Сплав для микролегирования стали

(51) С 35/О ИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт металлургии Уральскогонаучного центра АН .СССР, ИнститутГиредмет и Уральский научно-исследовательский институт черных металлов(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 260894, кл. С 22 С 35/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССРВ 478886, кл. С 22 С 35/00, 1974.3. Патент Японии 0 ф 44-9983,кл. 10 Р 24, 1980.(54) (57) СПЛАВ ДЛЯ МИКРОЛ СТАЛИ, содержащий ниобий, и железо, о т л и ч а ю щ тем, что, с целью повышен усвоения ниобия и прочнос он дополнительно содержит ций, алюминий, иттрий и аИзобретение относится к производству стали и Ферросплавов, в частности к легированию конструкционных сталей ниобием.Известен сплав для легирования 11 содержащий, мас. :Ниобий 30-50 Марганец 20-30 Кремний 410 Алюминий 45 Титан (5 Железо Остальное Сплав пригоден для ковшевого легирования, но высокое содержание КЬ влечет к неравномерному распределению его в массе металла и к нестабильному усвоению ниобия.Известен также сплав для легирования 2 3 содержащий, мас,7;Ниобий . 40-60 Никель 5-20 Железо 5-10 Хром Остальное Недостатки сплава: нестабильное распределение в массе металла при иикролегировании и высокая температура плавления.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сплав 3, содержащий, мас.7:.НиобийКремнийЖелезо 1015202535 Значительные пределы изменения содержания ниобия и кремния в извест ном сплаве существенно влияют на изменение температуры его плавления, Сплав не гарантирует низкой темпера туры плавления во всем предлагаемом интервале соотношений МЬ и Яь. При максимальных содержаниях ИЬ и минимальных Ях легирование стали известным сплавом в ковше затруднено ввиду 45 высокой температуры его плавления (1550 С). Легирование же стали в печи ведет,к большим потерям ниобия, связанным с его .угаром. Отрицательно сказывается на качестве стали ее пе регрев перед выпуском для более полного растворения сплавов при ковшевом легировании (большая газонасыщенность, увеличение неметаллических включений и т.д.), Кроме того, из вестный сплав не дает стабильного усвоения ниобия сталью, и при максимальных содержаниях в сплаве ниобия и минимальных кремния наблюдается значительная сегрегация ниобия в массеслиткаУсвоение ниобия сталью колеблется в пределах 65-707. Зги недостатки сплава отрицательно сказываются на прочностных характеристикахстали. С другой стороны, максимальныесодержания кремния в сплаве сужаютобласть применения ввиду возможностипревышения пределов по кремнию намногих марках стали.Целью изобретения является повыше.ние степени усвоения ниобия и проч"ности стали,Поставленная цель достигаетсятем, что сплав для легирования стали, содержащий ниобий, кремний ижелезо, дополнительно содержит медь,кальций, алюминий, иттрий и азот приследующем соотношении компонентов,мас,7:Ниобий 12-30Кремний 5-40Медь 0,01 - 10,0Кальций 0,5-10,0Алюминий 0,5-35,0Иттрий 0,01-5,0Азот 0,001 - 1,0Железо ОстальноеНижний предел содержания ИЪ - 123обуславливается тем, что с понижением содержания ниобия в сплаве требуется ввод в сталь больших количествсплава, а зто, в свою очередь, увеличивает количество вводимого кремния,что нежелательно на целом ряде конструкционных марок сталей. Так, на10 Р 2 БД (0,17-0,37 Яз.), где содержание кремния повышается за счет использования кремнийсодержащих ферросплавов (Я-Мп), применение сплавас 127 ИЬ 57 Б 1 вносит в сталь О, 17,Бд, что ведет к получению в готовойстали содержания кремния, предусмотОенного ГОСТом.Верхний предел по ниобию (307) и нижний - по кремнию (5 ) и алюминию (0,57) обусловлены температурой плавления сплава, С уменьшением содержания кремния и алюминия, а также с увеличением ниобия относительно указанных пределов температура плавления сплава значительно повышается, снижая эдфект ковшевого легирования. Время растворения значительно увеличивается. Уиеньшается усвоение ниобия, Ухудшаются механические характеристики стали, При увеличении426 3 1138содержания алюминия357. резко сужа-ется сортамент выплавленных сталей,Кроме того, сплавы с содержаниемкремния407 склонны к рассыпанию.Медь переходит в сплав, и при содержании в стали от 0,01 до 0,57 увеличивает ее пластичность в холодномсостоянии, повышает коррозионнуюстойкость нержавеющей стали. Верхний предел ее содержания обусловлен 1 Оухудшением пластических свойств стали.Верхний предел 1,007. по содержаниюазота. зависит от растворимости азота в стали, а нижний 0,0017. - от наличия карбонитридов в стали, Наличиев сплаве кремния, алюминия, меди,кальция и иттрия значительно ( в 10раз) увеличивают скорость его растворения за счет тепла экзотермических щреакций этих компонентов, что улучшает условия равномерного распределения ниобия в массе металла,Содержание иттрия 0,01-5,07 увеличивает раскислительную способность 25сплава, кроме того, иттрий повышаетусвоение ниобия сталью. При содержании иттрия в лигатуре57 наблюдается повышенный угар ниобия за счетпироэфФекта,Легирование стали малыми количествами ниобия в сочетании с иттриемобеспечивает получение стали с высокими прочностными свойствами за счетее карбонитридного упрочнения. Каль-ции и иттрии обладает большим сродч35ством к кислороду, что предохраняетниобий от окисления при вводе сплава в металлический расплав.П р и м е р . Содержание элементов с стали 10 Г БД согласноэ40ТУ-1-939-74 составляет, 7 Мп 1,21,6; Ях О, 17-0,37; Т 1 0,01-0,03;ИЪ 0,02-0,05. Содержание других элементов должно соответствоватьГОСТ 19282-73,45При выплавке этой стали при температуре1600 С в мартеновскойпечи с садкой 500 т для предварительного раскисления присаживается частьсиликомарганца СИп 1 ( , 1/3 расчет 50ного), остальное количество СМп 17 дается в ковш во время выпуска. Одновременно со сплавом СМп 17 в ковшдается сплав предлагаемого состава из расчета получения 0,057. ИЬ в стали. Распределение ниобия в сталиконтролируют по пробам, отбираемымсо струи в процессе разливки.Результаты испытаний представленыв таблице,При механических испытаниях сталиполучены следующие средние показатели:с 76 кг/см 2; а 8,0- ег/мм, усвоение ниобия сталью в среднеи составило ; 937.Микролегирование конструкционныхсталей предлагаемым сплавом на0,02-0,057. ИЬ увеличивает прочностные характеристики по пределу текучести на 207, по пределу прочности на 107. по сравнению с известнымспособом при сохранении высокогоуровня платических свойств,Высокую степень упрочнения даютдобавки сплава в горячекатаную сталь,Каждый 0,017 МЪ в совокупности сэлементами сплава повышают временное сопротивление на 1,5-3 кг/мм,предел текучести на 3-5 кг/мм 2.Анализ результатов плавок показывает, что минимальный угар ниобияполучен в сплавах с содержаниемкальция 0,5-.107. и иттрия 0,5-5,07.,При содержании кальция (0,57 усвоение ниобия было ( 807 вследствиеего угара.Замеры температур плавления сплава во всем предлагаемом интервалесоотношений элементов, показали,что они не превышают 1350 С. Этообеспечивает эфФективное ковшевоемикролегирование стали без необходимости перегрева ее в печи передвыпуском.Сплав предназначается для микролегирования различных марок конструктивных сталей и особенно сталей,идущих на изготовление магистральных труб больших диаметров для неФтеи газопроводов, а также сталей, работающих при низких температурах.Кроме того, микролегирование конструкционных сталей позволяет эа счетулучшения прочностных свойств уменьшить сечения проАилей металлоконструкций-, значительно облегчая их1138426 талъв ВЬ, 2 ) Срадаав стааавь своа свао свойства 3 4 3 96 9 О,ОО 94 В 1 ВЗ 1112 99 92 Ваа 93 ,000 97 96 97 9 94 . 93 9 2 тоо 20 0 5,030,0 40,0 )О 0 5 94 65 96 992 96 3,035,0 10,0 1,000 10 9 9494 94 6,0 3 76 1111 ВааастВаа7 35,0 69 ЬЬ ЬВ 670 55 Ва 7 7 О- аайаво Составитель Н. ШепитькоЕгорова Техред М.Надь ейи орректор актор одписно акаэ 10637/19 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет 113035, Москва, Ж.1 12,0 5,0 0,019,9 19,0 6,0 3 О,з О,З О,О 5,0 7,О З,О 5 0 1 Ово Звоо 30,0 5,0 4,0 583ого комитета СССР ийаи открытийРаушская набов д. Вво ВО 110 В 2 77 1100 Вто 79 1090