RU2798726C1

RU2798726C1 - Сталь для изложниц

Info

Publication number: RU2798726C1
Application number: RU2022135098A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Коровин; Константин Александрович Маслов; Александр Александрович Гарченко
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2023-06-23

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, которые могут быть использованы для изготовления деталей оборудования и изделий, работающих в тяжелых условиях и знакопеременных нагрузках, в частности для изложниц. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1,40-1,60, кремний 0,20-0,40, марганец 0,50-0,70, хром 1,80-2,20, никель 0,30-0,40, молибден 0,30-0,50, ванадий 0,10-0,20, сера до 0,01, фосфор до 0,025, барий 0,03-0,05, стронций 0,01-0,03, железо – остальное. Обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик изложниц за счет повышения и выравнивания значения твердости и улучшения износостойкости при тепловых и механических нагрузках. 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, которые могут быть использованы для изготовления деталей оборудования и изделий, работающих в тяжелых условиях и знакопеременных нагрузках, в частности для изложниц.

Известна сталь [1] для изготовления изделий, работающих в условиях знакопеременных и теплосмен, содержащая, мас.%:

Углерод	0,8-1,2
Кремний	0,3-0,8
Марганец	0,3-0,8
Хром	14,0-16,0
Молибден	2,0-3,0
Вольфрам	0,8-1,2
РЗМ	0,1-0,2
Магний	0,01-0,02
Теллур	0,001-0,002
Бор	0,1-0,2
Цирконий	0,1-0,2
Железо	остальное

Недостатком известной стали является высокое содержание хрома (14,0-16,0), молибдена (2,0-3,0), вольфрама (0,8-1,2) при значительном содержании углерода (0,8-1,2). Данное сочетание элементов приводит к формированию крупных конгломератов карбидной фазы смешанного состава (Сr, Мо, W)₇С₃ и (Cr, Mo, W)₂₃C₆, имеющих неблагоприятную форму и располагающихся по границам зерен. Являясь концентраторами напряжений в локальных объемах межзеренного пространства, карбидные включения снижают физико-химические и эксплуатационные свойства материала.

Значительное содержание в составе известной стали компонентов, имеющих высокое химическое сродство к вредным (сера, кислород) элементам (РЗМ+Mg+В+Zr≥0,31 мас. %) приводит к конкуренции элементов и их неоправданному расходу. Кроме того, высокое их содержание в известной стали приводит к загрязнению границ кристаллов продуктами их взаимодействия с вредными элементами, что снижает свойства материала.

Теллур и его летучие соединения токсичны. Поэтому использование его в качестве компонента сплава ведет к ухудшению экологической обстановки при производстве стали.

В качестве прототипа принята более близкая по назначению, технической сущности и достигаемому результату сталь марки Х12МФ [2], содержащая элементы при следующем соотношении (% мас.):

Углерод	1,45-1,65
Кремний	0,10-0,40
Марганец	0,15-0,45
Хром	11,0-12,5
Ванадий	0,15-0,30
Молибден	0,40-0,60
Сера	не более 0,03
Фосфор	не более 0,03
Железо	остальное

Известную сталь рекомендуется использовать для штампов, валков, кокилей, и, в частности для изложниц.

Недостатком указанной марки стали являются невысокие эксплуатационные свойства, в частности износостойкость (количество наливов) и твердость. Это приводит к ускоренному износу рабочей поверхности изложницы и соответственно к снижению качества (слитков) выпускаемой продукции.

Задачей настоящего изобретения является разработка состава стали для изложниц для разливки сталей.

Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик за счет повышения и выравнивания значения твердости и улучшения износостойкости при нагрузках тепловых и механических для изложниц.

Этот технических результат достигается тем, что сталь содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор, молибден, никель, ванадий и железо содержит дополнительно барий и стронций при следующем соотношении компонентов, масс %:

Углерод	1,40 – 1,60
Кремний	0,20 – 0,40
Марганец	0,50 – 0,70
Хром	1,80 – 2,20
Никель	0,30 – 0,40
Молибден	0,30 – 0,50
Ванадий	0,10 – 0,20
Сера	до 0,01
Фосфор	до 0,025
Барий	0,03 – 0,05
Стронций	0,01 – 0,03
Железо	остальное.

Выравнивание и стабилизация твердости и повышения износостойкости достигается за счет введения в состав стали бария и стронция. Барий и стронций вводимые в расплав в виде карбонатов проходят диссоциацию с выделением газов CO₂и СО, которые, пробулькивая через расплав, захватывают с собой неметаллические включения и газы металла. Рафинирование расплава ведет к измельчению структурных составляющих. Кроме того, высвободившиеся барий и стронций являются активными модификаторами первого и второго рода, которые переводят вредные примеси в удаляемое состояние, тем самым очищая границы и само зерно и соответственно повышая комплекс свойств материала.

При содержании бария и стронция менее 0,03 и 0,01 не оказывают значительного влияния на изменение структурных составляющих, и в таком количестве они не вступят во взаимодействие с вредными примесями в полном объеме.

Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений и, в частности, от прототипа, показал, что в данном сочетании проявляется новое свойство – повышение износостойкости стали. Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявляемого изобретения с получением технического результата, приведены в примере.

Пример

Выплавку заявляемой стали производили в электродуговой печи с основной футеровкой. Для сравнительных испытаний известная сталь выплавлялась из тех же шихтовых материалов и при одинаковых условиях с заявляемой. Барий и стронций вводили: в печь в виде лигатуры Lcast – 5, в ковш в виде лигатуры БАРС. Заливка заготовки осуществлялась в разовую ХТС форму. Полученная заготовка проходила механическую обработку и термическую обработку.

Изложницы поступили в эксплуатацию на сталеразливочный участок. Изложницы прошли успешно производственные испытания при разливке высоколегированных и специальных сталей. Результаты испытаний приведены в таблице. Эксплуатационная стойкость изложниц оценивалась по количеству наливов до критического износа рабочей внутренней поверхности и вывода её из эксплуатации. Как следует из результатов испытаний, заявляемая сталь для изготовления изложниц работающих в тяжелых условиях, по сравнению с известной по прототипу позволило достичь следующего технического результата: повысить износостойкость в 1,5 – 1,7 раза.

Источники информации

1. Сталь, Патент РФ № 2318073, класс С22С38/60 опубликовано 27.02.2008.

2. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. ГОСТ 5950-2000, Москва.

Химический состав и свойства стали для изложниц

№	Химический состав, мас.%												Твердость, НВ	Износостойкость изложниц, кол-во наливов
	C	Si	Mn	Cr	V	Mo	Ni	Ba	Sr	S	P	Fe
	Известная сталь - по прототипу
1	1,45	0,1	0,15	11,0	0,15	0,4	-	-	-	0,028	0,025	ост.	245	20
2	1,65	0,4	0,45	12,5	0,3	0,6	-	-	-	0,029	0,027	ост.	265	22
	Предлагаемая сталь
3	1,40	0,20	0,50	1,80	0,10	0,3	0,3	0,03	0,01	0,01	0,025	ост.	265	34
4	1,60	0,40	0,70	2,20	0,20	0,5	0,4	0,05	0,03	0,01	0,025	ост.	280	37

Claims

Сталь для изложниц, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор, молибден, никель, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит барий и стронций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 1,40 – 1,60 Кремний 0,20 – 0,40 Марганец 0,50 – 0,70 Хром 1,80 – 2,20 Никель 0,30 – 0,40 Молибден 0,30 – 0,50 Ванадий 0,10 – 0,20 Сера до 0,01 Фосфор до 0,025 Барий 0,03 – 0,05 Стронций 0,01 – 0,03 Железо остальное