RU2583220C1 - Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали - Google Patents
Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583220C1 RU2583220C1 RU2014144424/02A RU2014144424A RU2583220C1 RU 2583220 C1 RU2583220 C1 RU 2583220C1 RU 2014144424/02 A RU2014144424/02 A RU 2014144424/02A RU 2014144424 A RU2014144424 A RU 2014144424A RU 2583220 C1 RU2583220 C1 RU 2583220C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- melt
- production
- ladle
- amount
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств. В способе осуществляют расплавление шихтовых материалов в печи с получением легированного хромом и никелем расплава полупродукта, который переливают в ковш и подают в агрегат аргонно-кислородного рафинирования и осуществляют обезуглероживание расплава до содержания углерода не более 0,02% с последующей передачей ковша на установку печь-ковш, где осуществляют раскисление и легирование до получения заданного химического состава стали. Легирование осуществляют последовательно путем введения в расплав стали азота в количестве 0,08÷0,30% от массы расплава и мишметалла количестве 0,05÷0,35% от массы расплава. Изобретение позволяет повысить прочность при сохранении пластичности в используемых коррозионно-стойких низкоуглеродистых хромоникелевых сталях типа 18-10-11, что обеспечивает уменьшение веса сварных конструкций, увеличение надежности работы и срока их службы, а также снизить потери металла при производстве металлопродукции за счет повышения технологической пластичности при горячей деформации. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству и применению нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств. Изобретение может быть использовано в электросталеплавильных цехах металлургических и машиностроительных заводов.
Способ основан на том, что широко используемые в мировой экономике нестабилизированные коррозионно-стойкие стали легируются одновременным введением небольших количеств азота и редкоземельных элементов (Се, Y, La, Pr) или их соединений (мишметалла).
Так, широко используемые в мировой экономике, аустенитные коррозионно-стойкие стали (типа 304L AISI, отечественный аналог 03X18H11), обладая достаточно хорошим комплексом физико-механических свойств, имеют ряд недостатков, основными из которых являются: низкая гарантированная прочность (σ02 - расчетный параметр) при комнатной температуре и высокая склонность к росту зерна при нагреве под горячую деформацию, что приводит к снижению технологической пластичности.
Известны способы повышения прочности хромоникелевых коррозионно-стойких сталей легированием карбидообразующими элементами, которые позволяют не только устранить склонность к межкристаллитной коррозии (МКК), но и одновременно на 10-20 Н/мм2 повысить гарантированный уровень прочности (σ02), о чем свидетельствуют данные [1].
Гарантированные в ГОСТ 5949 свойства двух марок коррозионно-стойкой стали: 08X18H10 и 08X18H10T, т.е. нестабилизированной (08X18H10) и стабилизированной (08X18H10T) приведены в таблице 1.
Приведенные данные показывают, что гарантированные свойства прочности стабилизированной стали σв на 20 Н/мм2 превышают те же свойства нестабилизированной стали.
Известен также способ производства широко используемой для сильных окислительных сред нестабилизированной коррозионно-стойкой стали марки 03X18H11, включающий расплавление легированных хромом и никелем отходов, окислительное обезуглероживание в вакууматорах различной конструкции [2], прототип.
Указанный способ обеспечивает в стали стабильность аустенита (парамагнитность), отсутствие склонности к МКК, отличную пластичность в холодном состоянии (δ5≥40%), но довольно низкие значения гарантированной прочности после закалки (σв=440 Н/мм2, σ02=155 Н/мм2), что является главным недостатком этого способа. При этом сталь обладает пониженной технологической пластичностью при горячей обработке давлением. Другим недостатком известного способа является отсутствие в технологическом цикле производства стали приемов, позволяющих:
- повысить расчетные (гарантированные) параметры прочности стали без снижения показателей физических и пластических свойств горячекатаного (г/к) и холоднокатаного (х/к) листа, сортового металла, ленты, труб и др. при температурах эксплуатации готовой металлопродукции;
- улучшить технологическую пластичность стали при горячей деформации: ковке, прокатке, прошивке, прессовании и т.п. операциях.
Задачи, на решение которых направлено предлагаемое изобретение:
- установить технологические приемы производства нестабилизированной коррозионно-стойкой стали, обеспечивающие повышение на 25-30% гарантированной прочности по сравнению с гарантированной прочностью сталей марок 03X18H11, 04X18H10, 08X18H10 [1];
- повысить технологическую пластичность стали при горячей деформации.
Технический результат изобретения заключается в повышении прочности при сохранении пластичности в широко используемых коррозионно-стойких низкоуглеродистых хромоникелевых сталях типа 18-10-11, что обеспечивает уменьшение веса конструкций, в т.ч. сварных, увеличение надежности работы и срока их службы, а также в снижение потерь металла при производстве металлопродукции за счет повышения технологической пластичности при горячей деформации.
Заявленный технический результат достигается тем, что в способе производства нестабилизированной коррозионно-стойкой стали, включающем расплавление шихтовых материалов и получение легированного хромом и никелем полупродукта, внепечную обработку полупродукта до получения заданного химического состава по основным легирующим элементам, отличающийся тем, что в расплав стали последовательно вводятся азот в количестве 0,08÷0,30% и один или несколько элементов редкоземельной группы в количестве 0,05÷0,35%. При этом РЗМ в расплав вводится в количестве в 1,5÷3,5 раза большем, чем суммарное содержание серы и фосфора и других контролируемых вредных примесей.
Сущность изобретения заключается в том, что предложенные технологические приемы производства стали вкупе с основной технологией выплавки, позволяют сформировать в стали микроструктуру, обеспечивающую повышение гарантированной прочности производимой металлопродукции, улучшение технологической пластичности при горячей обработке давлением. Увеличение гарантированной прочности в стали (σ02≥285 Н/мм2) достигается введением азота. Наиболее полно упрочнение нестабилизированной стали азотом происходит, когда его содержание составляет 0,08÷0,30%. Азот - элемент внедрения, находясь в твердом γ-растворе, вызывает упрочнение матрицы, которое начинается при его содержании в стали не менее 0,08%. Верхний предел по содержанию азота (0,30%) ограничивается пределом его растворимости в жидком металле во избежание появления несплошностей в слитках при кристаллизации.
Положительное действие РЗМ основано на том, что они образуют с рядом входящих в сталь вредных примесей, в том числе и цветных металлов, достаточно прочные и тугоплавкие соединения, температура плавления которых намного выше температуры плавления железа: CeS - 2450, Ce4Bi2 - 1630, СеО2 - 1930°C. РЗМ, в т.ч. церий, обладая большим сродством к сере, образуют очень стойкие и тугоплавкие химические соединения (сульфиды) со структурными формулами MeS, Me3S4, Me2S3, MeS2, температура плавления которых составляет 2450, 2050, 1890 и 1700°C, соответственно. Эти соединения достаточно дисперсны и создают барьерный эффект для роста зерен при нагреве под горячую деформацию, что положительно сказывается на технологической пластичности стали.
Легирование аустенитных хромоникелевых сталей РЗМ на 0,05% существенно улучшает технологическую пластичность при горячей прокатке. РЗМ, растворяясь в пограничных зонах кристаллитов, упрочняют границы зерен и замедляют диффузионные процессы в этих местах. А механические свойства при высоких температурах главным образом определяются именно состоянием границ зерен. Введение в сталь РЗМ менее 0,05% не дает должного эффекта, введение РЗМ в количествах более 0,35% не только экономически нецелесообразно, но может привести к обратному эффекту по причине образования и скопления по границам зерен и в межзеренных пространствах чрезмерного количества соединений и оксидов РЗМ, которые вызовут ухудшение разливочных свойств стали и снижение пластичности при горячей деформации.
Выполнение соотношения РЗМ/S+P=1,5÷3,5 обусловлено с одной стороны техническими требованиями, которые обеспечивают устранение вредного влияния сопутствующих примесей: серы, фосфора и, возможно, цветных металлов. И с другой стороны экономическими соображениями, когда в сталь достаточно ввести минимальное количество РЗМ. Если сталь относительно чистая по сере и фосфору достаточно ввести РЗМ в количестве ближе к минимальному пределу. Когда сталь загрязнена вредными примесями значительно, РЗМ вводятся в количестве ближе к верхнему уровню. Примеры осуществления изобретения.
Предлагаемый способ опробован на примере производства 3-х марок стандартных нестабилизированных сталей 03X18H11, 04X18H10 и 03X18H10 ГОСТ 5949. Результаты исследований опытного металла представлены в табл. 2 и 3.
Пример 1. Опробование способа при производстве стали марки 03X18H11.
В электродуговой печи выплавляется полупродукт стали, содержащий хром, никель, продувкой кислородом окисляют углерод до содержания 0,2-0,3%. Расплав переливают в ковш и подают в агрегат аргоно-кислородного рафинирования (АКР). В агрегате АКР расплав обезуглероживают продувкой кислорода до содержания углерода ≤0.02%. При температуре металла 1680-1700°C вакуумирование и продувку кислородом заканчивают. После вакуумной обработки ковш с металлом передается на установку «ковш-печь», где осуществляется: десульфурация (при необходимости), введение азотированного феррохрома (марки ФХ003 по ГОСТ 4757) в количестве из расчета заданного содержания азота в пределах 0,08-0,30%, введение РЗМ (мишметалла) из расчета его содержания от 0,05 до 0,35%, окончательная корректировка химсостава и температуры металла перед подачей на разливку (см. таблицы 2 и 3).
Пример 2. Опробование способа при производстве стали марки 04X18H10.
Расплавление шихтовых материалов и производство полупродукта, внепечная обработка в АКР осуществляется по той же схеме, что в примере 1. Доводка химического состава, легирование азотом и РЗМ (мишметаллом) производится в АКР, где посредством дозаторов вводятся последовательно азотированный феррохром и РЗМ (мишметалл) в заданных количествах (см. таблицы 2 и 3).
Пример 3. Опробование способа при производстве стали марки 08X18H10.
Расплавление шихтовых материалов и производство полупродукта для стали 08X18H10 осуществляется по той же схеме, что в примере 1. Полученный полупродукт выливают в ковш, передают на агрегат «ковш-печь», где расплав раскисляют, вводят легирующие элементы и получают заданный химический состав стали. После получения заданного химического состава, расплав через донные пористые фурмы, последовательно продувают газообразным азотом до заданной концентрации (в пределах 0,08-0,30%) с интенсивностью порядка 630 л/мин·т в течение 5-10 мин, и вводят РЗМ (мишметалл) из расчета, чтобы его содержание в стали составляло (1,5-3,0)·(P+S + контролируемые примеси) (см. таблицы 2 и 3).
Химический состав стандартных и сталей, выполненных по предлагаемому способу, представлен в таблице 2.
Анализ данных таблицы 2 показывает, что химический состав всех выплавленных сталей соответствует марочному составу по ГОСТ 5632 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные». Следует отметить, что по контролируемым вредным примесям, в частности сере и фосфору, стали, легированные азотом и РЗМ, существенно чище.
Результаты исследований комплекса механических свойств при комнатной температуре и технологической пластичности при высоких температурах представлены в таблице 3.
Данные таблицы 3 показывают, что параметры прочности сталей, легированных азотом и РЗМ, превышают те же показатели сталей, которые азотом и РЗМ не легированы: по временному сопротивлению разрыву (σв) на 25-40%, по пределу текучести (σ02) на 32-48%. При этом необходимо отметить, что пластичность при комнатной температуре в упрочненных сталях остается на высоком уровне.
Технологическая пластичность упрочненных по способу сталей при высоких температурах, оцениваемая по числу скручиваний до разрушения, также значительно выше в сталях, легированных азотом и РЗМ.
Таким образом, заявленный способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали позволяет повысить на 25-35% показатели прочности и существенно, более чем на 40%, увеличить технологическую пластичность при температурах горячей деформации. Следует отметить, что при этом отпадает необходимость легирования сталей дорогостоящими карбидообразующими элементами (Ti, Nb и др.) для предотвращения склонности к МКК, которое обеспечивается низким (не более 0,03%) содержанием углерода.
Внедрение способа в промышленность дает возможность увеличить уровень гарантированной прочности готовой металлопродукции, и тем самым, создаются предпосылки для снижения металлоемкости конструкций, в т.ч. сварных, повышения надежности и срока службы металлоизделий.
Использование изобретения позволяет устранить указанные недостатки и обеспечить:
а) повышение на 20-30% параметров гарантированной прочности (σв и σ02);
в) повысить технологическую пластичность стали при горячей обработке давлением (прокатке, ковке, прессовании и др.) за счет устранения склонности к чрезмерному росту зерна при высоких температурах 900-1250°C.
Источники информации
1. ГОСТ 5949-75. Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия.
2. Каблуковский А.Ф., Молчанов О.Е., Каблуковская М.А. Краткий справочник электросталевара. М.: «Металлургия», 1994, с. 150-152.
Claims (2)
1. Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали, включающий расплавление шихтовых материалов в печи и получение легированного хромом и никелем расплава полупродукта, который переливают в ковш и подают в агрегат аргонно-кислородного рафинирования и осуществляют обезуглероживание расплава до содержания углерода не более 0,02% с последующей передачей ковша на установку печь-ковш, в которой осуществляют раскисление и легирование до получения заданного химического состава стали, отличающийся тем, что легирование осуществляют последовательно путем введения в расплав стали азота в количестве 0,08÷0,30% от массы расплава и мишметалла в количестве 0,05÷0,35% от массы расплава.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мишметалл вводят в расплав в количестве в 1,5÷3,5 раза большем, чем суммарное содержание серы, фосфора и других контролируемых вредных примесей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144424/02A RU2583220C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144424/02A RU2583220C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2583220C1 true RU2583220C1 (ru) | 2016-05-10 |
Family
ID=55959847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014144424/02A RU2583220C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583220C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5536549A (en) * | 1993-08-02 | 1996-07-16 | Tulip Memory Systems, Inc. | Austenitic stainless steel substrate for magnetic-recording media |
RU2218446C2 (ru) * | 2001-10-09 | 2003-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Аустенитная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь |
RU2252977C1 (ru) * | 2004-04-28 | 2005-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ" | Высокопрочная коррозионностойкая аустенитная сталь |
-
2014
- 2014-11-06 RU RU2014144424/02A patent/RU2583220C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5536549A (en) * | 1993-08-02 | 1996-07-16 | Tulip Memory Systems, Inc. | Austenitic stainless steel substrate for magnetic-recording media |
RU2218446C2 (ru) * | 2001-10-09 | 2003-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Аустенитная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь |
RU2252977C1 (ru) * | 2004-04-28 | 2005-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ" | Высокопрочная коррозионностойкая аустенитная сталь |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАБЛУКОВСКИЙ А.Ф. и др. Краткий справочник электросталевара.М., Металлургия, 1994, с.150-152. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6229640B2 (ja) | 継目無鋼管およびその製造方法 | |
US20170029919A1 (en) | A steel rebar and a production method thereof | |
CN101899625B (zh) | 一种铁素体不锈钢及其制造方法 | |
EP3358029B1 (en) | High-strength stainless steel sheet having excellent fatigue characteristics, and method for manufacturing same | |
EP3109335A1 (en) | High-carbon steel wire rod and preparation method therefor | |
JP6146908B2 (ja) | 表面性状に優れたステンレス鋼とその製造方法 | |
CN102337481A (zh) | 一种耐蚀性优良的含钼节镍奥氏体不锈钢及其制造方法 | |
CN102534424A (zh) | 不锈钢、桥梁拉吊索用不锈钢钢丝以及制备方法和应用 | |
CN101787493A (zh) | 一种新型高强度耐疲劳无脱碳合金弹簧钢及其钢丝制备方法 | |
CN102719767A (zh) | 一种具有优良冷镦性能的经济型双相不锈钢及其制造方法 | |
CN107949652A (zh) | 钢板及搪瓷制品 | |
JP2019035124A (ja) | ステンレス鋼板およびその精錬方法 | |
EP3476961B1 (en) | Ferritic stainless steel sheet | |
CN105568158A (zh) | 一种无铬镍的耐冲击轴承钢及其制造方法 | |
RU2583220C1 (ru) | Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали | |
JPWO2019131035A1 (ja) | 油井用低合金高強度継目無鋼管 | |
JPS6263650A (ja) | 軸受鋼およびその製造法 | |
RU2221875C2 (ru) | Способ производства бесшовных труб из углеродистой или низколегированной стали повышенной коррозионной стойкости | |
KR101820526B1 (ko) | 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강 | |
RU2336320C1 (ru) | Трубная заготовка из микролегированной стали | |
CN106795605B (zh) | 不锈钢钢材 | |
JP7009666B1 (ja) | 加工性、耐食性に優れる溶接管用Ni-Cr-Mo系合金 | |
CN110438399B (zh) | 一种铌微合金化hrb400e钢筋及其制备方法 | |
RU2333967C1 (ru) | Трубная заготовка из легированной, молибденсодержащей стали | |
RU2679375C1 (ru) | Способ производства низкоуглеродистой стали с повышенной коррозионной стойкостью |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20160706 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -TC4A- IN JOURNAL: 20-2016 FOR TAG: (72) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191107 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210802 |