RU2495148C1

RU2495148C1 - Low-carbon low-alloy steel for production of large hot-rolled standard and profiled stock

Info

Publication number: RU2495148C1
Application number: RU2012111881/02A
Authority: RU
Inventors: Руслан Витальевич Новицкий; Юрий Владимирович Симаков; Дмитрий Вячеславович Назаров; Владимир Викторович Павлов; Наталья Викторовна Крюкова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-10
Also published as: RU2012111881A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: steel contains the following component ratio, wt %: carbon 0.08 - 0.12, manganese 1.30 - 1.80, silicon of more than 0.50 to 0.80, phosphorus to 0.030, sulphur of more than 0.01 to not more than 0.030, chrome to 0.3, nickel to 0.3, copper to 0.3, aluminium of more than 0.01, vanadium 0.05 - 0.10, calcium 0.0001 - 0.005, nitrogen to 0.008 and iron is the rest.

EFFECT: providing the required value of yield point at manufacture of large hot-rolled standard and shaped rolled stock without using a system for accelerated cooling after rolling.

1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве крупного горячекатаного сортового и фасонного проката, содержащего кремний, марганец и ванадий.The invention relates to the metallurgy of steel and can be used in the manufacture of large hot-rolled section and shaped sections containing silicon, manganese and vanadium.

Известна легированная марганцовистая сталь, содержащая хром, титан и ванадий, которая дополнительно содержит алюминий, что повышает износостойкость при ударноабразивном изнашивании (см. а.с. СССР №969779 кл. С21С 38/38, опубл. в БИ №40, 1982 г.).Known alloyed manganese steel containing chromium, titanium and vanadium, which additionally contains aluminum, which increases wear resistance during shock-abrasive wear (see AS USSR No. 969779 class C21C 38/38, published in BI No. 40, 1982 )

Известная сталь не обеспечивает предела текучести (σ_Т) более 345 Н/мм².Known steel does not provide a yield strength (σ _T ) of more than 345 N / mm ² .

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь 09Г2С, описанная в ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, железо и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, масс.%:The closest analogue to the claimed object is steel 09G2S, described in GOST 19281-89 "Rolled steel of high strength." It contains carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, copper, nitrogen, iron and is characterized by the content of these components in the ratio, wt.%:

УглеродCarbon не более 0,12no more than 0.12 МарганецManganese 1,30 1,701.30 1.70 КремнийSilicon 0,50 0,800.50 0.80 ФосфорPhosphorus не более 0,035no more than 0,035 СераSulfur не более 0,040no more than 0,040 ХромChromium не более 0,30no more than 0.30 НикельNickel не более 0,30no more than 0.30 МедьCopper не более 0,30no more than 0.30 АзотNitrogen не более 0,008no more than 0,008 ЖелезоIron остальное.rest.

При производстве крупного горячекатаного сортового и фасонного проката из стали марки 09Г2С на современных непрерывных средне- и крупносортных станах, не оснащенных системами принудительного охлаждения, прокатка производится при высоких температурах (950 - 1120°С). При прокатке заготовки на непрерывном стане с малыми междеформационными интервалами преобладание расходных статей теплового баланса не всегда ярко выражено. Это приводит к отсутствию значительного снижения температуры раската за время прокатки; а в ряде случаев температура металла к концу прокатки превышает температуру начала прокатки. Как правило, непрерывные средне- и крупносортные станы, производящие фасонный прокат, не оснащены установками ускоренного охлаждения, что связано с трудностями дифференцированного равномерного охлаждения переменного по толщине профиля. Естественное охлаждение воздухом на холодильнике стана фасонного, средне- и крупносортного проката с температур 950-1100°С конца прокатки при обычном легировании не позволяет гарантированно обеспечить выполнение требований класса прочности 345 (от не менее 345 Н/мм²) и выше.In the production of large hot-rolled section and shaped sections from 09G2S steel on modern continuous medium- and large-grade mills not equipped with forced cooling systems, rolling is performed at high temperatures (950 - 1120 ° C). When rolling a billet on a continuous mill with small deformation intervals, the predominance of heat balance consumables is not always pronounced. This leads to the absence of a significant decrease in the temperature of the roll during rolling; and in some cases, the temperature of the metal at the end of rolling exceeds the temperature of the onset of rolling. As a rule, continuous medium- and large-section mills producing shaped sections are not equipped with accelerated cooling units, which is associated with the difficulties of differentiated uniform cooling of a profile that is variable in thickness. Natural air cooling in the refrigerator of the shaped, medium- and coarse-grained mill at temperatures of 950-1100 ° С at the end of rolling during normal alloying does not guarantee that the requirements of strength class 345 (from no less than 345 N / mm ² ) and higher are met.

Ожидаемый технический результат - гарантированное обеспечение требований класса прочности не ниже 345 на сортовом и фасонном покате без использования системы ускоренного охлаждения после прокатки.The expected technical result is the guaranteed satisfaction of the requirements of the strength class not lower than 345 on the long and shaped slope without using an accelerated cooling system after rolling.

Для решения этой задачи, низкоуглеродистая низколегированная сталь для изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, и железо, согласно изобретения, она дополнительно содержит алюминий, кальций и ванадий в следующем соотношении (в масс.%):To solve this problem, low-carbon low-alloy steel for the manufacture of large hot-rolled sections and sections, containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, copper, nitrogen, and iron, according to the invention, it additionally contains aluminum, calcium and vanadium in the following ratio (in wt.%):

УглеродCarbon 0,08 0,120.08 0.12 МарганецManganese 1,30 1,801.30 1.80 КремнийSilicon от более 0,50 до 0,80from more than 0.50 to 0.80 ФосфорPhosphorus не более 0,030no more than 0,030 СераSulfur от более 0,01 до не более 0,03from more than 0.01 to not more than 0.03 ХромChromium не более 0,30no more than 0.30 НикельNickel не более 0,30no more than 0.30 МедьCopper не более 0,30no more than 0.30 КальцийCalcium 0,0001…0,0050.0001 ... 0.005 ВанадийVanadium 0,05 0,100.05 0.10 АлюминийAluminum более 0,010more than 0.010 АзотNitrogen не более 0,008no more than 0,008 ЖелезоIron остальноеrest

Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.All of the above limits for the content of components in the proposed steel were obtained as a result of processing experimental data.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания отдельных компонентов в низкоуглеродистой низколегированной стали, что обеспечивает величину предела текучести 345Н/мм² при изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката.The essence of the proposed technical solution is to optimize the content of individual components in low-carbon low-alloy steel, which provides a yield strength of 345N / mm ² in the manufacture of large hot-rolled section and shaped sections.

Ванадий позволяет существенно повысить прочностные свойства, являясь эффективным заменителем дефицитных вольфрама, никеля, хрома, молибдена и титана, без снижения ее пластичности и хладостойкости, что обусловлено измельчением зерна и образованием карбонитридов ванадия. Он относится к элементам которые сильно упрочняют матрицу стали. Предлагаемый химический состав стали с содержанием ванадия 0,05-0,10% позволяет обеспечить предел текучести не менее 345 Н/мм².Vanadium can significantly increase the strength properties, being an effective substitute for scarce tungsten, nickel, chromium, molybdenum and titanium, without reducing its ductility and cold resistance, which is caused by grain refinement and the formation of vanadium carbonitrides. It refers to elements that greatly strengthen the matrix of steel. The proposed chemical composition of steel with a vanadium content of 0.05-0.10% allows to provide a yield strength of at least 345 N / mm ² .

Кальций позволяет изменить морфологию образующих неметаллических включений, переводя ее из "опасных" в более благоприятную, глобулярную и очистить границы зерен от карбонитридов.Calcium allows you to change the morphology of the forming non-metallic inclusions, translating it from “dangerous” to more favorable, globular and to clean the grain boundaries from carbonitrides.

Содержание в металле алюминия позволяет получать металл с оптимальным содержанием кислорода, что в свою очередь снижает загрязненность стали неметаллическими включениями, особенно оксидами, повышается пластичность.The aluminum content in the metal makes it possible to obtain a metal with an optimal oxygen content, which in turn reduces the contamination of steel with non-metallic inclusions, especially oxides, and increases ductility.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили, при производстве стали марки 09Г2С в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане «450». Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний.An experimental verification of the proposed technical solution was carried out during the production of 09G2S steel in the electric steelmaking shop of OJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works, followed by its rolling at 450 mill. The results of the experiments were evaluated according to the results of mechanical tests.

Наилучшие результаты (выход годного по механическим свойства на класс прочности на уровне 96,63%) получены, при использовании предлагаемого химического состава для стали марки 09Г2С. Отклонения от требуемого химического состава приводило к получению брака по механическим свойствам (пределу текучести).The best results (yield of mechanical properties for strength class at the level of 96.63%) were obtained using the proposed chemical composition for steel grade 09G2S. Deviations from the required chemical composition led to a defect in mechanical properties (yield strength).

Так, при содержании в стали (масс.%) Al<0,010 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С<0,08, Mn<1,30, Si≤0,50, V<0,05 и Са<0,0001 (при том же условии) не удалось получить предел текучести у 2,5-5,1% круглого проката.So, when the content in steel (wt.%) Al <0,010 (but with the recommended content of the remaining elements), C <0.08, Mn <1.30, Si≤0.50, V <0.05 and Ca <0 , 0001 (under the same condition) it was not possible to obtain a yield strength of 2.5-5.1% of round steel.

При получении же проката из стали, химический состав которой имел хотя бы один компонент с отличной (от заявляемой) величиной, отсортировка готового проката по недопустимым отклонениям от заданной нормы предела текучести составляла не менее 1,5-2,9%.Upon receipt of rolled steel, the chemical composition of which had at least one component with a different (from the declared) value, the sorting of finished steel by unacceptable deviations from the specified yield strength was at least 1.5-2.9%.

Сравнительные испытания стали 09Г2С, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине порядка 41,39% готового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.Comparative tests of 09G2S steel, chosen as the closest analogue, led to the sorting of about 41.39% of finished steel for the above reason. Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to fulfill the goal and its advantage over a known object.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Прокат из низкоуглеродистой низколегированной стали для изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката, в профиле 100×95×7 мм содержит (масс.%): С=0,105; Si=0,73; Mn=1,75; S=0,011; P=0,011; Cr=0,03; Ni=0,050; Cu=0,06; Al=0,012; N=0,006; Са=0,0022; V=0,059; остальное - железо.Rolled from low-carbon low-alloy steel for the manufacture of large hot-rolled long sections and sections, in a profile of 100 × 95 × 7 mm, contains (wt.%): C = 0.105; Si = 0.73; Mn = 1.75; S = 0.011; P = 0.011; Cr = 0.03; Ni = 0.050; Cu = 0.06; Al = 0.012; N = 0.006; Ca = 0.0022; V = 0.059; the rest is iron.

Claims

Low-carbon low-alloy steel for the manufacture of large hot-rolled sections and sections, containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, copper, nitrogen and iron, characterized in that it additionally contains aluminum, calcium and vanadium in the following ratio, wt .%:
carbon 0.08-0.12 manganese 1.30-1.80 silicon from more than 0.50 to 0.80 phosphorus no more than 0,030 sulfur from more than 0.01 to not more than 0.030 chromium no more than 0.30 nickel no more than 0.30 copper no more than 0.30 calcium 0.0001-0.005 vanadium 0.05-0.10 aluminum more than 0.010 nitrogen no more than 0,008 iron rest