RU2479644C1 - Round hot-rolled bar stock - Google Patents
Round hot-rolled bar stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479644C1 RU2479644C1 RU2012107751/02A RU2012107751A RU2479644C1 RU 2479644 C1 RU2479644 C1 RU 2479644C1 RU 2012107751/02 A RU2012107751/02 A RU 2012107751/02A RU 2012107751 A RU2012107751 A RU 2012107751A RU 2479644 C1 RU2479644 C1 RU 2479644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- points
- less
- rolled
- segregation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках, круглого, диаметром 210 мм, из высококачественной конструкционной стали, который может быть использован в нефтедобыче для изделий, работающих с высокими механическими нагрузками, а именно для буровых соединений.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of hot-rolled long products in bars, round, with a diameter of 210 mm, from high-quality structural steel, which can be used in oil production for products operating with high mechanical loads, namely for drilling joints.
Наиболее близким к предлагаемому является сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый, диаметром до 250 мм, который получают из стали марки 38ХГМА по ГОСТ 4543-71, содержащей в мас.%: углерод - 0,34-0,40; марганец - 0,60-0,90: кремний - 0,17-0,37; хром - 0,80-1,10; молибден - 0,15-0,25; серу - не более 0,025; фосфор - не более 0,025; медь - не более 0,30; никель - не более 0,30; железо и неизбежные примеси - остальное.Closest to the offer is hot-rolled bar in bars, round, with a diameter of up to 250 mm, which is obtained from steel grade 38HGMA according to GOST 4543-71, containing in wt.%: Carbon - 0.34-0.40; manganese - 0.60-0.90: silicon - 0.17-0.37; chrome 0.80-1.10; molybdenum - 0.15-0.25; sulfur - not more than 0.025; phosphorus - not more than 0.025; copper - not more than 0.30; nickel - not more than 0.30; iron and unavoidable impurities are the rest.
Известный сортовой прокат горячекатаный имеет:Famous hot rolled sections have:
- макроструктура: центральная пористость, точечная неоднородность, ликвационный квадрат не более 2 баллов по каждому виду, подусадочная ликвация не более 1 баллов, не допускаются общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины; зерно - не крупнее №5; временное сопротивление не менее 930 Н/мм2, предел текучести не менее 785 Н/мм2, относительное удлинение не менее 11%, ударная вязкость (KCU) не менее 78 Дж/см2, твердость не регламентирована.- macrostructure: central porosity, point heterogeneity, liquation square not more than 2 points for each species, shrink liquation not more than 1 points, total spotted segregation, marginal spotted segregation, subcortical bubbles, intercrystalline cracks are not allowed; grain - no larger than No. 5; tensile strength not less than 930 N / mm 2 , yield strength not less than 785 N / mm 2 , elongation not less than 11%, impact strength (KCU) not less than 78 J / cm 2 , hardness not regulated.
Известный сортовой прокат выполнен из конструкционной легированной высококачественной стали марки 38ХГМА по ГОСТ 4543-71, предназначенной, в частности, для изготовления валов, осей, шестерней и других крупных особо ответственных деталей.The well-known long products are made of structural alloyed high-quality steel 38KhGMA according to GOST 4543-71, intended, in particular, for the manufacture of shafts, axles, gears and other large critical parts.
Недостатком известного сортового проката горячекатаного в прутках, круглого являются пониженные механические свойства. Особенно это касается пластических свойств (относительное удлинение не менее 11%, ударная вязкость (KCU) не менее 78 Дж/см2). Пластичные материалы более надежны в работе, так как для них меньше вероятность опасного хрупкого разрушения.A disadvantage of the known long products hot rolled in bars, round are reduced mechanical properties. This is especially true of plastic properties (elongation of at least 11%, impact strength (KCU) of at least 78 J / cm 2 ). Plastic materials are more reliable in operation, since they are less likely to cause dangerous brittle fracture.
Заявленное изобретение решает задачу создания сортового высококачественного проката горячекатаного в прутках, круглого, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности получения проката сортового горячекатаного в прутках, круглого, диаметром 210 мм, не уступающего известному по характеристикам макроструктуры, обладающего более высокими механическими свойствами, который может быть использован в нефтедобыче для изделий, работающих с высокими механическими нагрузками, а именно для буровых соединений.The claimed invention solves the problem of creating high-quality high-quality rolled products in bars, round, the implementation of which allows to achieve a technical result, consisting in the possibility of obtaining high-quality rolled products in bars, round, with a diameter of 210 mm, not inferior to the known macrostructure with higher mechanical properties, which can be used in oil production for products operating with high mechanical loads, namely for drills x compounds.
Сущность изобретения состоит в том, что в прокате сортовом горячекатаном в прутках, круглом из высококачественной конструкционной стали, выполненном с заданными параметрами механических свойств, величины аустенитного зерна, макроструктуры, а именно: центральная пористость, точечная неоднородность, ликвационный квадрат не более 2 баллов по каждому виду, подусадочная ликвация не более 1 балла, не допускаются общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины, новым является то, что прокат получают из стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, молибден, алюминий, железо и неизбежные примеси, при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,31-0,34; марганец 0,75-0,95; кремний 0,30-0,45; хром 0,95-1,10; молибден 0,30-0,40; алюминий 0,015-0,045; железо и неизбежные примеси остальное, причем в качестве неизбежных примесей сталь содержит массовую долю элементов, в %: сера не более 0,010, медь не более 0,20, фосфор не более 0,015, никель не более 0,25, азот не более 0,008, при этом прокат имеет временное сопротивление не менее 1050 Н/мм2, предел текучести не менее 950 Н/мм2, относительное удлинение не менее 15%, относительное сужение не менее 55%, ударную вязкость не менее 111 Дж/см2, твердость не более 255 НВ, размер аустенитного зерна не более 6 номера, чистоту по неметаллическим включениям: оксиды и силикаты не более 4 баллов, силикаты недеформирующиеся не более 4,5 баллов, сульфиды не более 4 баллов, кроме того, прокат подвергают термической обработке, а именно нагрев до температуры 670-690°С, выдержка 22 часа, охлаждение в печи до 600°С, затем охлаждение на спокойном воздухе до температуры окружающей среды.The essence of the invention lies in the fact that in rolled high-quality hot-rolled steel in round bars made of high-quality structural steel, made with specified parameters of mechanical properties, austenitic grain size, macrostructure, namely: central porosity, point heterogeneity, segregation square no more than 2 points for each mean, shrinkage segregation is not more than 1 point, total spotted segregation, marginal spotted segregation, subcortical bubbles, intercrystalline cracks are not allowed, new is that rolling beam from a steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, molybdenum, aluminum, iron and unavoidable impurities at the following ratio, wt%: carbon 0,31-0,34;. manganese 0.75-0.95; silicon 0.30-0.45; chromium 0.95-1.10; molybdenum 0.30-0.40; aluminum 0.015-0.045; iron and unavoidable impurities, the rest, and as inevitable impurities, steel contains a mass fraction of elements, in%: sulfur no more than 0.010, copper no more than 0.20, phosphorus no more than 0.015, nickel no more than 0.25, nitrogen no more than 0.008, with this hire has a temporary resistance of at least 1050 N / mm 2 , yield strength of at least 950 N / mm 2 , elongation of at least 15%, relative narrowing of at least 55%, impact strength of at least 111 J / cm 2 , hardness of not more than 255 HB, austenitic grain size no more than 6 numbers, purity by non-metallic inclusions: oxides and silicates not more than 4 points, non-deformable silicates not more than 4.5 points, sulfides not more than 4 points, in addition, the rolling is subjected to heat treatment, namely heating to a temperature of 670-690 ° C, holding for 22 hours, cooling in an oven to 600 ° C , then cooling in calm air to ambient temperature.
Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.
Качественный и количественный состав стали в заявленном прокате сортовом горячекатаном в прутках, круглом обусловлен следующим.The qualitative and quantitative composition of the steel in the declared hire is a high-quality hot-rolled in bars, round 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. 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 0,31% 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 0,34% происходит выделение избыточного количества частиц карбидной фазы неблагоприятной формы, что приводит к снижению пластических свойств стали.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. 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 0.31%, 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 0.34%, 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.
В составе заявленной стали количество кремния находится в пределах 0,30-0,45%. Кремний относится к ферритообразующим элементам. Кремний растворяется в феррите и повышает прочность, особенно повышает предел текучести. Кремний способствует выделению углерода в свободном виде в соответствие 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 0,30% 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 0,45% в структуре стали наблюдается повышенное количество крупных включений графита неблагоприятной формы, что так же отрицательно сказывается на характеристиках твердости, ухудшает прочностные и пластические свойства материала. Поскольку при выплавке стали кремний является раскислителем, то, соединяясь с кислородом, он уменьшает его вредное влияние, образуя в мелкодисперсной фазе силикаты, которые увеличивают число очагов кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры стали, что повышает ее качество и механические свойства. При этом для заявленной стали это обеспечивается при диапазоне содержания кремния в стали 0,30-0,45%, который является оптимальным.In the composition of the declared steel, the amount of silicon is in the range of 0.30-0.45%. Silicon refers to ferrite-forming elements. Silicon dissolves in ferrite and increases strength, especially increases yield strength. 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 0.30% does not significantly affect the graphitization process, as a result of which 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 0.45% 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. Since silicon is a deoxidizing agent in steelmaking, combining with oxygen reduces its harmful effect by forming silicates in the finely dispersed phase, which increase the number of crystallization centers and contribute to the formation of a fine-grained steel structure, which increases its quality and mechanical properties. Moreover, for the claimed steel, this is ensured with a range of silicon contents in the steel of 0.30-0.45%, which is optimal.
Кроме того, кремний повышает стойкость стали к точечной и щелевой коррозии, улучшает обрабатываемость стали, что в заявленном составе стали обеспечивается тем же количественным содержанием кремния.In addition, silicon increases the resistance of steel to pitting and crevice corrosion, improves the workability of steel, which in the claimed composition of the steel is provided with the same quantitative silicon content.
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 следующих количественных пределах: (0,75-0,95%) марганец, (0,30-0,40%) молибден, что обеспечивает требуемое сочетание прочностных и вязких свойств в совокупности с усилением влияния молибдена на устойчивость переохлажденного аустенита.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 were taken in the following quantitative limits: (0.75-0.95%) manganese, (0.30-0.40%) molybdenum, which provides the required combination of strength and ductile properties in combination with increased influence molybdenum on the stability of supercooled austenite.
Марганец (0,75-0,95%), растворяясь в металлической основе, повышает твердость, стабилизирует перлит. В заявленных пределах марганец повышает прочность стали (временное сопротивление и предел текучести), не снижая пластичности, и снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Это объясняется тем, что марганец способствует уменьшению содержания сульфида железа, так как образует с серой, присутствующей в составе заявленной стали в качестве неизбежной примеси, сульфид марганца. Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль проката. Кроме того, образуя сульфидное соединение с серой, марганец связывает ее и снижает отрицательное влияние серы на коррозионную стойкость стали. При этом, присутствуя в стали в заявленном количестве, марганец, помимо стабилизации аустенитной структуры, увеличивает растворимость азота в стали и улучшает ее общую коррозионную стойкость.Manganese (0.75-0.95%), dissolving in a metal base, increases hardness, stabilizes perlite. Within the declared limits, manganese increases the strength of steel (temporary resistance and yield strength), without reducing ductility, and reduces the red-brittleness of steel caused by the influence of sulfur. This is because manganese helps to reduce the content of iron sulfide, since it forms manganese sulfide with sulfur, which is present in the composition of the declared steel as an inevitable impurity. Manganese sulfide particles are located in the form of individual inclusions that are deformed and are elongated along the rolled metal. In addition, forming a sulfide compound with sulfur, manganese binds it and reduces the negative effect of sulfur on the corrosion resistance of steel. Moreover, being present in steel in the declared amount, manganese, in addition to stabilizing the austenitic structure, increases the solubility of nitrogen in steel and improves its overall corrosion resistance.
При содержании марганца менее 0,75% в структуре стали наблюдается присутствие включений феррита, что приводит к снижению твердости и износостойкости сплава. При содержании марганца более 0,95% происходит снижение пластических свойств стали вследствие локального пересыщения ферритной составляющей перлита марганцем.When the manganese content is less than 0.75%, 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 0.95%, 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 составе стали в заявленном изобретении оказывает существенное влияние на формирование однородной структуры стали. Молибден в присутствии хрома образует карбид (Мо, Fе)23С6. Наличие молибдена в заявленных пределах (0,30-0,40%) повышает прокаливаемость стали, что позволяет получать равномерную и мелкозернистую структуру, увеличивает сопротивление стали ползучести, тормозит процесс роста и коагуляции карбидов. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства стали: чем меньше зерна, тем выше качество стали. В заявленном изобретении обеспечивается размер аустенитного зерна не крупнее 6 номера (в прототипе - не крупнее 5 номера). Поскольку избыточное количество молибдена может приводить к развитию процессов старения с выделением κ-фазы, схожей по отрицательному влиянию на пластичность и ударную вязкость с σ-фазой, то в заявленном изобретении максимальное количество молибдена в стали ограничено 0,40%.Molybdenum is effective in increasing strength and in the composition of the steel in the claimed invention has a significant effect on the formation of a uniform steel structure. Molybdenum in the presence of chromium forms carbide (Mo, Fe) 23 C 6 . The presence of molybdenum in the declared range (0.30-0.40%) 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. The grain size has a significant effect on the mechanical properties of steel: the smaller the grain, the higher the quality of the steel. In the claimed invention, the size of the austenitic grain is not larger than 6 numbers (in the prototype, not larger than 5 numbers). Since an excess amount of molybdenum can lead to the development of aging processes with the release of the κ phase, which is similar in its negative effect on ductility and toughness with the σ phase, in the claimed invention the maximum amount of molybdenum in steel is limited to 0.40%.
При содержании молибдена в стали менее 0,30% снижается количество образующихся соединений, структура стали отличается неоднородностью, что приводит к снижению прочностных и пластических свойств материала.When the molybdenum content in the steel is less than 0.30%, 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.
Кроме того, молибден усиливает коррозионную стойкость, особенно стойкость к хлоридному питтингу и щелевой коррозии, а также увеличивает растворимость азота в сталях, что в заявленной стали обеспечивается содержанием молибдена в пределах 0,30-0,40%.In addition, molybdenum enhances corrosion resistance, especially resistance to chloride pitting and crevice corrosion, and also increases the solubility of nitrogen in steels, which in the claimed steel is provided by the molybdenum content in the range of 0.30-0.40%.
Хром повышает твердость и прочность стали при незначительном уменьшении пластичности. Хром существенно влияет на предельную растворимость азота в стали, меру стабилизации аустенита и значения стационарного потенциала. Кроме того, в заявленном количестве хром полностью растворяется в цементите, образуя сложные карбиды типа (Fe, Сr)3С, способствует получению высокой и равномерной твердости, износостойкой поверхности. При содержании хрома менее 0,95% снижается твердость и износостойкость стали. При содержании более 1,10% карбиды укрупняются, увеличивается их количество, что приводит к снижению пластических свойств стали.Chrome increases the hardness and strength of steel with a slight decrease in ductility. Chromium significantly affects the ultimate solubility of nitrogen in steel, the measure of stabilization of austenite and the value of the stationary potential. In addition, in the declared amount, chromium 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 0.95%, the hardness and wear resistance of the steel decreases. With a content of more than 1.10%, carbides are enlarged, their number increases, which leads to a decrease in the plastic properties of steel.
В совокупности: верхний уровень содержания марганца - 0,95%, молибдена - 0,40% и хрома - 1,10% - определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали при сохранении выполнения требований к твердости, а нижний уровень содержания марганца - 0,75%, молибдена - 0,30% и хрома - 0,95% соответственно, определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня прочности данной стали.Together: the upper level of manganese is 0.95%, molybdenum is 0.40% and chromium is 1.10% is determined by the need to ensure the required level of ductility of steel while maintaining the requirements for hardness, and the lower level of manganese is 0.75 %, molybdenum - 0.30% and chromium - 0.95%, respectively, is determined by the need to ensure the required level of strength of this steel.
Алюминий в составе заявленной стали в заданных пределах 0,015-0,045% обеспечивает повышение прочностных свойств, ударной вязкости. Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. Кроме того, он связывает азот в нитриды. При содержании алюминия менее 0,015% его воздействие проявляется слабо, механические свойства стали снижаются. Увеличение содержания алюминия выше 0,045% приводит к разнозернистости микроструктуры стали, что, в свою очередь, приводит к снижению пластичности и вязкости металла.Aluminum in the composition of the declared steel in the specified range of 0.015-0.045% provides an increase in strength properties, impact strength. Aluminum is a deoxidizing and modifying element. In addition, it binds nitrogen to nitrides. When the aluminum content is less than 0.015%, its effect is weak, the mechanical properties of steel are reduced. An increase in the aluminum content above 0.045% leads to heterogeneity of the microstructure of the steel, which, in turn, leads to a decrease in the ductility and toughness of the metal.
Никель, сера, медь, фосфор, азот входят в состав стали в виде примесей.Nickel, sulfur, copper, phosphorus, nitrogen are part of the steel in the form of impurities.
Входя в состав заявленной стали в количестве не более 0,25%, никель положительно влияет на характеристики прочности заявленной 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 в заявленном количестве (не более 0,25%) нейтрализует вредные влияния со стороны меди (не более 0,20%), которая также входит в состав заявленной стали в виде примеси, которые заключаются в возможности образования трещин на поверхности во время горячей прокатки. Никель также способствует поглощению газов металлом в процессе плавки, в особенности водорода, который вызывает образование в слитках газовых пузырей и обуславливает крупнозернистость первичной структуры.Included in the composition of the declared steel in an amount of not more than 0.25%, nickel positively affects the strength characteristics of the declared steel, 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 in the declared amount (not more than 0.25%) neutralizes the harmful effects of copper (not more than 0.20%), which is also part of the declared steel in the form of impurities, which include the possibility of cracking on the surface during hot rolling time. Nickel also contributes to the absorption of gases by the metal during the smelting process, in particular hydrogen, which causes the formation of gas bubbles in the ingots and causes coarse-grained primary structure.
Медь (не более 0,20%) в заданных пределах обеспечивает повышение механических свойств и износостойкости в условиях высоких температур и теплосмен. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.Copper (not more than 0.20%) within the 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 глобулизирует сульфидные включения и участвует в формировании уровня прочности и пластичности стали. При содержании в заявленной стали в количестве не более 0,010% сера не оказывает отрицательного влияния на пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость стали проката.Sulfur globularizes sulfide inclusions and is involved in the formation of the level of strength and ductility of steel. When the content in the declared steel in an amount of not more than 0.010% sulfur does not adversely affect the ductility, toughness and corrosion resistance of rolled steel.
Фосфор присутствует в примеси в количестве не более 0,015%. Фосфор влияет на уровень пластичности стали и ее склонность к обратимой отпускной хрупкости. Содержание фосфора в заявленном составе стали не более 0,015% 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 present in an impurity in an amount of not more than 0.015%. Phosphorus affects 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 0.015% 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.
Азот попадает в сталь при выплавке и находится в стали в виде неметаллических включений нитридов, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах). Содержание азота в составе заявленной стали в количестве не более 0,008% не оказывает отрицательного влияния на получение заданного уровня пластичности и вязкости стали.Nitrogen enters the steel during smelting and is in the steel in the form of non-metallic inclusions of nitrides, located in defects (shells, cracks). The nitrogen content in the composition of the declared steel in an amount of not more than 0.008% does not adversely affect the receipt of a given level of ductility and toughness of steel.
Известно, что неметаллические включения, являясь концентраторами напряжений, могут значительно снизить механические свойства металла проката. Они снижают предел выносливости, вязкость, снижают сопротивление хрупкому разрушению. В заявленном изобретении достигают чистоты по неметаллическим включениям, которая обеспечивает получение проката с высокими механическими свойствами, а именно: оксиды и силикаты не более 4 баллов, силикаты недеформирующиеся не более 4,5 баллов, сульфиды не более 4 баллов.It is known that non-metallic inclusions, being stress concentrators, can significantly reduce the mechanical properties of rolled metal. They reduce the endurance limit, viscosity, reduce resistance to brittle fracture. In the claimed invention, purity is achieved by non-metallic inclusions, which provides rolled products with high mechanical properties, namely: oxides and silicates of not more than 4 points, non-deforming silicates of not more than 4.5 points, sulfides of not more than 4 points.
Значительного повышения прочности стали, помимо легирования, достигают термической обработкой, так как под влиянием температуры, режима нагрева, охлаждения изменяются структура, величина зерна и растворимость легирующих элементов стали. В заявленном изобретении прокат подвергается термической обработке, а именно нагрев до температуры 670-690°С, выдержка 22 часа, охлаждение в печи до 600°С, затем охлаждение на спокойном воздухе до температуры окружающей среды. В результате обеспечиваются заявленные структурные и механические свойства проката.A significant increase in the strength of steel, in addition to alloying, is achieved by heat treatment, since under the influence of temperature, heating, cooling, the structure, grain size and solubility of the alloying elements of steel change. In the claimed invention, the rolling is subjected to heat treatment, namely heating to a temperature of 670-690 ° C, holding for 22 hours, cooling in an oven to 600 ° C, then cooling in still air to ambient temperature. As a result, the claimed structural and mechanical properties of the rental are provided.
Таким образом, из изложенного выше следует, что осуществление заявленного изобретения позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности получения проката сортового горячекатаного в прутках, круглого, диаметром 210 мм, не уступающего известному по характеристикам макроструктуры, обладающего более высокими механическими свойствами и позволяющего использовать его в нефтедобыче для изделий, работающих при высоких механических нагрузках, а именно для буровых соединений.Thus, from the foregoing, it follows that the implementation of the claimed invention allows to achieve a technical result, consisting in the possibility of obtaining rolled high-quality rolled in bars, round, with a diameter of 210 mm, not inferior to the known macrostructure, having higher mechanical properties and allowing its use in oil production for products operating under high mechanical loads, namely for drilling joints.
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.
Выплавку исследуемой стали выполняли с химическим составом в мас.%: С=0,33; Мn=0,83; Si=0,38; Сr=1,00; Ni=0,11; Сu=0,18; Мо=0,34; Аl=0,027; N=0,0077; S=0,008, Р=0,013.Smelting of the investigated steel was performed with a chemical composition in wt.%: C = 0.33; Mn = 0.83; Si = 0.38; Cr = 1.00; Ni = 0.11; Cu = 0.18; Mo = 0.34; Al = 0.027; N = 0.0077; S = 0.008, P = 0.013.
Выплавку выполняли в 80-ти тонных дуговых сталеплавильных печах (ДСП) с использованием в шихте до 40% жидкого чугуна.Smelting was carried out in 80-ton arc steel-smelting furnaces (DSP) using up to 40% liquid cast iron in a charge.
Предварительное легирование металла по марганцу и кремнию производили в ковше при выпуске из ДСП. После выпуска производили продувку металла аргоном через донный продувочный блок, во время которой сталь раскисляется алюминием.The preliminary alloying of the metal with manganese and silicon was carried out in a ladle upon discharge from particleboard. After release, the metal was purged with argon through the bottom purge unit, during which the steel was deoxidized by aluminum.
Дальнейшую обработку металла производили на установке внепечной обработки стали (УВОС), где осуществляется наведение рафинировочного шлака присадкой извести и плавикового шпата для снижения неметаллических включений и снижения газов в стали; продувка металла аргоном через донный продувочный блок, десульфурация, нагрев металла до необходимой температуры, корректировка химического состава металла присадкой кусковых ферросплавов и порошковой проволоки с наполнителями.Further metal processing was performed at the out-of-furnace steel processing unit (UVOS), where refining slag is added with an additive of lime and fluorspar to reduce non-metallic inclusions and reduce gases in steel; purging metal with argon through the bottom purging unit, desulfurization, heating the metal to the required temperature, adjusting the chemical composition of the metal with the addition of lumpy ferroalloys and cored wire with fillers.
По окончании обработки на УВОС производили вакуумирование металла на установке вакуумной дегазации. В процессе вакуумирования обеспечивается удаление газов.At the end of the treatment, the metal was evacuated in a vacuum degassing unit. In the process of evacuation, gas is removed.
Во время вакуумирования производили окончательную корректировку по химическому составу.During evacuation, a final adjustment was made in chemical composition.
Разливка осуществлялась в изложницы с защитой струи аргоном.Casting was carried out in molds with argon jet protection.
В результате горячей прокатки получили сортовой прокат диаметром 210 мм, длиной - 5000 мм.As a result of hot rolling, long products with a diameter of 210 mm and a length of 5000 mm were obtained.
Прокат подвергали термообработке (высокий отпуск) в отжигательной печи с выдвижной подиной по режиму: нагрев до температуры (680±10)°С, выдержка 22 часа, охлаждение в печи один час до 600°С, затем охлаждение на спокойном воздухе.Rolled products were subjected to heat treatment (high tempering) in an annealing furnace with a sliding hearth according to the regime: heating to a temperature of (680 ± 10) ° С, holding for 22 hours, cooling in an oven to 600 ° С for one hour, then cooling in calm air.
Прокат поставляется с обточкой поверхности без обезуглероживания, с качеством поверхности группы 1 по ГОСТ 4543-71.Rolled products are delivered with surface turning without decarburization, with group 1 surface quality in accordance with GOST 4543-71.
В результате получили сортовой прокат диаметром 210 мм со свойствами:As a result, we obtained long products with a diameter of 210 mm with the following properties:
- макроструктура: центральная пористость - 1 балл, точечная неоднородность - 1 балл, ликвационный квадрат 1 балл, подусадочная ликвация 0 баллов, общая пятнистая ликвация 0 баллов, краевая пятнистая ликвация 0 баллов, подкорковые пузыри 0 баллов, межкристаллитные трещины 0 баллов;- macrostructure: central porosity - 1 point, point heterogeneity - 1 point, segregation square 1 point, shrink segregation 0 points, total spotted segregation 0 points, marginal spotted segregation 0 points, subcortical blisters 0 points, intercrystalline cracks 0 points;
- размер аустенитного зерна по ГОСТ 5639-82 - номер 8;- the size of austenitic grain according to GOST 5639-82 - number 8;
- механические свойства, определяемые на образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок (закалка при температуре 860°С охлаждение в масле, отпуск при температуре 630°С охлаждение в масле), временное сопротивление 1150 Н/мм2, предел текучести 1000 Н/мм2, относительное удлинение 18%, относительное сужение 62%, ударная вязкость (KCV) 122 Дж/см2, твердость 217 НВ;- mechanical properties determined on samples made of heat-treated preforms (quenching at a temperature of 860 ° C cooling in oil, tempering at a temperature of 630 ° C cooling in oil), temporary resistance 1150 N / mm 2 , yield strength 1000 N / mm 2 , elongation of 18%, relative narrowing of 62%, impact strength (KCV) 122 J / cm 2 , hardness 217 HB;
- чистота по неметаллическим включениям по ГОСТ 1778-70:- purity according to non-metallic inclusions according to GOST 1778-70:
Из результатов плавки следует, что полученный прокат сортовой горячекатаный в прутках, круглый, диаметром 210 мм, из высококачественной стали, с качественным и количественным составом согласно заявленному имеет механические свойства, значительно превышающие механические свойства проката по прототипу, не уступает по характеристикам макроструктуры, имеет более высокий номер аустенитного зерна, т.е. более мелкое зерно, и низкий балл чистоты по неметаллическим включениям. При этом количественный состав основных легирующих элементов остался практически прежним, а именно незначительное уменьшение содержания углерода (было: 0,34-0,4%, стало 0,31-0,34%), незначительное повышение содержания марганца (было 0,60-0,90%, стало 0,75-0,95%), молибдена (было 0,15-0,25%, стало 0,30-0,40%), более суженный предел по содержанию хрома (было 0,80-1,10%, стало 0,95-1,10%).From the results of the melting it follows that the obtained hot-rolled sections in bars, round, with a diameter of 210 mm, made of stainless steel, with a qualitative and quantitative composition according to the claimed, have mechanical properties that significantly exceed the mechanical properties of the rolled products according to the prototype, are not inferior in terms of macrostructure, have more high austenitic grain number, i.e. finer grain, and a low purity score for non-metallic inclusions. At the same time, the quantitative composition of the main alloying elements remained almost the same, namely, a slight decrease in the carbon content (was: 0.34-0.4%, became 0.31-0.34%), a slight increase in the manganese content (was 0.60- 0.90%, it became 0.75-0.95%), molybdenum (it was 0.15-0.25%, it became 0.30-0.40%), a more narrowed limit on the chromium content (it was 0.80 -1.10%, it became 0.95-1.10%).
Таким образом, выполнение заявленного проката сортового горячекатаного в прутках, круглого из стали с заявленными качественным количественным составом обеспечивает возможность получения проката сортового горячекатаного в прутках, круглого, диаметром 210 мм, не уступающего известному, из стали 38ХГМА - сталь конструкционная легированная высококачественная по ГОСТ 4543-71, по характеристикам макроструктуры, обладающего более высокими механическими свойствами и позволяющего использовать его для изделий, работающих в нефтедобыче с высокими механическими нагрузками, а именно для буровых соединений.Thus, the implementation of the claimed rolled hot-rolled in bars, round of steel with the declared qualitative quantitative composition, makes it possible to obtain rolled hot-rolled in bars, round, with a diameter of 210 mm, not inferior to the known, from steel 38KhGMA - high-alloy structural steel according to GOST 4543- 71, according to the characteristics of the macrostructure, which has higher mechanical properties and allows its use for products operating in oil production with high mechanical loads, namely for drilling joints.
Claims (1)
причем в качестве неизбежных примесей сталь содержит, мас.%: сера не более 0,010, медь не более 0,20, фосфор не более 0,015, никель не более 0,25, азот не более 0,008, при этом прокат имеет временное сопротивление не менее 1050 Н/мм2, предел текучести не менее 950 Н/мм2, относительное удлинение не менее 15%, относительное сужение не менее 55%, ударную вязкость не менее 111 Дж/см2, твердость не более 255 НВ, размер аустенитного зерна не более 6 баллов, неметаллические включения по оксидам и силикатам не более 4 баллов, силикатам недеформируемым не более 4,5 баллов и сульфидам не более 4 баллов, причем прокат подвергнут термической обработке нагревом до температуры 670-690°С, выдержке 22 ч, охлаждению в печи до 600°С и затем охлаждению на спокойном воздухе до температуры окружающей среды. Hot-rolled high-quality rolled stock in bars, round, made of high-quality structural steel, made with specified parameters of mechanical properties, austenitic grain size, having a macrostructure with central porosity, point heterogeneity, segregation square of not more than 2 points for each type, shrinkage segregation of not more than 1 point, in the absence of a common spotted segregation, marginal spotted segregation, subcortical vesicles, intercrystalline cracks, characterized in that it is obtained from steel containing components following ratio, wt.%:
moreover, steel contains inevitable impurities, wt.%: sulfur no more than 0.010, copper no more than 0.20, phosphorus no more than 0.015, nickel no more than 0.25, nitrogen no more than 0.008, while the rolling has a temporary resistance of at least 1050 N / mm2yield strength of at least 950 N / mm2, elongation of at least 15%, relative contraction of at least 55%, impact strength of at least 111 J / cm2, hardness no more than 255 HB, austenitic grain size no more than 6 points, non-metallic inclusions for oxides and silicates no more than 4 points, undeformable silicates no more than 4.5 points and sulfides no more than 4 points, and the rolling was heat-treated by heating to a temperature of 670 -690 ° С, holding for 22 h, cooling in an oven to 600 ° С and then cooling in still air to a temperature the environment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107751/02A RU2479644C1 (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Round hot-rolled bar stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107751/02A RU2479644C1 (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Round hot-rolled bar stock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2479644C1 true RU2479644C1 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=49152717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012107751/02A RU2479644C1 (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Round hot-rolled bar stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2479644C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249626C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелмет НТ" | Round-profiled rolled iron from medium-carbon boron-containing steel for cold die forging of high-strength fastening members |
| RU2285054C2 (en) * | 2004-07-13 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Round merchant shape made from medium-carbon chromium-containing steel |
| RU2338794C2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Bar out of medium carbon chromium containing steel for cold die forging |
| EP2357260A1 (en) * | 2009-01-16 | 2011-08-17 | Nippon Steel Corporation | Case hardening steel, carburized component, and method for producing case hardening steel |
-
2012
- 2012-02-29 RU RU2012107751/02A patent/RU2479644C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249626C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелмет НТ" | Round-profiled rolled iron from medium-carbon boron-containing steel for cold die forging of high-strength fastening members |
| RU2285054C2 (en) * | 2004-07-13 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Round merchant shape made from medium-carbon chromium-containing steel |
| RU2338794C2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Bar out of medium carbon chromium containing steel for cold die forging |
| EP2357260A1 (en) * | 2009-01-16 | 2011-08-17 | Nippon Steel Corporation | Case hardening steel, carburized component, and method for producing case hardening steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106661705B (en) | carburized alloy steel and preparation method and application thereof | |
| US7264684B2 (en) | Steel for steel pipes | |
| CN107208212B (en) | Thick-walled high-toughness high-strength steel plate and method for producing same | |
| JP6229640B2 (en) | Seamless steel pipe and manufacturing method thereof | |
| JP2015193867A (en) | high toughness hot work tool steel | |
| RU2479645C1 (en) | Round hot-rolled bar stock | |
| RU2479644C1 (en) | Round hot-rolled bar stock | |
| RU2336320C1 (en) | Tube stock out of micro alloyed steel | |
| KR19980073737A (en) | High toughness cr-mo steel | |
| RU2387727C2 (en) | Modifying agent for carbon and low-alloyed steel for rolled products and tubes from steel with increased corrosion resistance | |
| RU2336335C2 (en) | Tube stock out of medium carbon medium alloyed steel | |
| RU2330896C2 (en) | Pipe shell made of low-carbon low-alloyed steel | |
| WO2014024234A1 (en) | Steel plate for high strength steel pipe and high strength steel pipe | |
| RU2310690C1 (en) | Round rolled bars of alloy spring steel | |
| RU2484173C1 (en) | Automatic plumbous steel | |
| RU2333968C1 (en) | Tubing stock made from alloyed steel | |
| RU2484172C1 (en) | Round gaged profiled tolled bars | |
| RU2330894C2 (en) | Pipe shell made of medium-carbon low-alloy steel | |
| RU2469106C1 (en) | Round rolled stock from boron-containing steel of increased hardening capacity | |
| RU2541255C1 (en) | Reinforced structural steel with enhanced strength and method of thermal strengthening hot rolled stock | |
| RU2336317C1 (en) | Tube stock out of low alloyed steel | |
| RU2333969C1 (en) | Tubing stock made from chrome-molybdenium-containing steel | |
| RU2336315C2 (en) | Round bar out of spring steel with special treatment of surface | |
| RU2336321C1 (en) | Tube stock out of low carbon steel | |
| RU2338797C2 (en) | Tube stock out of ball bearing steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160301 |