Сталь

Союз СоветскикСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 19,09.77 . (2 ) 2527182/22-02 с присоединением заявки Ле С 22 С 38/38 Гасударственный камнтат СССР(5 З) УДК 669.1578626742878124 -- 194 (088.8) аа аеяам нэабретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина(54) СТАЛЬ 10 Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям на хромо-марганцеиой основе.Известна сталь 11, содержащая, вес.%:Углерод Не более 0,2Хром 14 - 25Марганец 1 - 105Азот Не более 0,3МолибденНикель -- 5 КремнийМедь -- 5Кобальт -- 10ТитанНиобий 135Алюминий Не более 0,5Бор -- 0,005Железо ОсталытоеОбласть конкретных составов описывается пятиугольником в координатах: эквивалент хрома (ось абсцисс), эквивалент никеля (ось ординат), с вершинами АВСОЕ соответствующими координатам: А (15; 4,5); В(18,5;8); С (24,8); О (24,6); Е (20,2). При этом 2Сгзкв = % Сг + % 8 + % Мо + 4(Т+ИВ)%р экв =0,5%Мп+20(С+И)% Ю 1%+2 Со%+0,5 СО%Никелевый эквивалент изменяется в пределах от 2 до 8, хромовый эквивалент - от 15 до 24.Недостатком этой стали является нестабильность структуры, низкая устойчивость против корроэионно-эрозионного разрушения в условиях влажных газоочисток углеобогатительного производства и недостаточная технологичность.Цель изобретения - обеспечение высокой корроэионно-эрозионной стойкости в условиях влажной газоочистки углеобогатительного производства, повышение структурной стабильности и технологичности стали.Условия работы влажных газоочисток углебогатительньтх фабрик характеризуются еле. дующими показателями.Вид очнщаемого агента - дымовые газы, образующиеся при сжигании каменного угля в смеси с парами воды и флотоагентов после сушки угля, Запыленность газа 5-1.0 г/м угольной, пылью с размером частиц до 100 мкм. Темпео ратура газа на входе в пылеуловнтель 80.100 С,Не менее 0,2314 - 187,5 - 9,51 - 350,001 - 0,004 3 74243на выходе из пылеуловителя 55.70 С. Содер.жанне агрессивных компонентов в газе,%:80 з 0,1-0,5, 80 з 0,005-0,015, СОз до 10,СО до 0,5. Объем очищаемого газа 75 -150 тыс. м/ч, влажность газа более 95%. Рас.ход воды на пылеулавливание 100 200 г/м га.за.К особым условиям эксплуатации относят.ся следующие:содержание 80 з в очищаемых газах повыша.ет температуру образования точки росы водяныхпаров на 20.25 С;серный ангидрид в присутствии влаги образу.ет серную кислоту, концентрация которой настенках аппарата зависит от температуры и мо.жет достигать, 10-10%;в процессе "мокрогоф пылеулавливания об.разуется конденсат сернистой кислоты с концентрацией до 5%твердые угольные частицы, движущиеся вмес.те с потоком газа со скоростъю 20-25 м/с, не.прерывно очищают поверхность скруббера отобразующихся окислов, разрушая защитнуюокисную пленку, и вызывают эрозию металла;Стенки аппарата испытывают вибрацию,внутренние и конструктивные напряжения,Среди факторов, вызывающих разрушениематериала скруббера, наибольшую опасностьпредставляют следующие:общая коррозия в,результате воздействиякислот и, главным образом, серной кислотыв пристеночных слоях потока;серная кислота достигает опасных концепт.раций вследствие центрифугирования потока;язвенная (питтишовая) коррозия, обуслов.ленная хлор-ионами, вносимыми водой (втехнической воде содержится до 7 г/л хлэрионов), частицами угольной пыли и сернистымисоединениями, содержащимися в отходящихгазах;Эрозия, вызванная активным абразивнымвоздействием движущихся угольных частиц.Поставленная цель достигается ограничениемпределов содержания в стали углерода, азота,хрома, марганца, бора; органичеиием суммарного содержания углерода и азота, обеспечениемболее высокого никелевого эквивалента в пределах 8,4-13,15 и ограничением хромового эквивалента пределами 16-21,5.Предлагаемая сталь имеет следующий составкомпонентов, вес.%:Углерод 0,03 - 0,12Азот 0,17 - 0,30Суммарное содержание углерода и азотаХром55МарганецМолибденБор 2 44) экв,5 Мп++20(С+И) 8,4 - 13,151 СГ эквСГ+Мо 16, - 21,5Железо и неизбежныепримеси ОстальноеКоличественный состав, пределы содержаниялегирующих элементов в стали подобраны та.ким образом, чтобы получить преимуществен.но аустенитную структуру с содержанием 15-.20% ферритной фазы, Как в горячекатаном, таки в термообработанном состояниях сталь несодержит мартенситной составляющей в струк.туре. Такая структура стабильно обеспечиваетсязаданным химическим составом и соотношениемлегирующих элементов.Заданное количество ферритной фазы незатрудняет горячую пластическую деформациюстали, достаточную для сдерживания роста зернапри перегревах, вызванных сваркой, и предотвращения межкристаллитной коррозии сварных сое.динений и основного металла в реальных средахскрубберов газоочисток углеобогатительных фаб.рик, Наличие строго ограниченного количестваферритной фазы, которая, как известно, обладает повышенными релаксационными свойствами,способствует естественному рассасыванию пиковвнутренних напряжений, вызванных сваркой.Это дает возможность упростить технологическийпроцесс изготовления скрубберов за счет исключения операции термообработки сварных швовиз зоны термического влияния сварки, чтоособенно важно, учитывая большие габаритыскруббера (диаметр 3 м, высота 12 м). Указанное регламентированное количество феррнтапри отсутствии мартенсита предотвращает образование горячих трещин прн сварке, улучшаятехнологичность стали,Возможность использования стали, не подвер.гая ее термообработке, позволяет реализоватьболее высокие механические свойства, характерные для проката, без ущерба для коррозионной стойкости металла, Зто повышает эрозионную устойчивость предлагаемой стали,Другой важной особенностью предлагаемой стали является ее способность к самоупрочнению при холодной пластической деформации, что происходит в результате наклепа аустенита и образования мартенсита деформации в месте нагружения (разрушения). Это, в свою очередь, также повьнпает эроэионную устойчивость предлагаемой стали и вызывает упрочнение металла в месте разрыва до значений предела текучести 50 кгс/мм, Присутствие бора в указанных пре делах существенно улучшает структуру гранзерен, что обуславливает повышение устойчивости против межкристаллитной коррозии, стойкость к образованию горячих трещин и связанное с этим улучшение технологичности.5 742На чертеже графически изображены областисоставов предла,гаемой (заштриховано) иизвестной (ограничено пунктирной линией)стали.В табл. 1 приведен химический состав сталис указанием никелевого и хромового эквивалентов, стабильно гарантирующих заданное структурное состояние+ й с 15% афазы, Эквивалентырассчитаны, исходя из эффективности действияаустенито и ферритообразующих элементов 10согласно следующим соотношениям, вес.%:(СГЗэкв - СГ + Мо,В табл, 2 приведены механические свойствапредлагаемой стали в трех состояниях: горяче 15катаном, закаленном и состаренном.В табл. 3 приведены данные пластичностипри температурах горячей обработки давлением,свидетельствующие о повышенной пластичностипредлагаемой стали по сравнению с известной, 20Интервал температур горячей пластическойдеформации составляет 1180-8%С, при этомисследованные стали показывают высокуютехнологичность, при ковке и прокатке.Старению подвергают предварительно закаленный металл, температура старения 650 С,продолжительность 2 ч, охлаждение на воздухе.Закалку осуществляют с температур в интервале 1050-1080 С при охлаждении в воде.Испытания осуществляют на сортовом про- ЗОфиле 16 мм при комнатной и минуажыхтемпературах, коррозионные испытания - налистовом металле толщиной 3 мм, По механическим свойствам листовой прокат отличаетсяболее высокими характеристиками пластичности (на 10-15%).По сравнению с известной предлагаемаясталь имеет в 1,5-2,5 раза более высокие характеристики ппастичности и ударной вязкостипри комнатиой температуре и существенно луч- Вшие показатели этих свойств при пониженныхтемпературах (в климатических условиях скрубберы газоочисток могут подвергаться воздействию температуры до -40 С). Так, ударнаявязкость известной стали при -40 С составляет 4 я2,5 кгс м/см, в то время как в тех же условиях ударная вязкость предлагаемой сталиравна 12-27 кгс м/см .Вследствие самоупрочнения металла при нагружении предел текучести предлагаемой стали Ю(предварительно аустенизированной при 10501080 С) находится на уровне 50 кгс/ммф,Структура стали аустенито-ферритная. В месте 482 6разрыва образуется мартенснтная составляю. щая, способствующая упрочнению стали. При -40 С сталь 1 (табл. 1) обладает следующими механическими свойствами б 130 кгс/мм, Д а 60 кгс/мм, Ь 25%,17%, а 27 кгс м/см.Оценочные корроэнонные лабораторные испытания выполняют в 20% серной кислоте и 10% хлорном железе в течение 10 ч, При этом коррозионные потери всех исследованньгх составов не превосходят 100 г/м в серной кислоте и 10 г/м в хлорном железе. Известная сталь в тех же условиях имеет коррозионные потери соответствен.н о 1700 г/и и 160 г/м, т, е. коррозионная устойчивость предлагаемой стали существенно выше, чем известной.Предпочтительному содержанию легирующих элементов соответствуют стали, укаэанные в примерах 1-4 (табл. 1), в которых уровень суммарного содержания углерода и азота -0,3, а уровень никелевого и хромового эквивалентов составляет соответственно 12 и 19, Стали 1 и 3 испытывают в промышленных условиях скруббера влажной газоочистки, Испытаниям подверга. ется металл в горячекатаном и закаленном состояниях в виде сварных пластин, соединенных ручной сваркой хромоннкельмолибденовым электродом марки ЭА 400/10 У и хромоникелевым электродом марки ЭНТУ-Зб. Продолжительность испытаний составляет соответственно 3108 и 860 ч. Сварные соединения после испытаний в натурных условиях показывааот себя совершено устойчивыми против корроэионно-эроэиокного разрушения в среде влажных газоочисток углеобогатительного производства. В то же время известная сталь в этих условиях подвергается общей язвенной коррозии, а также ножевой (межкрисгаллитной) коррозии в зоне термического влияния сварки. Скорость корроэионного разрушения известной стали состаеляет 4 г/м ч. Сталь предлагаемого состава не подвергается ни общей, и язвенной, ни межкристаллитной кор-, розии как иа основном металле, так н на ме. ацще сварного шва. Предлагммая сталь предназначена для изготовления аширатов влажного пылеулавливанкя углеобогапиельного производства и может быть использована в качестве свариваемого коррозионно-стойкого материала для работы в слабоокислительных неорганических средах (доменного, горнодобывающего производства, химической промьппленности и др).Темпе рату. ра испы- фС Предлагаемая сталь д ,%9, % д,% М, % 68 86 50 57 78 90 50 50 90 50 1100 86 50 90 42 84 49 16 - 21,5 ЦНИИПИ нраж 694 Заказ 3589/Подписное ю й 24 Формула изобретения 1. Сталь содержащая углерюц, азот, хром, марганец, молибден, бор и железо, о т и ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коррозионно.зрозионной стойкости в условиях влиивй газоочистки углеобсгатнтельного производства, структурной стабильйкти и тех.нологичиости, ока содержит компоненты при следующем соотнапении, вес.%:Углерод 0,03 - 0,12 Азот 0,17 - 0,30 Хром 14 - 18 Марганец , 7,5 - 9,5 Извест- (С 0,08%, Сг 14% ная Мп 8%, М 0,15%, сталь В 0,00%) Молибден 10 - 3,5Бор 0,001 - 0,005Железо Остальное2, Сталь по п, 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что суммарное содержание углерода и азота должно бить не менее 0,231 М 11 зкв 0,5 Мп + 20.(С+М) 8,4 - 13,15301 СГ 1 эквСг + МоИсточники информации,принятые.во внимание при экспертизе1. Патент Франции Юф 2045584,зэ кл. С 22 С 39/00, 1971 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4