SE515623C2 - Kättingstål - Google Patents

Description

20 25 30 ~- m: v - = - .- 515 623 . Q . . » » med förbättrade egenskaper.

Genom JP-61276956 är tidigare känt ett låglegerat kätting- stål innefattande krom och nickel, vilket behandlas för att uppnå en härdad martensitisk struktur. Detta stål omfattar, i Vikt-%: C 0,20 0,30; Si 0,10 - 0,30; Mn 0,70 1,70; Cr 0,40 - 0,70; Ni 0,75 - 2,00; Al 0,01 - 0,05; P 3 0,03; S 3 0,030.

Detta stål härdas efter att ha släckts eller sätthärdats genom karburisering så att mikrostrukturen är härdad martensit. Vid det övre området av kolhaltsintervallet försämras svetsbarheten liksom segheten och det föreligger risk för härdsprickor.

Frånvaron av Mo innebär att det finns risk för anlöpnings- sprödhet. Ni används uppenbarligen för att kompensera för att lågt Cr-innehåll, vilket gör detta stål mycket dyrt.

Genom JP-52006847B är tidigare känt ett höghållfast låglegerat stål tillverkat av stålstänger innehållande, i vikt- %: C 0,1 0,2; Si 0,1 - 0,5; Mn 1,0 1,6; Cu 0,1 0,5; Ni 0,5 - 1,5; Cr 0,3 1,0; MO 0,2 0,8, P < 0,02; S > 0,015, Och syra-löst Al 0.02 - 0.1. Stålstångerna har från början en hög draghållfasthet, förbättrad svetsbarhet och god bearbetbarhet, och den tillverkade stålkättingen anlöpes vid 550 - 680°C. De låga halterna av Cr och C påverkar båda härdbarheten, vilket är skadligt för grövre ankarkättingar.

UPPFINNINGEN Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med uppfinningen är att anvisa ett stål med för- bättrade mekaniska egenskaper och ett förbättrat uppträdande i stålverket.

Detta uppnås med ett stål enligt uppfinningen, omfattande, i Vikt-%: C 0,15 - 0,23 10 15 20 25 30 « - . - ~ - » . : «. 515 623 - . . . . ~ »m -~ 3 Si 0,10 - 0,40 Mn 1,00 - 1,50 P max, 0,025 S max, 0,025 Cr 1,50 - 2,20 Ni 0,80 - 1,50 Mo 0,30 - 0,60 Cu max, 0,30 Al < 0,2 V < 0,2 Nb < 0,2 Ti < 0,2 balans Fe.

Utföringsformer av stålet enligt uppfinningen anges i underkraven. bifogade ritningarna Kort beskrivning av de Fig. 1 är en kurva som visar hàrdheten som en funktion av anlöpningstemperaturen för provmaterial från laboratorie- smältor. som visar hàrdheten som en funktion av Fig. 2 är en kurva djupet under ytan, för härdade och icke anlöpta prover av nämnda provmaterial från laboratoriesmältor.

Fig. 3 är en kurva som visar hàrdheten som en funktion av djupet under ytan, för härdade och anlöpta prover av nämnda provmaterial av laboratoriesmàltor.

Fig. 4 är en kurva som visar jominy-härdbarheten för nämnda provmaterial av laboratoriesmältor.

Fig. 5 är en kurva som visar jominy-härdbarheten för material från fullskalesmältning. 10 15 20 25 30 Q | - . 1 » | : : :- 515 623 4 Beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Stälkvaliteten enligt uppfinningen är avsedd för tillverk- ning av sä kallad K4-kätting med en diameter av upp till ca 160 mm och är inte aggressiv mot smältutrustningen, och vilka stål resulterar i mycket höga kvaliteter hos den färdiga kättingen.

För undersökningen tillverkas provmaterial som laboratorie- smältor med götdimensioner av 225x225 mm. De olika göten smid- des till stänger med en diameter av 140 mm. Detta ger en re- duktionsgrad av ca 3, vilket är otillräckligt i normal produk- tion. Detta innebär att resultaten från normal produktion kom- mer att vara signifikant mycket bättre än provresultaten som diskuteras i den följande beskrivningen.

Provstycken med två olika analyser framställdes, MnCrNiMo respektive MnCrNiMoV.

Stälet enligt uppfinningen ger efter genomhärdning en mycket liten skillnad mellan ythårdhet och härdhet i centrum.

I tabell I ges analyserna för två olika stålprover.

Tabell I Variant C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu V A1 WnCrNih/Io 0.20 0.30 1.26 0.008 0.004 1.80 1.25 0.45 0.19 0.022 No.l29 MnCrNiMoV 0.19 0.24 1.10 0.007 0.003 1.78 1.20 0.33 0.18 0.10 0.024 N0. 131 Dessa två provstäl analyserades enligt följande. 1. Anlöpningz Fig. 1 visar hàrdheten som funktion av anlöpningstemperaturen, anlöpningstid 1 timme.

Härdningstemperaturerna för de olka smältorna är 850°C för och 890°C för smälta No. 131. Provstorlek smälta No. 129, 25X25x25 mm. 10 15 20 25 30 v. h; - . - = .n 515 623 .u .d 5 Såsom framgår av Fig. 1 uppvisar smälta No. 129 en plan kurva utan brytpunkter, vilket gör den mindre känslig för variationer i anlöpningstemperatur. För smälta No. 131 ger vanadiumet ett kraftigt anlöpningsmotständ upp till 630°C, men vid högre temperaturer erhålles en brant kurva med en ökad känslighet för temperaturvariationer. 2. Genomhärdning Fig. 2 visar hàrdheten som en funktion av djupet under ytan av ett härdat icke anlöpt prov med en diameter av 140 mm, och Fig. 3 visar härdheten efter anlöpning vid 615°C för smälta No. 129 och vid 645°C för smälta No. 131.

Härdningstemperaturen för smälta No. 129 var 850°C och för smälta No. 131, 890°C, allt med släckning i vatten.

Såsom framgår av diagrammen uppvisar smälta No. 129 det bästa resultatet av genomhärdningen både för det icke anlöpta och för det anlöpta provet. Skillnaden i hårdhet mellan yta och centrum är mycket liten. 3. Jominy: Fig. 4 visar resultatet av jominy-testet.

Austenitiseringstemperaturen var densamma som vid genomhärd- ningstestet enligt punkt 2 ovan.

Jominy-testresultatet överensstämmer väl med genomhärd- 129 har den bästa ningsresultatet enligt punkt 2. Smälta No. härdbarheten. 4. Mekaniska egenskaper Tabell II nedan visar de mekaniska egenskaperna för härdade och anlöpta stångprover med en diameter av 140 mm.

Värmebehandling och provtagning ufördes enligt normal praxis Smälta No. för testnig av kättingmaterial. 129 som uppvisade de 10 15 20 25 u. m» y u 1» . . | ; « »g u n-n n f: 1 \ v - u n - I 0 <1 0 . .1 , . - 1 | 1 - - . n . . « @« f n a: . a. n a _ . 1 i 1 a u »v . a n n . 'v m «- .u H 6 bästa resultaten i härdbarhetstesterna och anlöpningstesterna undersöktes vid tre olika anlöpningstemperaturer.

Tabell II Mekaniska egenskaper Smälta Härdm- Aniöp- Rel Rm A5 Z KV ,J temp °C ning Mpa Mpa % Imnpac -40°C -20°C ¿0°C 129 850 615 822 917 17 63 83 134 138 590 857 937 16 72 89 101 142 570 923 992 15 67 108 102 123 131 890 645 896 963 17 64 99 122 126 Krav enligt DNV 580 860 12 50 50 70 De två smältproverna uppvisar relativt likartade resultat.

Den lägsta tillåtna anlöpningstemperaturen för kätting K4 är 570°C enligt DNV (Det Norske Veritas). Såsom framgår av tabell II förorsakar detta krav inte nägra problem, men samtidigt tillåter det inte några väsentliga minskningar av legeringselementinnehåll.

Slagsegheten vid -20°C ligger nära fordringarna enligt DNV, men enbart en areareduktionsgrad av 3 för smältprovet föreligger, under det att gjutgods i produktion kommer att ha en areareduktionsgrad av ca 12, så denna egenskap kommer att vara väsentligt förbättrad. 5. Provning enligt DNV godkännanderegler på en fullskalig produktionssmâlta.

Satsanalys för produktion av stång med ®l6O mm: C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu 0.19 0.26 1.19 0.008 0.009 1.75 1.18 0.44 0.14 10 15 20 25 30 515 623 .1 11: A1 Sn Sb(ppm) As (ppm) O (ppm) N (ppm) 0.015 0.007 2 0.008 72 Analys av värmebehandlingskänslighet Varierad austenitiseringstemperatur Austenitisering 30 min, kylning i vatten vid hàrdning Anlöpning 6l0°C, 60 min, kylning i vatten efter anlöpning *Max. kraft i provningsutrustning Analys av värmebehandlingskänslighet varierad anlöpningstemperatur Prov Austenitisering Rel Rm A5 Z KV -20°C No. temperatur °C Mpa Mpa % % J 1 840 890 958 18 70 ÖVSI 147* 2 870 879 957 17 71 Över 147* 3 910 879 957 18 72 Över 147* Austenitisering 870°C, 30 min, kylning i vatten vid härdning Anlöpning 60 min, kylning i vatten efter anlöpning Prov Anlöpnings- Re: Rm A5 z Kv -2o°c No. temperatur °C Mpa Mpa % % J 6 570 991 1057 16 67 över 147* 7 590 925 999 17 69 över 147* 2 610 879 957 17 71 över 147* 8 630 838 914 20 72 Över 147* 9 650 782 858 21 73 över 147* *Max. kraft i provningsutrustning Analys av värmebehandlingskänslighet varierad anlöpningstid Austenitisering 870°C, 30 min, kylning i vatten vid hàrdning 10 15 20 Anlöpning 6lO°C, kylning i vatten efter anlöpning 515 623 8 | » . . » ~ , , _ , -.|- _, Prov Anlöpnings- ReI Rm A5 Z KV -20°C No. tid, min Mpa Mpa % % J 4 30 890 958 18 70 Över 147* 2 60 879 957 17 71 Över 147* 5 90 869 941 18 74 Över 147* *Max. kraft i provningsutrustning Provning av anlöpningsförsprödning Varierad kylningshastighet efter anlöpning Austenitisering 870°C, 30 min, kylning i vatten efter härdning Anlöpning 6lO°C, 60 min *Max. kraft i provningsutrustning Prov NO. KYlHiH9 efïef KV -OCC KV -20°C KV -40°C anlöpning J J J 2 Vatten 147* 147* 147* 2L >4O min 147* 147* 147* till 300°C Reduktionsgraden är ca 12 gånger, vilket faktum förklarar den stora skillnaden i prestanda jämfört med laboratorie- provmaterialen, vilka har en reduktionsgrad av endast ca 3 gånger, men fortfarande är förbättrade jämfört med teknikens ståndpunkt.

Claims (5)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. diameter av upp till ca 160 mm, tillverkning av grova ankarkättingar, C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al V Nb Ti 515 623 » » - . =. Kättingstål lámpat för produktion av stänger med en balans Fe.

2. Si Mn Cr Ni MO Cu Al Nb 0,15 - 0,23 0,10 - 0,40 1,00 - 1,50 max 0,025 max 0,025 1,50 - 2,20 0,80 - 1,50 0,30 - 0,60 max 0,30 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 Kättingstàl 0,19 - 0,21 0,20 - 0,30 1,15 - 1,25 max 0,015 max 0,020 1,65 - 1,75 1,15 - 1,25 0,42 - 0,48 max. 0,25 < 0,2 < 0,2 < 0,2 enligt krav 1, t ex för att användas vid innefattande, innefattande, i Vikt-%: u ...- 1 Vikt-%: a. H1 . . ,, I 1- .. 1 . , ; ~ v » , u p u.. . ., . . . . . , z I - .. , ,,. å.. ., _ _ . . _ . . , H g _ _ ~- . .. . _ ' ~ a H H ' I* - ß . , ~ u - H l0 Ti < 0,2 balans Fe.

3. Kättingstàl enligt krav 2, innefattande, i vikt-%: C O,l8 - 0,20 Si 0,20 - 0,30 Mn 1,15 - l,25 P max. 0,015 S max. 0,020 Cr l,65 - 1,75 Ni 1,15 - 1,25 MO 0,30 - 0,36 Cu max. 0,25 V 0,10 - 0,14 Al < 0,2 Nb < 0,2 Ti < 0,2 balans Fe.

4. Kättningstål enligt krav 2, vilket är härdat vid 850°C, och anlöpt vid 6l5°C.

5. Kättningstàl enligt krav 3, vilket är härdat vid 890°C, och anlöpt vid över 630°C, företrädesvis vid 645°C.