RU2558790C1 - Low alloy structural steel - Google Patents

Low alloy structural steel Download PDF

Info

Publication number
RU2558790C1
RU2558790C1 RU2014131355/02A RU2014131355A RU2558790C1 RU 2558790 C1 RU2558790 C1 RU 2558790C1 RU 2014131355/02 A RU2014131355/02 A RU 2014131355/02A RU 2014131355 A RU2014131355 A RU 2014131355A RU 2558790 C1 RU2558790 C1 RU 2558790C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrogen
steel
aluminum
ratio
manganese
Prior art date
Application number
RU2014131355/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Коробов
Владимир Александрович Лавров
Александр Сергеевич Лавров
Вячеслав Алексеевич Синельников
Евгений Николаевич Тюленев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority to RU2014131355/02A priority Critical patent/RU2558790C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558790C1 publication Critical patent/RU2558790C1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to low alloy structural steel intended for the manufacture of metal structures. The steel contains, wt %: carbon 0.14-0.16, manganese 0.25-0.29, silicon 0.17-0.22, nitrogen 0.009-0.014, aluminium 0.029-0.043, iron and hydrogen- the rest. The ratio of aluminium/nitrogen amounts to 2.5-3.5, and the ratio of nitrogen/hydrogen amounts to no more than 30.
EFFECT: improvement of mechanical properties of steel.
2 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, в частности к экономнолегированной конструкционной стали, предназначенной преимущественно для изготовления металлических конструкций.The present invention relates to metallurgy, in particular to economically alloyed structural steel, intended primarily for the manufacture of metal structures.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является сталь, предназначенная для изготовления стальных конструкций марки 3сп по ГОСТ 380-2005, содержащая, мас.%: 0,14÷0,20 С; 0,40÷0,55 Mn, 0,15÷0,30 Si, 0,025÷0,05 Al; не более 0,008 N; остальное - железо.The closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved result (prototype), according to the authors, is steel intended for the manufacture of steel structures of 3sp grade according to GOST 380-2005, containing, wt.%: 0.14 ÷ 0.20 C ; 0.40 ÷ 0.55 Mn, 0.15 ÷ 0.30 Si, 0.025 ÷ 0.05 Al; not more than 0.008 N; the rest is iron.

Недостатком известного технического решения является высокая себестоимость производства стали в связи с ее повышенным содержанием марганца и кремния при сохранении высоких механических свойств.A disadvantage of the known technical solution is the high cost of steel production due to its increased content of manganese and silicon while maintaining high mechanical properties.

Задача, на осуществление которой направлено техническое решение, - снижение себестоимости производства стали за счет снижения содержания в ней марганца. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение механических свойств стали, а именно ударной вязкости и относительного удлинения.The task to which the technical solution is directed is to reduce the cost of steel production by reducing the content of manganese in it. This achieves the achievement of such a technical result as an increase in the mechanical properties of steel, namely impact strength and elongation.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что экономнолегированная конструкционная сталь содержит углерод, марганец, кремний, азот, алюминий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:The above disadvantages are eliminated by the fact that economically alloyed structural steel contains carbon, manganese, silicon, nitrogen, aluminum and iron in the following ratio of components, wt.%:

углеродcarbon 0,14÷0,160.14 ÷ 0.16 марганецmanganese 0,25÷0,290.25 ÷ 0.29 кремнийsilicon 0,17÷0,220.17 ÷ 0.22 азотnitrogen 0,009÷0,0140.009 ÷ 0.014 алюминийaluminum 0,029÷0,0430,029 ÷ 0,043 железо и водородiron and hydrogen остальноеrest

при этом отношение алюминий/азот в пределах 2,5÷3,5 и отношение азот/водород не более 30.while the ratio of aluminum / nitrogen in the range of 2.5 ÷ 3.5 and the ratio of nitrogen / hydrogen is not more than 30.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что экономнолегированная конструкционная сталь содержит углерод, марганец, кремний, азот, алюминий и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed technical solution differs from the known one in that economically alloyed structural steel contains carbon, manganese, silicon, nitrogen, aluminum and iron, in the following ratio of components, wt.%:

углеродcarbon 0,14÷0,160.14 ÷ 0.16 марганецmanganese 0,25÷0,290.25 ÷ 0.29 кремнийsilicon 0,17÷0,220.17 ÷ 0.22 азотnitrogen 0,009÷0,0140.009 ÷ 0.014 алюминийaluminum 0,029÷0,0430,029 ÷ 0,043 железо и водородiron and hydrogen остальноеrest

при этом отношение алюминий/азот в пределах 2,5÷3,5 и отношение азот/водород не более 30. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «Новизна».the ratio of aluminum / nitrogen in the range of 2.5 ÷ 3.5 and the ratio of nitrogen / hydrogen is not more than 30. Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "Novelty."

Так как предлагаемое изобретение может быть использовано в металлургической промышленности, а проведенные испытания предлагаемого решения продемонстрировали более высокие показатели по механическим свойствам (ударной вязкости и относительному удлинению), следовательно, данное техническое решение соответствует критерию изобретения «Промышленная применимость».Since the present invention can be used in the metallurgical industry, and tests of the proposed solution have shown higher rates in mechanical properties (impact strength and elongation), therefore, this technical solution meets the criteria of the invention "Industrial applicability".

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения «Изобретательский уровень».A comparative analysis of the proposed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions, did not allow us to identify the essential features inherent in the claimed solution. It follows that the claimed combination of significant differences allows to obtain the above technical result, which, according to the authors, meets the criteria of the invention "Inventive step".

Элементы, входящие в состав предлагаемой конструкционной стали, формируют ее структуру и, находясь в сложной взаимосвязи, обеспечивают высокий уровень механических свойств.The elements that make up the proposed structural steel form its structure and, being in a complex relationship, provide a high level of mechanical properties.

При содержании углерода менее 0,14 мас.% сталь недостаточно раскислена, содержит повышенное количество кислорода и оксидных включений.When the carbon content is less than 0.14 wt.%, The steel is not sufficiently deoxidized, it contains an increased amount of oxygen and oxide inclusions.

При содержании углерода более 0,16 мас.% ухудшается пластичность стали и возрастает пораженность литого изделия горячими трещинами.When the carbon content is more than 0.16 wt.%, The ductility of the steel deteriorates and the damage to the cast product by hot cracks increases.

При содержании марганца менее 0,25 мас.% сталь будет иметь пониженные прочностные характеристики за счет наличия повышенного количества сернистых включений.When the manganese content is less than 0.25 wt.%, The steel will have reduced strength characteristics due to the presence of an increased amount of sulfur inclusions.

При содержании марганца более 0,29 мас.% происходит его перерасход, что ведет к повышению себестоимости производства стали, при этом заметного улучшения механических свойств стали не наблюдается.When the manganese content is more than 0.29 wt.%, It is overused, which leads to an increase in the cost of steel production, while there is no noticeable improvement in the mechanical properties of steel.

При содержании кремния менее 0,17 мас.% сталь будет иметь повышенное содержание оксидных неметаллических включений.When the silicon content is less than 0.17 wt.%, The steel will have a high content of oxide non-metallic inclusions.

При содержании кремния более 0,22 мас.% происходит перерасход кремнистых ферросплавов без заметного улучшения механических свойств стали.When the silicon content is more than 0.22 wt.%, Silicon ferroalloys are overused without a noticeable improvement in the mechanical properties of steel.

При содержании азота менее 0,009 мас.% количества упрочняющей металл нитридной фазы будет недостаточно и, соответственно, прочностные свойства металла будут понижены.When the nitrogen content is less than 0.009 wt.% The amount of the metal hardening nitride phase will be insufficient and, accordingly, the strength properties of the metal will be reduced.

При содержании азота более 0,014 мас.% в литом металле будут образовываться газовые пузыри, что при прокатке или/и ковке может привести к браку по трещинам и рванинам.If the nitrogen content is more than 0.014 wt.%, Gas bubbles will form in the cast metal, which during rolling and / or forging can lead to marriage through cracks and flaws.

При содержании алюминия менее 0,029 мас.% количество нитридов алюминия, повышающих прочность металла, будет недостаточно для достижения требуемых прочностных свойств.When the aluminum content is less than 0.029 wt.%, The amount of aluminum nitrides that increase the strength of the metal will be insufficient to achieve the required strength properties.

При содержании алюминия более 0,043 мас.% при разливке металла сталепроводящие огнеупорные проводки и отливки будут загрязняться тугоплавкими включениями на основе оксида алюминия, что недопустимо.When the aluminum content is more than 0.043 wt.% During metal casting, steel-conducting refractory wires and castings will be contaminated with refractory inclusions based on aluminum oxide, which is unacceptable.

Введение нитридообразующего элемента, например алюминия совместно с азотом, обеспечивает образование нитридов, измельчающих структуру металла, и повышение его прочностных характеристик.The introduction of a nitride-forming element, for example aluminum together with nitrogen, provides the formation of nitrides, grinding the metal structure, and increase its strength characteristics.

При выполнении отношения алюминия к азоту менее 2,5 количества нитридов алюминия, упрочняющих металл, будет недостаточно для достижения требуемой прочности.When the ratio of aluminum to nitrogen is less than 2.5, the amount of aluminum nitrides hardening the metal will not be enough to achieve the required strength.

При выполнении отношения алюминия к азоту более 3,5 металл будет загрязнен избыточным количеством включений на основе оксида алюминия, что недопустимо.If the ratio of aluminum to nitrogen is more than 3.5, the metal will be contaminated with an excessive amount of inclusions based on aluminum oxide, which is unacceptable.

Атомарный азот вводится в сталь за счет присадки карбамида (NH2)2×CO, в состав которого входит водород, взаимодействующий с азотом в отношении, определяемом формулой изобретения.Atomic nitrogen is introduced into the steel due to the addition of urea (NH 2 ) 2 × CO, which contains hydrogen, which interacts with nitrogen in the ratio defined by the claims.

При выполнении отношения азота к водороду более 30 литой металл будет иметь повышенную хрупкость, поражен пузырем, что вызовет при прокатке порывы полосы и брак катаного металла по пленам и рванинам, что недопустимо.When the ratio of nitrogen to hydrogen is more than 30, the cast metal will have increased brittleness, will be hit by a bubble, which will cause gusting of the strip during rolling and rejection of rolled metal through captures and flaws, which is unacceptable.

Другие способы ввода азота в металл (азотированные ферросплавы, продувка жидкого металла азотом) не предполагают взаимодействия азота с водородом, входящих в состав нитридообразующего вещества. Кроме того, в этих случаях азот не является атомарным, а носит молекулярный характер.Other methods of introducing nitrogen into the metal (nitrided ferroalloys, purging a liquid metal with nitrogen) do not imply the interaction of nitrogen with hydrogen, which are part of the nitride-forming substance. In addition, in these cases, nitrogen is not atomic, but is molecular in nature.

Ниже приведены варианты осуществления и использования изобретения, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретения (табл. 1 и 2).The following are embodiments and uses of the invention that do not exclude other options within the scope of the claims (Tables 1 and 2).

ПримерExample

Металл плавок (табл. 1) получают следующим образом. В сталеплавильном агрегате (конвертере, электропечи) выплавляют полупродукт (железоуглеродистый расплав), который выпускают в стальковш. Перед выпуском расплава на дно стальковша присаживают часть ферросплавов, содержащих кремний и марганец, шлакообразующие и гранулированный алюминий. Расплав в стальковше перемешивают подачей аргона, отбирают пробу на химический анализ и, при необходимости, вводят добавки, корректирующие химический состав металла и порошковую проволоку с наполнителем из карбамида. После этого металл в ковше вновь перемешивают подачей аргона, отбирают пробу, замеряют температуру стали, содержание водорода и производят разливку.Metal swimming trunks (table. 1) receive as follows. An intermediate product (iron-carbon melt) is smelted in a steel-smelting unit (converter, electric furnace), which is released into a steel ladle. Before releasing the melt, a part of the ferroalloys containing silicon and manganese, slag-forming and granular aluminum are seated at the bottom of the steel ladle. The melt in the steel ladle is mixed with argon, a sample is taken for chemical analysis, and, if necessary, additives are added that correct the chemical composition of the metal and a flux-cored wire with urea filler. After that, the metal in the ladle is again mixed with argon, a sample is taken, the steel temperature, hydrogen content are measured and cast.

Как видно из табл. 1, сталь, удовлетворяющая заявляемому составу (плавки 2-6) относительно как известного решения - прототипа, так и стали с содержанием компонентов, выходящих за заявленные пределы (плавки 1, 7), при экономии марганца имеет более высокие показатели по механическим свойствам (ударной вязкости и относительному удлинению).As can be seen from the table. 1, steel that satisfies the claimed composition (smelting 2-6) with respect to both the well-known solution of the prototype, and steel with the content of components beyond the stated limits (smelting 1, 7), while saving manganese has higher mechanical properties (impact viscosity and elongation).

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет за счет снижения содержания в стали марганца (марганецсодержащих ферросплавов) снизить себестоимость ее производства. При этом достигается повышение механических свойств стали, а именно ударной вязкости и относительного удлинения.Thus, the use of the proposed technical solution allows by reducing the content of manganese in steel (manganese-containing ferroalloys) to reduce the cost of its production. This achieves an increase in the mechanical properties of steel, namely impact strength and elongation.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.From this we can conclude that the task to which the technical solution is directed is fulfilled, while achieving the above technical result is achieved.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Экономнолегированная конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, азот, алюминий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,14÷0,16 марганец 0,25÷0,29 кремний 0,17÷0,22 азот 0,009÷0,014 алюминий 0,029÷0,043 железо и водород остальное

при этом отношение алюминий/азот составляет 2,5÷3,5, а отношение азот/водород составляет не более 30.
Economically alloyed structural steel containing carbon, manganese, silicon, nitrogen, aluminum and iron, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
carbon 0.14 ÷ 0.16 manganese 0.25 ÷ 0.29 silicon 0.17 ÷ 0.22 nitrogen 0.009 ÷ 0.014 aluminum 0,029 ÷ 0,043 iron and hydrogen rest

the ratio of aluminum / nitrogen is 2.5 ÷ 3.5, and the ratio of nitrogen / hydrogen is not more than 30.
RU2014131355/02A 2014-07-29 2014-07-29 Low alloy structural steel RU2558790C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014131355/02A RU2558790C1 (en) 2014-07-29 2014-07-29 Low alloy structural steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014131355/02A RU2558790C1 (en) 2014-07-29 2014-07-29 Low alloy structural steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2558790C1 true RU2558790C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014131355/02A RU2558790C1 (en) 2014-07-29 2014-07-29 Low alloy structural steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558790C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249627C1 (en) * 2003-12-26 2005-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Интелмет НТ" Round-profiled rolled iron from microalloyed high-plasticity steel for cold die forging of high-strength fastening members
UA54340U (en) * 2010-04-06 2010-11-10 Национальная Металлургическая Академия Украины Structural steel for producing of increased resistance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249627C1 (en) * 2003-12-26 2005-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Интелмет НТ" Round-profiled rolled iron from microalloyed high-plasticity steel for cold die forging of high-strength fastening members
UA54340U (en) * 2010-04-06 2010-11-10 Национальная Металлургическая Академия Украины Structural steel for producing of increased resistance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7026700B2 (en) Steel sheet for hot press forming member with excellent hydrogen delayed fracture resistance and its manufacturing method
EP2947168B1 (en) Si-killed steel wire rod having excellent fatigue properties, and spring using same
CN102952997A (en) Cord steel wire rod and Al thereof2O3Inclusion control method
KR100929468B1 (en) Refining method of molten steel and manufacturing method of high manganese low carbon steel using the same
RU2545856C2 (en) High-strength cryogenic austenite weldable structural steel and steel obtainment method
RU2558790C1 (en) Low alloy structural steel
RU2563400C1 (en) Method of steel microalloying by boron
RU2513363C1 (en) High-strength antifriction iron
RU2558786C1 (en) Reinforcing steel
RU2620232C1 (en) Steel
RU2581542C1 (en) High-strength antifriction iron
JP2006291285A (en) Erosion-resistant member for nonferrous molten metal
JP6331881B2 (en) Cu-Sn coexisting steel and method for producing the same
RU2449044C1 (en) Nonmagnetic cast iron
RU2303646C2 (en) Thermally and mechanically reinforced steel for ferroconcrete constructions
Golubtsov et al. Effectiveness of barium-bearing ferroalloys in steel smelting
RU2377315C1 (en) Deoxidation method of metal for cold forging
RU2006142260A (en) METHOD FOR PRODUCING STEEL
RU2715510C1 (en) Complex alloy for microalloying and deoxidation of iron-based steel
RU2564202C1 (en) Out-of-furnace steel treatment method
RU2499839C1 (en) Steel making method
RU2585899C1 (en) Structural cryogenic austenitic high-strength welded steel and method for production thereof
RU2530190C1 (en) Modifying agent for steel
RU2517083C1 (en) Complex exothermal mix
RU2639080C1 (en) Method of steel production