SU759612A1 - Сталь - Google Patents

Description

Изобретение относится к области \ черной металлургии, в частности к производству стали для железнодорожных рельсов.

Наиболее близкой к предлагаемой 5 по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь,' содержащая, ьес.%:

Углерод 0,69-0,82

Кремний 0,18-0,33 Ю

Марганец 0,75-1,05

Сера Не более 0,045

Фосфор Не более 0,035

Железо Остальное [ί].

Высокое содержание углерода в ста-|5

ли обеспечивает высокие характеристики прочности рельсов: предел прочности рельсов после прокатки колеблется в пределах 88-105 кг/мм.² Рельсы

из этой стали имеют меньшую загряз- 20 ненность неметаллическими включениями, чем рельсы зарубежного производства. Однако недостатком стали является наличие строчечных оксидных включений длиной до 16 мм и более, 25 которые, являясь сильньияи концентраторами напряжений, способствуют образованию и развитию контактно-усталостных разрушений и приводят к преждевременному выходу рельсов из строя;30

2

В результате этого эксплуатационная стойкость рельсов, особенно на участках железных дорог высокой грузонапряженности в районах Севера и Сибири, оказывается крайне недостаточной. Необходимость повышения эксплуатационной: стойкости рельсов требует снижения общей загрязненности стали неметаллическими включениями и, в особенности, строчечными скоплениями.

Целью изобретения является снижение загрязненности строчечными неметаллическими включениями, повышение механических свойств и уменьшение анизотропии стали.

* *

Поставленная цель достигаете; тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец и железо, дополнительно содержит алюминий, азот и один элемент из группы, состоящей из кальция и магния, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,69-0,82

Кремний 0,18-0,33

Марганец 0,75-1,05

Алюминий 0,01-0,04

Азот 0,004—0,011

759612

Один элемент из группы₎состоящей из кальция

'— и магния 0,0025-0,015

Железо Остальное

Причем, как следует из представленных ниже материалов, только при содержаниинитрида алюминия в количестве 0,005-0,035 вес.% достигаются оптимальные свойства стали, при этом соотношения нитрида алюминия к кальцию или магнию должно составлять 1,7-10.

Алюминий вводится Н сталь в количестве, достаточном для раскисления стали и из расчета образования нитрида алюминия (ΑΙΝ) в количестве до 0,035%. При Содержаний алюминия 0,01% его количество оказывается недостаточным для раскисления стали и образования достаточного количества нитрида алюминия. Повышенное, содержание алюминия (>0,04%) ведет к охрупчиванию стали За счет скопле" нйя его в виде нитридов по границам зёрен. .'//

Содержание в стали азота определяется из расчета его растворимости в феррите и стехиометрического соотношения с алюминием.

При соотношении ΑΙΝ к Са более 10 при указанных содержаниях не происходит глобуляризации включений, а при отношении менее 1,7 сталь имеет пониженную ударную вязкость из-за недостаточного измельчения зерна,

5 а также вследствие того, что глобуляризаторы не предотвращают образования грубых скоплений нитридов алюминия по границам зерен..При содержании глобуляризаторов > 0,015% даль10 нейшёго_сййженйя длины строчечных

' включений и снижения анизотропии вязкостных свойств не происходит. Сле- .. довательно, введение элементов-глобуляризаторов в количестве, превы15 шающем верхний предел, нецелесообразно ввиду ограниченной растворимости этих элементов в жидком металле.

При содержании нитрида алюминия < 0,005% его количество оказывается

20недостаточным для содержания роста Зерна рельсовой стали. При содержании нитрида алюминия >0,035% происходит охрупчивание стали за счет выделения грубых скоплений ΑΙΝ по

25 границам зерен, ударная вязкость

при этом уменьшается л/ в 1,7 раза по сравнению по значениями для известной стали.

Наличие нитрида алюминия нёобхо»- _ димо для регулирования величины зер- ³ на Содержания его роста). При содержании нитрида алюминия (ΑΙΝ) менее 0,005% не обеспечивается Мелкое зерно в стали, что приводит к понижё' Нию ударной вя'зкости. При содержании ’ АIМ в количестве более 0,035% проис; ходит охрупчивание стали за счет скопления его по границам зерен.

Кальций или магний способствует глобуляризации включений и препятст- 41 ,вует образованию грубых скоплений, так как пары кальция или магния обеспечивают равнон!ёрное рассеивание неметаллических включений по всему объему жидкого металла. При содержа- . нии кальция или магния в количестве ; меньшем, чем 0,0015%, не происходит достаточной глобуляризации включений и в стали наблюдаются строчки глинозёма, что неблагоприятносказывается на анизотропии вязкостных свойств металла. Верхний предел по содержанию кальция или магний (0,015%) в металле обусловлен ограниченной растворимостью их в жидком металле.

Сталь выплавляют в электропечи емкостью 7 т, отливают слиток весом 5,5 т, который прокатывают на полно-, профильный рельс Р 65. Загрязненность Стали строчечными неметаллическими включениями изучают на.оптическом микроскопе МКМ-7.

Испытание ударной вязкости проводят на маятниковом копре на стандартных образцах типа Меланже с круглым надрезом. Значение ударной вязкости берут как среднее из результатов испытаний трех образцов.

Испытания свойств проведены для стали, содержащей в качестве глобуляризаторов кальций (табл. 1) и магний (табл. 2).

Результаты испытаний стали, содержащей кальций (табл. 1), показывают что существенно (в 3-5 раза) снижается длина строчечных неметаллических включений(до5-8 мм) повышается ударная вязкость до 3,2-3,3 кгм/см, т.е. в 1,3 раза, вследствие измельчения зёрна стали, анизотропия вязкостных свойств металла при этом снижается в 1,3-1,8 раза. То же самое относится к стали, содержащей магний.

9

'759612

6

Т а б л и ц а

Онпопер

						Отно-	Макси-
						шение	мальная	°И' 2
						Α,ΕΝ/Сй	Длина	кгм/см
5 1	Мп	ΑΙ	N	А 1N	Са	строки,
							мм

%^ροΑ

•Предлагаемая

0,76	0,28	0,89	0,005	0,003	0,003	0,0015 0,0025 0,0060 0,0ί50 0,0200	2,00 1,20 0,50 ' 0,20 0,15	15 8 5 5 5	1,50 1,55 1,50 1,50 1,50	0,45 0,58 0,64 0,68 : 0,68
0,76	. 0,28	0,89	0,010	0,004	0,005	0,0015	3,3	16	2,8	0,49
						0,0025	2,0	6,5	2,9	0,62
						0,0015	16,7	16	3,0	0,50
						'0,0025	10,0	' 7	3,1	0,61
0,76	0,28	0,89	0,025	0,008	0,025	0,0060	4,2	5	3,2	0,67
						0,0150	1,7	5	3,2	0,70
						0,0015	23,4	15	1,9	0,50
						0,0025	14,0	9	2,0	0,52
0,76	0,28	0,89	0,040	0,011	0,035	0,0060	5,8	5	2,9	0,65
						0,015	2,30	5	2,9	0,70
						0,020	1,75	5	2,9	0,70
			-			0,001.5	26,5	16	1,50	0,50
						0,0025	18,0	6,5	1,50	0,60
0,76	0,28	0,89	0,050	0,020	0,040	0,0060	6,7	5	1,50	0,65
						0,0150	2,7	5	1,50	0,68
		ί				0,0200	2,0	5	1,50	0,68

Известная

0,76 0,28 0,89

25 2,50 0,45

0	51	Мп	ΑΙ	--------N	А ί N	Мд	Отношение А1Ν/Мд		попер
Максимальная длина строки, мм	кгм/см
аИПрвА
1	2.	3	' 4		6	. 7.,.-	% -	9	40	-и -
Предлагаемая
						0,0015	2,00	17	1,50	0,46
						0,0025	1,20	9	1,60	0,60
0,76	0,28	0,89	0,005	0,003	0,003	0,0060	0,50	5	1,55	0,65
						0,0150	0,20	5	1,50	0,69
						0,0200	0,15	5	1,50	0,69
						0,0015	3,30	15	3,00	0,50
0,76	0,28	0,89	0,010	0,004	0,005	0,0025	2,00	7	2,90	0,60

759612

Продолжение табл. 2

4	2	3	4	5	6	7	е	9	70	17
			. ...
						0,0015	16,70	16	3,00	0,51
						0,0025	10,00	8	3,20	0,60
0,76	0,28	0,89	0,0-25	0,008	0,025	0,0060	4,20	5	3,30 с> 0,68
						0,0150	1,70	5	3,30	0,71
				—	—	-----	—-	о ·
						0,0015	23,40	16 -	1,80	0,48
						0,0025	14,00	10	2,00	0,50
0,76	0,28	0,89	0,040	0,011	0,035	0,0060	5,80	5	2,80	0,62
ч..;,;						0,0150	2,30	5	2,80	0,69
						0,0200	1,75	5	2,80	0,69
						0,0015	26,5	17	1,50	0,50
				-		0,0025	18,0	7	1,50	0,59
0,76	0,28	0,89	0,050	0,020	0,040	0,0060	6,7	5	1,50	0,65
		»1				0,0150	2,7 ,	5	1,50	0,68
						0,0200	2,0	5	1,50	0,68
"»«· - ·...· Известная
0,76	0,28	0,89	-	-	-	-	-.	25	2,50	0,45

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец и железо, о т л и ч а- 35 ю щ а яс я тем, что, с целью снижения загрязненности строчечными 'неметаллическими включениями, повышения механических свойств и уменьшения анизотропий, она дополнительно 40 содержит алюминий, азот и один элемент Из группы, состоящей из кальция

   ”*"”Пи’'магййя, при следующем соотношении компонентов, 1ес.%:

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Алюминий

   Азот

   0,69-0,82

   0,18-0,33

   0,75-1,05

   0,01-0,04

   0,004-0,011

   Один элемент из группы, состоящей из кальция

   и магния 0,0025-0,015

   Железо Остальное ^Л