160611B2 (en) | Manufacturing method of steel for mold, steel material for mold, manufacturing method of pre-hardened material for mold, and pre-hardened material for mold | |
| EP3168319B1 (en) | Microalloyed steel for heat-forming high-resistance and high-yield-strength parts | |
| JPH08127845A (en) | Graphite steel,its article and its production | |
| CN105568158A (en) | Nickel-chromium-free impact-resistant bearing steel and producing method thereof | |
| CN107675104A (en) | The preparation method and applications of cast steel, cast steel | |
| CN115261734A (en) | High-homogeneity non-quenched and tempered steel for engineering machinery and production method | |
| RU2469105C1 (en) | Hot-rolled round stock | |
| CN104087846B (en) | A kind of high-carbon silicon boron shellfish wearable cast steel difficult to understand and preparation method thereof | |
| RU2250268C1 (en) | Method of production of ingots made out of mottled cast iron with austenitic-bainite structure | |
| JP6956117B2 (en) | Tool holder steel | |
| RU2249629C1 (en) | Round-profiled rolled iron from medium-carbon high-plasticity steel for cold die forging of high-strength especially high-profiled fastening members | |
| CN110656281A (en) | High-hardness die steel and preparation method thereof | |
| JP2015017285A (en) | High carbon hot-rolled steel sheet excellent in hardenability and workability, and method for manufacturing the same | |
| RU2484173C1 (en) | Automatic plumbous steel | |
| RU2249628C1 (en) | Round-profiled rolled iron from low-carbon steel for cold die forging of high-strength especially high-profiled fastening members | |
| RU2479645C1 (en) | Round hot-rolled bar stock |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151108 |