Сталь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоеетскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 013,081 (21) 3341489/22-02 11 М. КЛ.З с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -С 22 С 38/24 Государственный коиитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 230203. бюллетень Йо 7Дата опубликования описания 230283 В.Е.Вуланкин. В.Я.Тишков, В.С.Подыминогин. В.К -"Рябицковаи Э.В.Ткаченкот:ДЧереповецкий ордена Ленина и Ордена Трудового КрасногоЗнамени металлургический завод нм.50-летия СССР(54) СТАЛЬ Изобретение относится к металлургии, в частности к производству стали, и может быть использовано для производства проката, предназначенного для режущего инструмента, например .для изготовления пильных дисков, применяемых для порезки холодного метал" ла, в том числе и для прореэки гну-тых замкнутых сварных профилей. .10В Советском Союзе н эа рубежом для получения требуемого уровня необходимых механических свойств при- меняются стали с широким диапазоном содержания легирующих и модифицирующих элементов, придающих стали в комплексе с термообработкой специальные свойства. Например, пильные диски, используемые для порезки замкнутых сварных профилей при непрерывном способе профилирования, движущихся со скоростью 80 м/мин, должны обладать высокой прочностью и износостойкостью в сочетании с высоким уровнем пластических свойств.Известна высокопрочная сталь Г 1125 дпя изготовления режущего инструмента и штампов, содержащаявес.ВгД/глерод0,37-0,45Кремний 0,4-0,6Марганец О, 5-0,7 30 Хром 2,5-3,0Молибден 0,8-1,2Ванадий 0,6-0,8Вольфрам 1, 0-1,4Алюминий 0,4-0,6Железо ОстальноеЭта сталь имеет относительно низ-. кие механические свойства и. для изготовления пильных дисков, работающих в сложных условиях непрерывного производства, не может быть применена. После термообработки (закалка с 1050 С и отпуск с 600 оС ) имеет следующие свойства при температуре испытания 20 С: ба -. 1750 МПа, бт 1620 Щ Мк " 0,3-2 Мдж/м 2 Наиболее блйэкой к предложенной по технической. сущности и достигаемому эФфекту является сталь(.2 , содержащая, вес.ВУглерод. 0,4-0,5Кремний - 0,4-0,6Марганец 0,5-0,8Ванадий 0,6-0,8АлюминийХром 3,0-3,5Никель 0,5-0,7Молибден 1,8-2,0Железо Остальное998568 Таблица 1 фазовый анализ нитридного осадка,РР пп Химический состав,"растЬ. Ванадий Азот Алюминий Алюминийобл. к-р 0,0109 0,0150 Оф 0230 0,0308 0,0221 0,04200,0500 0,1000,050 0,0011 0,00100,0030 0,0072 0,0089 0,006 0,009 1 3 4 5 6 7 0,0120 0,0170 0,0260 0,0380 0,0310 0,0480 0.059 0,012 0,018 0,71 0,.78 0,0890,032 О, 026. О, 041 О, 031 0052 О, 060 0,740,72 0,70 0,68 0,70 О, 070 0,120 0,150 0,060 , 0,085 0,061 0,116 0,148 0,080 П р и м е ч а н и е: М определен методом вакуумирования на установкеБальпера; йс 6, определен по методу Кельдаля, й-по методике,ЦНИИЧИ (азот связанный в мелкодисперсные нитридыалюминия); М -азот связанный в нитриды алюминия и карбонитзйды ванадия, образующиеся в процессе кристаллизации стали, а также сложные карбонитриды хрома и др., А 1 определен атомноабсорбционным методом. Эта сталь, после термообработки(закалка с 1050 сС и отпуск с 600 С)имела следующий уровень свойств притемпературе испытания 20 С: баев1970 ИПа,. бт1790 МПа,он О,ЗЗ Идж/м 2 ". 5Недостатком известной стали является низкая в условиях работы при эна.копеременных нагрузках ударная вяз(кость, так как никель, введенный всостав стали, значительно охрупчива-" 10ет матрицу, состоящую иэ сложных кар:бидов хрома, вольфрама, ванадия, алюминия и марганца, образуя интерметаллидные фазы.Кроме того эта сталь в качествепримесей содержит фосфор .и серу (неболее 0,030) которые отрицательновлияют на прочностные и пластическиесвойства стали.Основным недостатком известной ста-ли является наличие повышенного количества глиноземистых включений икрупных частиц сульфидов, которые припрокатке вытягиваются с образованиемстрочек и мелкодисперсных включений,сульфиды и фосфиды располагаются ввиде пленок (как поверхностно-активные вещества) по границам зерен и таким образом ослабляют металлическуюматрицу. Эта сталь имеет низкую пластичность,30Цель изобретения - повышение пластичности стали при прокатке ударнойвязкости и иэносостойкости в условиях резания металлического профиля,устойчивости работы летучей пилы при Зударных и энакопеременных нагрузках.Цель достигаетая тем, что сталь,содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вльфрам, молибден, ванадий, алюминий и железо, дополнительно содержит вольфрам, кальций и азот; при,следующем соотношении компонентов, вес.Углерод 0,40 0,48Кремний 0,60-0,90Марганец 0,30-0,60Хром 2,80-3,5024 олибден 0,80-1,20Ванадий 0,60-0,80Алюминий 0,05-0,15ВольФрам 0,60-1,00Кальций 0,002-0,020Азот 0,012-0,060Железо ОстальноеПри этом отношение нитридообразующих элементов к азоту должно составлять 10-100.Кроме того, отношение кальция кс ре составляет 0,1-8.Содержание ванадия и алюминия встали должно быть точно сбалансированно с содержанием азота. Это достигается соотношением нитридообразующих элементов, в частности. ванадияи алюминия, к азоту в стали как 10++100:1, В этом случае наблюдаетсяполное связывание азота в мелкодисперсные нитриды алюминия и карбонитрид ванадия.На плавках. где наблюдается полное связывание азота, получен наиболее высокий уровень прочности иударной вязкости,Избыточное содержание азота встали (более 0,060 ) приводит кобразованию дефектов в макроструктуре и к резкому уменьшению показателя пластических свойств (ударнойвязкости) .При содержании азота в стали менее 0,012, получены низкие механические характеристики,В табл.1 приведены результаты фазового анализа предложенной стали.998568Таблица 2 РМ пп Ударнаявязкость2мн, кдж/м,при 20 С Содержание компонентов стали,Ь Выход годного Годное Отбраковано Са СульФиды т Ъ 0,68 1,2 2,0 0,0070 98,0 0,0250 0,0199 0,0105 0,0082 0,0090 1 0,002 0,004 2 0,005 0,003 3 0,008 . 0,004 4 0,012 0,002 5 0,010 0,003 0,70 0,0050 100,0 0,71 0,0063 100,0 0,80 О, 0019 99,0 0,0026 100,0 0,5 1,0 0,90 0,00640,0016 100,0 6 0,016 0,002 1,05 0,0041 0,0018 100,0 1,02 7 0,020 0,002,1 э- вестная - О, 012 0,0116 91,0 7,6 9,0 0,28 0,0426 Как видно иэ табл.2, величина,ударной вязкости возрастает с ростом содержания кальция в стали н 35снижением загрязненности алюминатамии сульфидами (оксисульфидами ).Для получения стали были проведены плавки в электродуговых печахемкостью 100 т. Для обеспечения осо.-40бонизкого содержания фосфора (менее0,003) перед скачиванием шлакав завалку, подвалку и в начале кипапрнсаживали окислителн и шлакообразующие материалы. Ферромолибден длялегирования присаживали в начале,а ферровольфрам - в конце окислительного периода при достижении температуры металла 1630-1640 ОС,После скачивания шлака металл рас Окисляли алюминием и кремнием, легировали марганцем и хромом, наводиливысокоосновной шлак.В конце рафинирования в металлвводили ванадий и кремний для легирования и плавку выпускали в ст .леразливочный ковш. оборудованный шиберными затворами. В металл на штангевводили алюминий для получения в По данным табл.1 видно, что практически весь азот в стали связан в мелкодиснерсные нитриды алюминияи ка.бонитриды.,эацанный пределах.и продували порош.кообраэным силикокальцием в струе азота в течение 8-12 мин до получе- .ния заданной температуры металла (1540-1560 С) перед разливкой. Фурму вводила в жидкий метают на глубину 2100-2200 мм, .Сталь разливали в листовые 13-тонные изложницы типа СЛ-1, оборудованные прибыльными надставками, 13-тонные слитки были прокатаны на блюминге 1250 в слябы сечением 160 х х 950 мм и далее на толстолистовом стане горячей прокатки -2800 в листы размером 12 х 1020 мм до специально .разработанной технологии. Из листа были изготовлены пильные диски диаметром 900 мм, толщиной 9 мм и чис,лом зубьев 3600 или 480.Образцы под вергали термообработке (,закалка с 1050 ОС и отпуск с 600 С); ударную вязкость определяли на образцах типа 1. Полученный металл имел следующийхимический состав, и тип 1 - механические характеристики (табл.3).99856811.".1" 1 1 вее 4 мака эвавввеа Ма 4 ймевйааеФФФСталь Содеркавке компонентов в стали, % эв пп м, ,ее вЬВ 5 . Ряав С5 - Н ч 81.Зред- лагаеевай 1 0 41 0,83 0,008 З,О 2 О,ВО О,87 О,71 - 0.1 О О,ОО 2 0.012 О,ОО 4 0,48 2,80 1,00 1,00 0,78 0,05 0.005 0,018 0,003 0;007 2 0,43 0,820,48 за 00 Ог 98 0 Вб Ое 740 07 0008 Ое 026 0004 Оеоао 3 0.40 0,71Оюза 4 0,41 0,68 5 0,44 0,90 300 Ое 97 Ое 85 Ою 72012 Ого 12 0041 Ов 002 Ораоб 0.46 0,010 0,031 0,003 0,009 301 0,97 0,84 0,90 0,15 Оеба - Одаб 0,44 0,016 о,о 52 о,аоз о.о 1 о 1,20 0,60 3,50 6 0,47 0,80 0.60 2,98 1,01 086 070 . 0,09 0,020 0,060 0002 0,008 0,48 7 О 48 0,60 ввэаестиая В 0.40 0,40 0 20 Звао1,80 0,68 0,50 0150 О 80 3 502 00 0,50 О,баф т е Таблица 3 4 э еО, 8 з, М,МРа Нпа б гТемпературанспятания.С Иеканические свойства Износостойкостьнкльных дисков(среднее коли"чество резон по10 дискам), шт ОВ Вевкодпп год невхлистовЪ т ипк/м ПРед"лагаемая 1 94,0 1900 1820 1710 1520 14 16 58 60 0,70 0,80 20 400БО1,05 бб , 1.16 62 1,02 б 100 га 1800,1601810 202018902 а 28 16 23 18 686 7 100,0 1 у 23400 1870 1660 . 2468 Пильнввв ласкине квготавливавтся 10 . 40 е 33 .12 51 044 1360 0,46 2040069019701720,1210 Известная 8 стойкость пил холодной резки при вО производстве сварных замкнутых Профи-,лей на профилегибочном агрегате 2-8 х х 100-600 цеха гнутых профилей в 4-5 раз посравнению со стойкостью ДискОв иэ стали 65 Г (табЛ 4) и пОлностью отказаться от импортных пильных дскоКак видно из табл.Э, мехайические свойства предложенной стали при температурах испытания 20 и 400 С находятся на уровне известной стали. а пластические характеристи 1 ви - выше в 2-3 раза.Применение пильных дисков из пред ,ложенной стали позволило увеличить 080 0,70 0,30 0,015 Ое 020 0,025998568 Таблица 4 Стойкость зубьев по числу резон Наличиетермообработки Числозубьев ММ пп Материал дискасталь 65 Г Материал дискапредложеннаясталь 228 96 304 30+К 346 526 127 490+Д 686 К - Диск снят из-эа окончания прокатки. Ресурс невыработан.Д - Диск снят из-за его деформации полосой принеполадках системы управления приводом каретки пилы.Ресурс не выработан.Примечание: Использование предложенной стали 30 позволяет полностью отказаться от закупки импортных дисков и сократить время на их замену и переточку в среднем в 1,86 раза, тем самым сократить простой стана 2-8 х 100-600, сни эить себестоимость сварных замкнутых профилей и увеличить годовой объем производства.Ожидаемый экономический эффект ,составит 197600 руб.40формула изобретения1. Сталь, содержащая углерод, хром, марганец, ванадий, вольфрам, кремний, молибден, алюминий и железо, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью по 45 вышения пластичности и ударной вяз,кости, она дополнительно содержит вольфрам, кальций и азот при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:Углерод 0,40-0,48 50Кремний .0,60-0,90 Составитель С.ДеркачеваТехред Е.Харитончик КорректорЙ.Король Редактор О.Половка Тираж 625 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1083/48 филиал ППП "Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная. 4 1 480 2 480 3 480 4 480 5 360 6 360 7 360 Марганец 0,30"0,60Хром 2,80-3,50Молибден 0,80-1,20 Ванадий 0,60-0,80 Алюминий 0,05-0,15Вольфрам 0,60-1,00Кальций 0,002-0,020 Азот 0,012-0,060 Железо Остальное2. Сталь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что.отношение нитридообраэующих элементов к азоту составляет 10-100.3, Сталь по п.1,о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что отношение кальция к сере составляет 0,1-8. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 173007, кл. С 22 С 38/24, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР Р 522272, кл. С 22 С 38/46, 1975.