SE442642B

SE442642B - Low-alloy, high-strength, weldable steel

Info

Publication number: SE442642B
Application number: SE8500759A
Authority: SE
Inventors: Igor Vasilievich Gorynin; Boris Evgenievich Paton; Boris Izrailievich Medovar; Nikolai Pavlovich Lyakishev; Oleg Georgievich Sokolov; Viktor Andreevich Malyashevsky; Alexei Grigorievich Bogachenko; Jury Leonidovich Legostaev; Leonid Vladimirovic Grischenko; Boris Mikhailovich Nabatov
Original assignee: Igor Vasilievich Gorynin; Paton Boris E; Boris Izrailievich Medovar; Nikolai Pavlovich Lyakishev; Sokolov Oleg G; Viktor Andreevich Malyashevsky; Alexei Grigorievich Bogachenko; Jury Leonidovich Legostaev; Leonid Vladimirovic Grischenko; Nabatov Boris M
Priority date: 1985-02-18
Filing date: 1985-02-18
Publication date: 1986-01-20
Also published as: SE8500759L; SE8500759D0

Abstract

The invention concerns low-alloy, high-strength, weldable steel.This low-alloy, high-strength, weldable steel in this invention is characterised by its constituents comprising the following proportions in percentage weight:Carbon 0.07-0.11Manganese 0.3-0.6Silicon 0.12-0.5Chromium 0.35-0.75Nickel 0.5-0.9Copper 0.45-0.65Molybdenum 0.05-0.14Vanadium 0.02-0.05Aluminium 0.02-0.05 Titanium 0.02-0.05Rare Earths 0.02-0.03Calcium 0.02-0.05while the residue is made up of Iron.The steel with this chemical composition can be used for the production of shipborne and similarly heavily loaded constructions, which are intended to work in temperature in the region of -50 degrees C and under conditions of seawater corrosion.

Description

850Û759-9 uppträder vid svetsningen. 850Û759-9 occurs during welding.

Stàlet måste vara beständigt mot korrosionsbrott och mekaniskt korrosionsbrott i havsvatten, varvid grund- materialets korrosionshastighet skall vara lika med svets- l Dessutom maste stålet av detta slag uppvisa goda de- godsets korrosionshastighet. formerbarhets- och bearbetbarhetsegenskaper under betin- gelser, som är typiska för stàlverk och fabriker inom mas- kin- och skeppsbyggnadsindustrin.The steel must be resistant to corrosion fractures and mechanical corrosion fractures in seawater, whereby the corrosion rate of the base material must be equal to weld l In addition, the steel of this type must show a good corrosion rate of the material. formability and machinability properties under conditions typical of steel mills and factories in the mechanical and shipbuilding industries.

För tillverkning av tekniska såöanläggningar, isbry- tarskrov och andra liknande konstruktioner används stal av olika hàllfasthetsklass med olika hög legeringsnivà (dvs. med olika hög halt av 1egeringsgrundämnen)i beroende av användningsomràdet och driftförhallandena.For the manufacture of technical sowing plants, icebreaker hulls and other similar constructions, steels of different strength classes with different high alloy levels (ie with different high content of alloying elements) are used, depending on the area of use and operating conditions.

Det. finns välkända och i stor omfattning användbara skeppsbyggnadsstàl av E 32-, E 36 - och E 40-typ, vilka till sina egenskaper uppfyller de krav, som ställes av Internationella Föreningen för klassificeringsorganisationer.The. There are well-known and largely useful shipbuilding steels of the E 32, E 36 and E 40 types, which in their properties meet the requirements set by the International Association of Classification Organizations.

Dessa kända stal uppvisar tillfredsställande svetsbarhet och bearbetbarhet. När dessa stål användes i konstruktioner, som utsättes för så laga drifttemperaturer som- 30°C och lägre och periodiska, vibrationsmässiga och dynamiska pá- känningar , tillförsäkrar de emellertid icke någon inbi- bering av sprödsprickbildning vid spänningar överstigande 0,5 av sträckgränsen. Icke heller kan dessa kända ståls hall- ' fasthetsegenskaper alltid säkerställa konstruktionens önskade viktparametrar, eftersom stålet i större tjocklekar 8500759-9 behöver användas för att konstruktionen skall kunna fa den önskade hàllfastheten, vilket minskar motståndet mot sprödbrott .These known steels exhibit satisfactory weldability and machinability. However, when these steels are used in structures subjected to operating temperatures as low as 30 ° C and lower and periodic, vibrational and dynamic stresses, they do not ensure any inhibition of brittle cracking at stresses exceeding 0.5 of the yield strength. Nor can the strength properties of these known steels always ensure the desired weight parameters of the structure, since the steel in larger thicknesses needs to be used in order for the structure to be able to obtain the desired strength, which reduces the resistance to brittle fracture.

I Finland används för tillverkning av isbrytare och isgàende fartyg s.k. Raex Polar stal av E 32- och E 36-typ (dvs. skeppsbyggnadsstàl för framställning av fartyg av- sedda för sjöfart I Norra Ishavet, "Finlands sjömanstids- krift“, 1983, nr 3), vilkas kemiska sammansättning anges i nedanstående tabell 1.In Finland, so-called icebreakers and ice-going ships are used for so-called Raex Polar steel of the E 32 and E 36 types (ie shipbuilding steel for the manufacture of ships intended for shipping in the Arctic Ocean, "Finnish Seamen's Magazine", 1983, no. 3), the chemical composition of which is given in Table 1 below. .

Tabell l -._.-..._-_.._-__|-_._-_._.-_-_-«_-_-_.__._._._._.__-_. _._-.__._-_-_._--__.__.-_--_-__.-._-.___._.__-- E32 40,18 o,1-o,3 o,9-1,6 o,1-0,35 0,0o5-o,1 12360 šO,l8 0,l-0,3 l,l-l,6 O,l-O,3 - Tabell l Stal Ni Al S P Nb Fe 1 7 8 10 ll 12 R ex nålar - 0.02- _ 0-002- E 32 _0,05 20,02 ¿0,035 0,05 resten Raex Polar E' 35 59,4 0,06 50,02 50,03 0,04, resten 8500759-9 Raex Polar-stålet med en sträckgräns av högst 352 EPa tillverkas i tjocklekar av högst 30 mm, vilket i ett antal fall icke är tillräckligt för att isbrytare med begränsat djupgående skall kunna framställas.Table l -._.-..._-_.._-__ | -_._-_._.-_-_- «_-_-_.__._._._._. __-_. _. 3 o, 9-1.6 o, 1-0.35 0,0o5-o, 1 12360 šO, l8 0, l-0.3 l, ll, 6 O, lO, 3 - Table l Stal Ni Al SP Nb Fe 1 7 8 10 ll 12 R ex needles - 0.02- _ 0-002- E 32 _0.05 20.02 ¿0.035 0.05 residue Raex Polar E '35 59.4 0.06 50.02 50.03 0.04, the remainder 8500759-9 The Raex Polar steel with a yield strength of not more than 352 EPa is manufactured in thicknesses of not more than 30 mm, which in a number of cases is not sufficient for icebreakers of limited draft to be produced.

Kända är även flera höghàllfasta svetsbara stal, som är avsedda för framställning av tekniska sjöburna anlägg- ningar, fartygsskrov och liknande konstruktioner, bl.a. ett stål av Wel-Ten-62-typ, som tillverkas av det japanska företaget "Nippon Steel Corporation" och som i viktprocent innehåller: högst o,16% kol, 0,9- 1,5 % mangan, högst 0,03% svavel högst 0,6 % nickel högst 0,3 % krom högst 0,1 % vanadin högst 0,03% fosfor högst 0,3 % molybden 0,15 - 0,55 % kisel, varvid järn utgör resten.Several high-strength weldable steels are also known, which are intended for the production of technical seaborne facilities, ship hulls and similar structures, e.g. a Wel-Ten-62 type steel, manufactured by the Japanese company "Nippon Steel Corporation" and containing by weight: not more than 0,16% carbon, 0,9-15,5% manganese, not more than 0,03% sulfur not more than 0.6% nickel not more than 0.3% chromium not more than 0.1% vanadium not more than 0,03% phosphorus not more than 0,3% molybdenum 0,15 - 0,55% of silicon, of which iron is the remainder

Stalet med denna kemiska sammansättning säkerställer i tjocklekar av högst 40 mm en sträckgräns av minst 490 MPa och ett slagarbete KV'l5 av minst 47 J, under det att den s.k.noll-plasticiteten (noll-tänjbarheten) vid provning medelst en fallande vikt (NBT) motsvarar gränserna av från - - 2o°c vill - 55°c.The steel with this chemical composition ensures in thicknesses of not more than 40 mm a yield strength of at least 490 MPa and an impact work KV'l5 of at least 47 J, while the shear plasticity (zero stretchability) when tested by means of a falling weight (NBT ) corresponds to the limits of from - - 20 ° C to - 55 ° C.

Provníngsresultaten samt stålets kemiska sammansättning 8500759-9 visar, att det kända stålet av Wel-Ten- 62-typ liknar konventionella konstruktionsstàl och uppvisar en förhallan- devis làg slagseghet, oavsett att dess hàllfasthet är tämligen hög.The test results and the chemical composition of the steel 8500759-9 show that the known Wel-Ten-62 type steel is similar to conventional structural steels and has a relatively low impact strength, regardless of the fact that its strength is rather high.

Det finns ett antal finkorniga ferritiska och perlitiska stal avsedda för framställning av tankar för transport av till vätskeform överförda gaser med en temperatur av från -x 5o°c till -55°c. Dessa innefattar bra. svensk- och japansktillverkade stål, som àstadkonmits med ledning av rekommendationer från Koden för internationella sjöor- ganisationen). 0 Ett av det svenska företaget SSAB tillverkat, under namnet OX 416 känt stal har följande kemiska sammansättning i viktprocent: 0,1 % C, 0,26 % Si, 1,38 % mn, 0,02 - 0,06 % Al, 0,02 ~ 0,03 st ut, högst 0,11 as Ni, högst 0,1 % ct, högst o,1 % cr, 0,02 % P, högst 0,02 % S, medan resten utgöres av järn.There are a number of fine-grained ferritic and perlite steels intended for the production of tanks for the transport of liquefied gases having a temperature of from -x 5 ° C to -55 ° C. These include good. Swedish- and Japanese-made steels, which have been approved on the basis of recommendations from the Code of International Maritime Organization). 0 A steel manufactured by the Swedish company SSAB, known as OX 416, has the following chemical composition in percentage by weight: 0.1% C, 0.26% Si, 1.38% mn, 0.02 - 0.06% Al, 0.02 ~ 0.03 pcs out, maximum 0.11 as Ni, maximum 0.1% ct, maximum o, 1% cr, 0.02% P, maximum 0.02% S, while the rest consists of iron.

Detta kända stål uppvisar, i tjocklekar av upp till 32 mm, följande egenskaper %: en sträckgräns av minst 314 MPa, en brottöjning av minst 50 %, ett slagarbete KV"5O av minst 35 J (jämför exempelvis material från Sovjetiska- svenska-norska symposiumet, hållet i Leningrad i oktober 1977). Detta kända stal uppvisar ett högt slagarbete men omöjliggör hämning av dynamisk sprickbildning vid en temperatur av - 50°C vid spänningar överstigande,O,5 av sträckgränsen.This known steel has, in thicknesses of up to 32 mm, the following properties%: a yield strength of at least 314 MPa, an elongation at break of at least 50%, a percussion work KV "5O of at least 35 J (compare for example material from Soviet-Swedish-Norwegian symposium, held in Leningrad in October 1977) This well-known steel exhibits high impact work but makes it impossible to inhibit dynamic cracking at a temperature of -50 ° C at stresses exceeding .0.5 of the yield strength.

Ett av det japanska företaget "Nippon Steel Corporation" 8500759-9 tillverkat stål av N-Tuf 3?-typ är även ett höghållfast svetsbart stål, som är avsett för framställning av behållare för transport av tillvåtskeform, vid en temperatur av lägst - 55°G överförda gaser. Detta kända stål uppfyller, vad avser den kemiska sammansättningen, de krav, som ställes av Koden för Internationella Sjöorganisationen.A N-Tuf 3? Type steel manufactured by the Japanese company "Nippon Steel Corporation" 8500759-9 is also a high-strength weldable steel, intended for the production of containers for transport of liquid form, at a temperature of at least - 55 ° G transferred gases. This known steel meets, in terms of its chemical composition, the requirements of the Code of the International Maritime Organization.

Detta stål innehåller i viktprocent : O,l% 0, 0,24 % Si, 1,32 % Mn, 0,02 % P, 0,04 % S, O, 52 % Ni, medan Fe utgör resten. _ J Stålet av N-Tuf-typ uppvisar, i en tjocklek av 40 mm, följande egenskaper: en sträckgräns av 430 MPa, en brottgräns av 520 nra, en broutöjning av 24 %, ett siagarbete Kv'5° av 210 J.This steel contains in weight percent: 0.1% 0.24% Si, 1.32% Mn, 0.02% P, 0.04% S, 0.52% Ni, while Fe constitutes the remainder. The steel of the N-Tuf type has, in a thickness of 40 mm, the following properties: a yield strength of 430 MPa, a yield strength of 520 nra, a bridge elongation of 24%, a sieve work Kv'5 ° of 210 J.

Vid hämnings- eller inhiberingsprov för dynamisk sprickbildning har man erhållit resultat, som icke uppfyller fullständigt de krav, som ställes på stal avsedda för framställning av konstruktioner, som är dimensionerade att arbeta vid en temperatur av - 3000.In the case of inhibition or inhibition tests for dynamic cracking, results have been obtained which do not fully meet the requirements imposed on steels intended for the manufacture of structures which are dimensioned to operate at a temperature of - 3000.

Känt är även ett höghållfast svetsbart, av det svenska företaget SSAB tillverkat stål av OX 602-typ, som är avsett för framställning av inom gruvindustrín användbara konstruk- tioner samt pelare för flytbara borrplattformar och som i vikt procent innehåller: 0,15 % 0, 0,37 % Si, 1,25 % Mn, 0,051 % V, 0,022 % P, 0,004 % S, 0,03 % Cr, 0,01 % Ni, 0,01% cu, 0,004 ß N. Denna kända svål uppvisar, i en tjocklek av 25 mm, en sträckgräns av 530 MPa, en brottgräns av 610 MPa, en brottöjning av 19 % och ett slagarbete KV'4o av 80 J. Undersökningen av detta kända ståls motstånd mot _ 8500759-9 sprödbrott har visat, att stålet i en tjocklek av 25 mm vid _en temperatur.av lägre än - 2000 uppvisar ett fullstän- digt sprött kristallbrott.Also known is a high-strength weldable steel manufactured by the Swedish company SSAB, OX 602 type, which is intended for the production of constructions useful in the mining industry and columns for movable drilling platforms and which contains by weight: 0.15% 0, 0.37% Si, 1.25% Mn, 0.051% V, 0.022% P, 0.004% S, 0.03% Cr, 0.01% Ni, 0.01% cu, 0.004 ß N. This known rind exhibits , in a thickness of 25 mm, a yield strength of 530 MPa, a yield strength of 610 MPa, an elongation at break of 19% and an impact work KV'40 of 80 J. The examination of the resistance of this known steel to brittle fractures has shown, that the steel in a thickness of 25 mm at a temperature of less than -2000 exhibits a completely brittle crystal fracture.

Vid slagprov av provföremàl med i förväg initierad sprickbildning minskas slagarbetet brant vid en temperatur av lägre än _ 2o°c.In impact tests of test objects with pre-initiated cracking, the impact work is sharply reduced at a temperature of less than _ 20 ° C.

Samtliga egenskaper hos detta kända stål gör det omöjligt att betrakta stålet såsom material för framställ- ning av konstruktioner avsedda att användas vid en tem- peratur av ~ 30°C och lägre. I I Sovjetunionen används inom skeppsbyggnadsindustrin g och andra industrigrenar ett stal av E 40-typ, som i vikt- procent innehåller: högst 0,12 % kol 0,8 - l,l % mangan 0,5 - 0,8 % kisel 0,6 - 0,9 % krom 0,4 0,02 - 0,06 % aluminium högst 0,035 % svavel högst U,O3 % fosfor 0,6 % koppar 0,5 - 0,8 % nickel, medan järn utgör resten.All the properties of this known steel make it impossible to consider the steel as a material for the manufacture of structures intended for use at a temperature of ~ 30 ° C and lower. II The Soviet Union uses in the shipbuilding industry and other industries an E 40 type steel, which in percentage by weight contains: not more than 0,12% carbon 0,8 - 1,1% manganese 0,5 - 0,8% silicon 0, 6 - 0.9% chromium 0.4 0.02 - 0.06% aluminum maximum 0.035% sulfur maximum U, O3% phosphorus 0.6% copper 0.5 - 0.8% nickel, while iron makes up the rest.

Stàlet av E 40-typ i plåtar med en tjocklek av högst 32 mm uppvisar en garanterad sträckgräns av 390 MPa 40 av 38 J. frovningen som genom- och'ett slagarbete KV- förts på storskaliga provföremàl har visat, att stålet av E 40-typ in om hela tjockleksomràdet icke kan användas funktionssakert vid en temperatur av - 30°C och lägre. 8500759-9 ..g_ man disponerar alltsa numera icke över nagot làglegerat höghallfast svetsbart stål, som uppfyller de krav, som ställes i beroende av driftförhàllandena för sådana svar- belastade konstruktioner som beläggningar för skrov vid kärnkraftdrivna isbrytare med hög kapaoitet(isbrytnings- förmåga) avsedda att arbeta vid temperaturer av lägst -50°C, samt sjöburna anläggningar avsedda att användas vid en temperatur understigande - 3000.The steel of the E 40 type in sheets with a thickness of not more than 32 mm has a guaranteed yield strength of 390 MPa 40 of 38 J. The test carried out by a percussion work KV- on large-scale test objects has shown that the steel of E 40- type in if the entire thickness range cannot be used functionally safe at a temperature of - 30 ° C and lower. 8500759-9 ..g_ there is now no disposal of any low-alloy high-strength weldable steel, which meets the requirements set depending on the operating conditions for such load-bearing structures as coatings for hulls with high-capacity nuclear-powered icebreakers (ice-breaking capacity) intended to operate at temperatures of at least -50 ° C, and seaborne installations intended for use at temperatures below - 3000 ° C.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett höghàllfast svetsbart stal med bättre fysikaliska och mekaniska egenskaper jämfört med kända stal av detta slag, vilket stal bibehåller sina goda fysikaliska och mekaniska egenskaper vid en temperatur av lägst - 50°C under betingelser för inverkan av avsevärda pakänningar.The main object of the present invention is to provide a high-strength weldable steel with better physical and mechanical properties compared to known steel of this kind, which steel retains its good physical and mechanical properties at a temperature of at least - 50 ° C under conditions of action of considerable pack tensions.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning D medelst ett làglegerat höghàllfast svetsbart stal, som inne- haller kol, mangan, kisel, krom, nickel, koppar, molybden, vanadin, aluminium och_järn och som utmärker sig av att beståndsdelarna ingar i följande halter i viktproeent: 0,0? -,0,ll % kol 0,3 - 0,6 f, manga 0,12 - 0,5 s usel 0,35 - 0,75 % krﬁm 0,5 - 0,9 % nickel 0,45 - 0,65 se koppar 0,05 f 0,14 % molybden 0,02 - 0,05% vanadin 8500759~9 ._ 9 _ 0,02 - 0,05 % aluminium Q,Q2 _ 0,05 %titan 0,02 - 0,05 % sällsynta jordartsmetaller o,o2 _ o,o5 % kaiéium, medan järn utgör resten.This object is achieved according to the present invention D by means of a low-alloy high-strength weldable steel, which contains carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, copper, molybdenum, vanadium, aluminum and iron and which is characterized in that the constituents contain the following contents in weight percent: 0.0? -, 0,11% carbon 0,3 - 0,6 f, manga 0,12 - 0,5 s usel 0,35 - 0,75% kr ﬁ m 0,5 - 0,9% nickel 0,45 - 0, 65 se copper 0.05 f 0.14% molybdenum 0.02 - 0.05% vanadium 8500759 ~ 9 ._ 9 _ 0.02 - 0.05% aluminum Q, Q2 _ 0.05% titanium 0.02 - 0.05% rare earth metals o, o2 _ o, o5% kaiéium, while iron makes up the rest.

Stålet med denna kemiska sammansättning möjliggör funktionssäker drift av svårbelastade konstruktioner vid en temperatur understigande - 30°C under betingelser för inverkan av periodiska, dynamiska pèkänningar (belastningar) och ett korrosionsorsakande havsmedium.The steel with this chemical composition enables safe operation of difficult-to-load structures at a temperature below - 30 ° C under conditions for the influence of periodic, dynamic stresses (loads) and a corrosion-causing sea medium.

Stålplàten med den enligt föreliggande uppfinning föreslagna sammansättningen uppvisar följande garanterade fysikaliska och mekaniska egenskaper: Plattjocklek, mm 10 - 15 15-32 32-40 Brottgräns, MPa 570 - 710 540-680 490-62 Sträokgräns, MPa minst 490 minst 390 mins _ 350 Brottöjning, % minst 19 minst 21 minst 21 Slagarbete KV'5O minst 78 minst 78 minst 78 Fibermängd vid prov- föremålens brottyta vid en temperatur av 2o°c, % mins: 1oo minst 1oo minst 100.The steel plate with the composition proposed according to the present invention has the following guaranteed physical and mechanical properties: Plate thickness, mm 10 - 15 15-32 32-40 Fracture limit, MPa 570 - 710 540-680 490-62 Strain limit, MPa at least 490 at least 390 mins _ 350 Elongation at break,% at least 19 at least 21 at least 21 Impact work KV'5O at least 78 at least 78 at least 78 Amount of fiber at the breaking surface of the test objects at a temperature of 2o ° c,% min: 1oo at least 1oo at least 100.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna stålet har förmåga att förhindra att sprödbrott uppträder genom dynamisk sprickbildning vid spänningar, som utgör 0,7 av sträckgränsen, vid en temperatur av lägst - 50°C. Till denna beskaffenhet överträffar stålet enligt föreliggande uppfinning kända stål av detta slag.The steel proposed according to the present invention is capable of preventing brittle fractures from occurring by dynamic cracking at stresses which are 0.7 of the yield strength, at a temperature of at least -50 ° C. To this end, the steel of the present invention surpasses known steels of this kind.

De ovannämnda halterna av beståndsdelarna gör det 8500759-9 _ 10 _ dessutom möjligt att erhålla stålets kvalitativt nya beskaffenhet, dvs. motståndet mot skiktbrottsbildning, som kan uttryckas såsom (i beroende av) kontraktionen då 1 staiplatens tjoekieksriktning. För stålet enligt föreliggande uppfinning utgör *g minst 35%.The above-mentioned contents of the constituents also make it possible to obtain the qualitatively new nature of the steel, i.e. the resistance to layer fracture formation, which can be expressed as (depending on) the contraction then in the chalk direction of the stack plate. For the steel of the present invention, * g constitutes at least 35%.

Den viktiga fördelen med det enligt föreliggande uppfinning föreslagna stålet är att stålet har förmåga att svetsas medelst svetsmaterial med lag vätehalt utan förberedande uppvärmning, inom hela tjockleksomràdet.The important advantage of the steel proposed according to the present invention is that the steel is capable of being welded by means of welding material with a low hydrogen content without preparatory heating, within the entire thickness range.

Den andra viktiga fördelen med stålet enligt före- liggande uppfinning är att detta uppvisar en högre kor- rosionsbeständighet i havsvatten jämfört med de kända stàlen av hallfasthetsklasser 36 och 40. Korrosions- hastigheten hos stålet enligt föreliggande uppfinning i lugnt och rinnande havsvatten är med l5-20 % lägre än den hos kända stål av detta slag. I Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna stàlet uppvisar godtagbar deformerbarhet och bearbetbarhet vid bearbetningstekniska operationer, varför det kan tillverkas inom metallurgin och framgångsrikt användas vid astadkom- mande av svàrbelastbara konstruktioner exempelvis äöburna anläggningar, fartyg, broar etc. Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna omrâdet för stålets hallfasthets- egenskaper i beroende av stàlplàttjockleken i kombination med god svetsbarhet gör det möjligt att.använda stålet enligt föreliggande uppfinning inom olika tekniska områden.The other important advantage of the steel according to the present invention is that it exhibits a higher corrosion resistance in seawater compared to the known steels of strength classes 36 and 40. The corrosion rate of the steel according to the present invention in calm and running seawater is with 20% lower than that of known steels of this kind. The steel proposed according to the present invention exhibits acceptable deformability and machinability in machining operations, so it can be manufactured in metallurgy and successfully used in the creation of heavy loadable structures such as supported structures, ships, bridges, etc. properties depending on the steel plate thickness in combination with good weldability make it possible to use the steel according to the present invention in various technical fields.

.I stålet enligt föreliggande uppfinning kan användas för ssun759-9 tillverkning av fartyg avsedda för fart inom olika omraden, bl.a. kärnkraftdrivna isbrytare, sjöanläggningar etc, som är avsedda att arbeta vid så låga temperaturer som lägst - - 4000, samt inom kemisk processteknik och elkraftproduce- rande maskinbyggnadsteknik.The steel of the present invention can be used for the manufacture of vessels intended for speed in various fields, e.g. nuclear-powered icebreakers, lake facilities, etc., which are intended to operate at temperatures as low as - - 4000, as well as in chemical process technology and electric power-producing mechanical engineering.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna stålet e erhåller samtliga dessa egenskaper om man noggrant obser- verar haltförhàllandet mellan de i stålet ingående bestånds- delarna. Om kolhalten i stålet enligt föreliggande uppfin- ning är lägre än 0,07 viktprocent, får stålet icke den l önskade glödgningsbarheten, varför stålets hàllfasthetsegens- kaper försämras och dess slagseghet minskas. När kolhalten är högre än O,ll viktprocent, förstärkas stålet i oönskad grad, samtidigt som stålets slagseghet minskas och dess svetsbarhet försämras.The steel e proposed according to the present invention acquires all these properties if one carefully observes the content ratio between the constituents of the steel. If the carbon content of the steel according to the present invention is less than 0.07% by weight, the steel does not obtain the desired annealing, so that the strength properties of the steel deteriorate and its impact resistance is reduced. When the carbon content is higher than 0.1% by weight, the steel is strengthened to an undesirable degree, at the same time as the impact strength of the steel is reduced and its weldability deteriorates.

Om kalciumhalten blir lägre än den ovan angivna undre haltgränsen, minskas stålets motstånd mot skiktbrottsbíld- ning. När kalciumhalten blir högre än den ovan angivna övre haltgränsen, förorenas stålets korngränser mer intensivt, samtidigt som stålets slagseghet minskas.If the calcium content becomes lower than the above-mentioned lower content limit, the steel's resistance to layer fracture formation is reduced. When the calcium content becomes higher than the above-mentioned upper content limit, the grain boundaries of the steel become more intensively contaminated, at the same time as the impact strength of the steel is reduced.

Ifall halten kisel, mangan, aluminium, sällsynt jor- dartsmetall och titan är lägre än den rekommenderade res- pektive undre gränsen, desoxideras stålet icke i önskad grad. Icke heller finfördelas kornen i erforderlig grad.If the content of silicon, manganese, aluminum, rare earth metal and titanium is lower than the recommended respective lower limit, the steel is not deoxidized to the desired degree. Nor are the grains comminuted to the required degree.

Dessa omständigheter inverkar ogynnsamt pà stålets mots- tand mot sprödbrott samt pä stålets tänjarhet och dess förmåga att inhibera dynamisk sprickbildning, Om halten av dessa grundämnen blir högre än den rekommenderade res- 8500759-9 _ 12 _ pektive övre haltgränsen, förorenas stålet i högre grad, varigenom stålets svetsbarhet församras och dess slag- seghet minskas.These conditions adversely affect the steel's resistance to brittle fracture as well as the elasticity of the steel and its ability to inhibit dynamic cracking. If the content of these elements is higher than the recommended upper limit, the steel is contaminated to a greater extent. , whereby the weldability of the steel is reduced and its impact strength is reduced.

Om krom-, koppar-Q nickel-, molybden- och vanadinhal- ten är lägre än den ovan angivna respektive undre haltgrän- sen, erhåller stålet icke de garanterade hàllfasthetsegens- kaperna, tänjbarheten, korrosionsbeständigheten och mots- tåndet mot sprödbrott. Om halten av dessa grundämnen är högre än respektive övre haltgräns, försämras stålets svetsbarhet och andra driftmässiga.egenskaper.If the chromium, copper-Q nickel, molybdenum and vanadium contents are lower than the above-mentioned respective lower content limits, the steel does not obtain the guaranteed strength properties, extensibility, corrosion resistance and resistance to brittle fracture. If the content of these elements is higher than the respective upper content limit, the weldability of the steel and other operational properties deteriorate.

Nedan beskrives nâgra utföringsexempel pà stålet enligt föreliggande uppfinning, som illustrerar stålets sammansättning och dess fysikaliska och mekaniska egenska- per. Exempel 1-5 redovisas i tabellform.Some embodiments of the steel according to the present invention are described below, which illustrate the composition of the steel and its physical and mechanical properties. Examples 1-5 are presented in tabular form.

Stalet framställes enligt känd processteknik, som innefattar följande processteg: - tillverkning av stålet; gjutning av stålet; valsning av stålet till plåtar; - värmebehandling (härdning och hög anlöpning).The steel is produced according to known process techniques, which include the following process steps: - manufacture of the steel; casting of steel; rolling the steel into sheets; heat treatment (hardening and high tempering).

Stàlet framställes i en elektrisk induktionsugn eller i en annan stâlsmältuän Icke-oxiderbara legeringskomponenter exempelvis nickel, ferromolybden och koppar införas till- sammans med beskickningssatsen i ugnen. Resten av legerings- grundämnena införes i ugnen innan den smalta metallen av- tappas. Titan och sällsynta jordartsmetaller införes i gjutskänken i riktning mot den smälta metallstràlen. Den 8500759-9 _13 ._ smälta metallen desoxideras i förväg medelst mangan och kisel i ugnen innan den avtappas. Den smälta metallens slutdesoxidation och modifiering medelst aluminium och keieiumsilieia getemföres 1 gjutskäekee. Å Stàlet gjutes medelst en bälganordning eller i rikt- ning uppifrån nedåt i kokiller. Dessutom kan man medelst en maskin för framställning av plattgöt genom stränggjutning framställa plattgöt.The steel is produced in an electric induction furnace or in another steel molten non-oxidizable alloy components such as nickel, ferrous molybdenum and copper are introduced together with the charge kit in the furnace. The rest of the alloying elements are introduced into the furnace before the molten metal is drained. Titanium and rare earth metals are introduced into the ladle in the direction of the molten metal beam. The molten metal is pre-deoxidized by manganese and silicon in the furnace before being drained. The final deoxidation and modification of the molten metal by means of aluminum and potassium silica is carried out in a casting vessel. Å The steel is cast by means of a bellows device or in the direction from top to bottom in molds. In addition, by means of a machine for producing flat ingots by continuous casting, flat ingots can be produced.

För att metallen skall kunna valsas uppvärmes den - till en temperatur av 1200-l280°C. Slutvalsningstemperaf tusen utger 850-95o°c. Efter avslutad velsning utsattes plàtarna för s.k.anti-flockenbehandling, dvs. vätehalt- minskande värmebenandling, som innefattar en långvarig hållning av stålet vid en temperatur av mellan 650 och 6ao°c med efterföljande fördröja tyising.In order for the metal to be rolled, it is heated - to a temperature of 1200-180 ° C. Final rolling temperature of one thousand is 850-95o ° c. After rolling, the plates were subjected to so-called anti-flock treatment, ie. hydrogen content-reducing heat treatment, which involves a prolonged holding of the steel at a temperature of between 650 and 6 ° C with subsequent delaying thawing.

Stalets slutvärmebehandling består i härdning av stålet i vatten med början från en temperatur av 860-900°G och anlöpning vid en temperatur av 640-680°C med efter- följande kylning i vatten eller luft.The final heat treatment of the steel consists of hardening the steel in water, starting from a temperature of 860-900 ° G and tempering at a temperature of 640-680 ° C with subsequent cooling in water or air.

Det enligt exempel l-5 framställda stålets kemiska sammansättning visas i tabell 2.The chemical composition of the steel prepared according to Example 1-5 is shown in Table 2.

Tabell 2 Det_enligt föreliggande uppfinning föreslagna stålets kemiska sammansättning i viktprocent ___.-...___.._.-._.__.._.__.___._e_.~___._..__.__- Exem- man- pel kol kisel gen krom nickel molyb- koppar den ï " ' " " É " _ "3" " _ "hf _ "5' ' " E " ' "?" " "'B " ” ___._.____-._-.__._._s__s--s_-.-_.__-_......__.._._ 8500759-9 ___.._-_._._-__..__._-_.-...__.._._.__._..-_..._..-_:_- .___-___-.___.-.-_-_-_-.__--___._._._._.._._._--_ ___.-_-_.--_-_.-_.-_----.--_-._._-._._-_.._-._ -_.--_..-_.-_-._--_.--.-_._.-___.._.-_._._.-._._--_ Exem- Vana- t1- alu- Sällsynt kal- sva- fos- pel _ din tan mínium jordarts- cium vel for » metall ï""“'9"""'"lö"“"lï""""l'â"""'lï"ï4 ” 15"' I 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.001 0.004 2 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.004 0.010 3 0.04 0.03 0.03 0.03 " 0.03 0.006 0.007 4 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.010 0.015 5 0.03 0.04 0.02 0.02 0.03 0.013 0.014 ...___-_____----._.-.-_-_-.--__-_--_.-_.-__.Table 2 The chemical composition of the proposed steel according to the present invention in weight percent ___.-...___.._.-._.__.._.__.___._ e_. ~ ___._..__.__- Exam - pel kol kisel gen krom nickel molyb- koppar den ï "'" "É" _ "3" "_" hf _ "5' '" E "'"? "" "'B" ”___._.____- ._-.__._._ s__s - s _-.-_.__-_......__.._._ 8500759-9 ___.._-_._._-__..__ ._-_.-...__.._._.__._..-_..._..-_: _- .___-___-.___.-.-_-_-_ -.__ - ___._._._._.._._._ - _ ___.-_-_. - _-_.-_.-_ ----. - _ -._._-._._-_.._-._ -_. - _..-_.-_-._ - _. -.-_._.-___ .. _.-_._._.-._._ - _ Exem- Vana- t1- alu- Sällsynt kal- sva- fos- pel _ din tan minium jordarts- cium vel for »metall ï" "" '9 "" "'" lö "“ "lï" "" "l'â" ""' lï "ï4” 15 "'I 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.001 0.004 2 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.004 0.010 3 0.04 0.03 0.03 0.03" 0.03 0.006 0.007 4 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.010 0.015 5 0.03 0.04 0.02 0.02 0.03 0.013 0.014 ...___-_____ ---- ._.-.-_-_-. - __-_ - _.- _.-__.

Stàlets mekaniska egenskaper bestämdes genom prov- ning pà standardprovföremàl.The mechanical properties of the steel were determined by testing on standard test objects.

Fiber-mängden vid brottytan uppskattades vid brottytan hos provföremàl, vilkas tjocklek var lika med plàttjock- leken, efter sönderbrytning av provföremàlen genom sta- tisk böjning. i Sprickbildningens hämningstemperatur bestämdes genom provning av provföremâl med stora dimensioner (med na- turtjockleken) genom den sdmdubbeldragningsmetoden (ESSO). 8500759-9 _ 15 _ Stàlets svetsbarhet uppskattades pà s.k.process- _tekniska, utsprångsförsedda provkroppar med stora dimen- sioner exempelvis 400 I 1000 mm x tjockleken.The amount of fiber at the fracture surface was estimated at the fracture surface of test pieces, the thickness of which was equal to the plate thickness, after breaking of the test pieces by static bending. The inhibition temperature of the crack formation was determined by testing large-dimension test specimens (with the natural thickness) by the double-drawing method (ESSO). 8500759-9 _ 15 _ The weldability of the steel was estimated on so-called process-technical, protruding test bodies with large dimensions, for example 400 I 1000 mm x thickness.

Korrosionshastigheten mättes i lugnt och rinnande havsvatten (med en strömníngshastighet av 14 m/B) på platar med en svets, som framställts med làglegerade belagda elektroder genom manuell ljusbàgsvetsning.The corrosion rate was measured in calm and running seawater (with a flow velocity of 14 m / B) on slabs with a weld made with low-alloy coated electrodes by manual arc welding.

Provningsresultaten redovisas i tabeller 3, 4, 5 och 6. __ g Tabell 3 Mekaniska egenskaper hos stålet enligt föreliggande uppfinning Tabell 3 _...-.__...__-_..._....._._._-._._._...-__...__.._-..._.__..__-.- Exem- Tjock- Brottgräns, Sträckgräns, Brottöjning,% pel lek Mia - MPa _ _ _ Em _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1___.2.____2 _ _ _ _ _ _ _14. _ _ _ _ _ __5_____ l 15 628 - 640 518 - 518 20 - 21 30 568 - 580 424 - 430 21 - 21 40 536 - S36 390 - 408 22 _ 24 2 15 644 - 672 518 - 538 20 - 24 30 562 - 584 470 - 492 23 - 25 40 518 - S28 384 - 392 22 - 27 3 15 638 - 639 520 -520 22 - 24 30 528 - 5402 420 - 435 23 - 27 40 490 - 506 384 - 396 24 - 28 .____._-._.__>_-_-._.-_-.__._--_-__.___-._.__..- 8500759-9 Tabell 3 (Farcs. ) 1 2 3 4 5 4 15 618 - 628 500 - 528 19 - 21 30 574 - 602 486 - 500 20 - 24 40 546 - 568 408 - 414 23 - 26 5 10 628 - 644 518 - 528 19 - 20 15 628 - 628 518 - 518 20 - 20 20 590 - 618 452 - 474 21 - 23 30 574 - 586 440 - 452 22 - 26 40 526 - 544 388 ~ 410 26 - 28 Tabéll 3 (Forts.) ' " " " “ ' " " ' " “ " " " ' " " " ' _ "Fï5ërñäñgä." " " _ - 1 b t _ Smaëza nittsareare- 9 ' % duktion), 0% ------ --? ------- l 63 - 68 98 - 112 100 62 - 71 154 - 180 100 79 - 80 196 - 212 100 2 67 - 68 83 - 96 100 77 - 786 196 - 196 100 71 - 75 116 - 134 100 3 -60 - 65 156 - 204 100 74 - 78 136 - 184 ~ 100 76 - 80 184 - 196 100 ___-__..___._._.:._-.-_._._._._._-.__.-..____ .__ 8500759-9 _--__._-._-.-_._...-._.._--_._...._.._.-_...__:.___.._-_@ -n-v-u-ï-ïï-n-nåv-n-øï-.p-ï-ux:lu--uï-n-í-.ïní --._._-.__.-.__._-_-_.-__.~._.._-----.-.___- 1.5*._-._-_-._-_.--_-.__.---..-_-_-_----_.--. ---_@---_-._-_.-_._.-._--__._ l 6 4 61 - 65 64 - 68 70 - 73 5 64 - 66 64 - 68 70 - 70 72 - 78 77 - 81 Stàlets Stål svetsbarhet Tjocklek, mm Tabell 4 _.-_-_,_--_-.__-- Uppvarmninëstem- peratur i C och svetsningsresultat ___._.__..__...--_-_._--_~._.._____.._._.--_ï_-_.._.__ Det enligt fö- religgande upp- finning föreslag- na stålet enligt exempel 5 utan uppvärmning¿ kylning till -30 0, sprickbildning upp- träder icke .__.._..__._._.~____-___.-.-_.__.___.__-_.-__u_._-_ Det kända stålet av E 40 -typ kylning till eg tem- peratur av -25 C, sprickbildníng uppträder icke __..-_.__._-._-_-_._-.-_..__.__...__.-.--._.-_--._.The test results are reported in Tables 3, 4, 5 and 6. Table 3 Mechanical properties of the steel according to the present invention Table 3 _...-.__...__-_..._....._._ ._-._._._...-__...__.._-..._.__..__-.- Eczema- Thick- Fracture limit, Stretch limit, Fracture elongation,% pel lek Mia - MPa _ _ _ Em _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _. . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 ___. 2 .____ 2 _ _ _ _ _ _ _ _14. _ _ _ _ _ __5_____ l 15 628 - 640 518 - 518 20 - 21 30 568 - 580 424 - 430 21 - 21 40 536 - S36 390 - 408 22 _ 24 2 15 644 - 672 518 - 538 20 - 24 30 562 - 584 470 - 492 23 - 25 40 518 - S28 384 - 392 22 - 27 3 15 638 - 639 520 -520 22 - 24 30 528 - 5402 420 - 435 23 - 27 40 490 - 506 384 - 396 24 - 28. ____._-._.__> _-_-._.-_-.__._ - _-__.___-._.__..- 8500759-9 Table 3 (Farcs.) 1 2 3 4 5 4 15 618 - 628 500 - 528 19 - 21 30 574 - 602 486 - 500 20 - 24 40 546 - 568 408 - 414 23 - 26 5 10 628 - 644 518 - 528 19 - 20 15 628 - 628 518 - 518 20 - 20 20 590 - 618 452 - 474 21 - 23 30 574 - 586 440 - 452 22 - 26 40 526 - 544 388 ~ 410 26 - 28 Table 3 (Cont.) '"" ""' "" '' " "" "" '"" "' '_" Fï5ërñäñgä. " "" _ - 1 b t _ Smaëza nittsareare- 9 '% duktion), 0% ------ -? ------- l 63 - 68 98 - 112 100 62 - 71 154 - 180 100 79 - 80 196 - 212 100 2 67 - 68 83 - 96 100 77 - 786 196 - 196 100 71 - 75 116 - 134 100 3 -60 - 65 156 - 204 100 74 - 78 136 - 184 ~ 100 76 - 80 184 - 196 100 ___-__..___._._.: ._-.-_._._._. _._-.__.-..____ .__ 8500759-9 _ - __._-._-.-_._...-._.._ - _._...._ .._.-_...__: .___.._-_ @ -nvu-ï-ïï-n-nåv-n-øï-.p-ï-ux: lu - uï-n-í- .ïní --._._-.__.-.__._-_-_.-__. ~ ._.._ -----.-.___- 1.5 * ._-._-_ -._-_. - _-.__. --- ..-_-_-_ ---- _.--. ---_@---_-._-_.-_._.-._--__._ l 6 4 61 - 65 64 - 68 70 - 73 5 64 - 66 64 - 68 70 - 70 72 - 78 77 - 81 Steel Steel weldability Thickness, mm Table 4 _.-_-_, _ - _-.__-- Heating temperature in C and welding results ___._.__..__...-- _-_._ - _ ~ ._.._____.._._. - _ ï _-_.._.__ The steel according to the present invention proposed according to example 5 without heating¿ cooling to -30 0, cracking does not occur .__.._..__._._. ~ ____-___.-.-_.__.___.__-_.-__ u _._-_ The known steel of E 40 -type cooling to eg temperature of -25 C, cracking does not occur __..-_.__._-._-_-_._-.-_..__.__...__. -. - ._.-_ - ._.

Det kända stàlet av E 36 - typ Kylning till en tenperatur av -25 O, sprickbildning upp- träder icke 8500759-9 _ 13 _ Tabell 5 Hämning av dynamisk sprickbildning ' ' ' ' “ “ " ' " _ f _ " “" 'sšäïnïnšsíiïà'i" " "sšrïcíbïlñf _ Stål Tjocklek, mm förhållande till ningens häm- sträckgränsen ningstegpera- E 32 30 0,5 - 22 E 36 32 0,5 - 20 E 40 32 0,5 - 26 20 0,5 - 35 N-Tui' 40 0,5 - 30 OX 602 20 0,5 - 15 Det enligt exempel 5 föreslagna stålet 40 0,5 - 53 Op? "" - " - 30 0,5 - 60 __..-._.-.-._-__._--_-.-----._.--_.--._.__.__.-- 8500759-9 19 - Tabell 6 Total korrosionshastighet štšl _ _ _ ~ _ _ "Kïïïošišnšhästïšﬁëtf'Em7åï _ _ _ _ Édïfäsïons- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - hastighets- lugnt vatten rinnande vatten förhållande (med en strömnings- mellan grund» hastighet av 14 m/S) materialet och svets- godset Det kända stålet av E 32- typ 0,07 0,2 1,06 - 1,18 Det kända stålet av _ E 36-typ 0207 0.18 1,06 -1,12 Det kända stålet av E 40-typ 0,065 0,17 1,02 - 1,08 Det enligt exempel 4 föreslagna stålet 0,06 0,16 0,98 - 1,06 ..__-..._-._.__._-_..-_._.._._.._.._._-._..-._-._-.---._._---The known steel of E 36 - type Cooling to a temperature of -25 0, cracking does not occur 8500759-9 _ 13 _ Table 5 Inhibition of dynamic cracking "" "" "" "_ f _" “" ' sšäïnïnšsíiïà'i "" "sšrïcíbïlñf _ Steel Thickness, mm in relation to the inhibition tensile strength of the step step E- 30 30 0,5 - 22 E 36 32 0,5 - 20 E 40 32 0,5 - 26 20 0,5 - 35 N-Tui '40 0.5 - 30 OX 602 20 0.5 - 15 The steel 40 proposed according to Example 5 0.5 0.5 - 53 Op? "" - "- 30 0.5 - 60 __..-._. -.-._-__._ - _-. ----- ._. - _. - ._.__.__.-- 8500759-9 19 - Table 6 Total corrosion rate štšl _ _ _ ~ _ _ "Kïïïošišnšhästïš ﬁ ëtf'Em7åï _ _ _ _ Édïfäsïons- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - speed-calm water running water ratio (with a flow- between ground» speed of 14 m / S) the material and the weld metal The known steel of E 32 type 0.07 0.2 1.06 - 1.18 The known steel of _ E 36 type 0207 0.18 1.06 -1.12 The known steel of E 40 type 0.065 0.17 1.02 - 1.08 The according to Example 4 propose gna steel 0.06 0.16 0.98 - 1.06 ..__-..._-._.__._-_..-_._.._._.._.._. _-._..-._-._-. --- ._._---

Claims

1. 8500759-9 ._ 20 _. CLAIMS Low alloy high-strength weldable steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, copper, molybdenum, vanadium, aluminum and iron, characterized in that it also contains titanium, rare earth metals and calcium, all components of which goes in the following concentrations in weight percent: 0.07 - 0.11% carbon 0.3 - 0.6% manganese 0.12 - 0.595 silicon 0.35 - 0.75 ß »: rum 0.5 - 0.9% nickel 0, 45 - 0.65% copper 0.05 - 0.14% molybdenum 0.02 - 0.05% vanadium 0.02 - 0.05% aluminum 0.02 - 0.05 9; titanium. 0.02 0.05% rare earth metals 0.02 - 0.05% calcium, while the rest is iron.