RU2060293C1

RU2060293C1 - Steel

Info

Publication number: RU2060293C1
Application number: RU94021935A
Authority: RU
Inventors: Б.З. Беленький; А.Л. Егоров; И.М. Срогович; А.А. Киричков; С.Ф. Одиноков; А.В. Чернушевич; В.Н. Калягин; В.В. Стариков
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Нижнетагильский металлургический комбинат
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1996-05-20
Also published as: RU94021935A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: proposed steel additionally contains barium and magnesium. Composition of said steel is (mass %) as follows: carbon 0.07-0.14, manganese 0.8-1.6, silicium 0.3-0.8, chromium 0.8-1.8, aluminium 0.01-0.10, titanium 0.01-0.10, calcium 0,001-0.02, barium 0.001-0.01, magnesium 0.001-0.01 and ferrum the rest. EFFECT: improves quality of desired product. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству низколегированных сталей для авто- и вагоностроения, холодной высадки, а также для строительных конструкций, стойких к коррозии в морской воде. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of low alloy steels for car and car building, cold heading, as well as for building structures that are resistant to corrosion in sea water.

Известна сталь для металлоконструкций и грузового вагоностроения следующего химического состава, мас. Углерод 0,06-0,14 Марганец 0,9-1,7 Кремний 0,17-0,37 Медь 0,20-0,50 Хром 0,4-1,5 Ванадий 0,05-0,15 Титан 0,01-0,05 Железо Остальное. Known steel for metal structures and freight car building of the following chemical composition, wt. Carbon 0.06-0.14 Manganese 0.9-1.7 Silicon 0.17-0.37 Copper 0.20-0.50 Chromium 0.4-1.5 Vanadium 0.05-0.15 Titanium 0 , 01-0.05 Iron The rest.

Эта сталь имеет удовлетворительные механические свойства и хладостойкость, однако недостаточные коррозионную стойкость в морской воде и дефектостойкость сопротивление возникновению субмикротрещин, которые могут являться источниками микроскола что не позволяет иметь высокую надежность работы конструкций из этой стали. This steel has satisfactory mechanical properties and cold resistance, however, insufficient corrosion resistance in sea water and defect resistance are resistance to the occurrence of submicrocracks, which can be sources of microcracks, which does not allow high reliability of structures made of this steel.

Наиболее близкой по технической сущности к достигаемому положительному результату является сталь, содержащая, мас. Углерод 0,05-0,12 Марганец 0,8-1,6 Кремний 0,3-0,8 Хром 0,4-1,0 Медь 0,2-0,5 Азот 0,005-0,030 Алюминий 0,01-0,15 Титан 0,01-0,10 Кальций 0,001-0,020 Фосфор 0,05-0,12 Железо Остальное
Сталь предназначена для производства проката, используемого в вагоностроении, строительстве и других областях и имеет удовлетворительные механические свойства и стойкость к атмосферной коррозии, однако не может обеспечить одновременно высокий уровень характеристик дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде, что ограничивает возможность ее применения.Closest to the technical nature of the achieved positive result is steel containing, by weight. Carbon 0.05-0.12 Manganese 0.8-1.6 Silicon 0.3-0.8 Chromium 0.4-1.0 Copper 0.2-0.5 Nitrogen 0.005-0.030 Aluminum 0.01-0 15 Titanium 0.01-0.10 Calcium 0.001-0.020 Phosphorus 0.05-0.12 Iron Else
Steel is intended for the production of rolled products used in car building, construction and other fields and has satisfactory mechanical properties and resistance to atmospheric corrosion, but cannot simultaneously provide a high level of characteristics of defect resistance and corrosion resistance in sea water, which limits the possibility of its use.

Цель изобретения создание стали, сочетающей высокие характеристики коррозионной стойкости в морской воде и дефектостойкости. В качестве дефектостойкости в данном случае принимается стойкость к возникновению субмикротрещины дислокационного происхождения, которая может стать критической и вызвать микроскол, а затем и полное разрушение. The purpose of the invention is the creation of steel, combining the high characteristics of corrosion resistance in sea water and defect resistance. In this case, the resistance to defect occurrence of a submicrocrack of dislocation origin, which can become critical and cause a micro-chip, and then complete destruction, is taken as defect resistance.

Цель достигается тем, что сталь дополнительно содержит барий и магний при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,07-0,14 Марганец 0,8-1,6 Кремний 0,3-0,8 Хром 0,8-1,8 Алюминий 0,01-0,10 Титан 0,01-0,10 Кальций 0,001-0,02 Барий 0,001-0,01 Магний 0,001-0,01 Железо Остальное
При сравнении изобретения с прототипом выявлено, что существенным отличительным признаком данного изобретения является введение в состав стали новых компонентов бария и магния при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,07-0,14 Марганец 0,8-1,6 Кремний 0,3-0,8 Хром 0,8-1,8 Алюминий 0,01-0,10 Титан 0,01-0,10 Кальций 0,001-0,02 Барий 0,001-0,01 Магний 0,001-0,01 Железо Остальное
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".The goal is achieved in that the steel additionally contains barium and magnesium in the following ratio of components, wt. Carbon 0.07-0.14 Manganese 0.8-1.6 Silicon 0.3-0.8 Chromium 0.8-1.8 Aluminum 0.01-0.10 Titanium 0.01-0.10 Calcium 0.001 -0.02 Barium 0.001-0.01 Magnesium 0.001-0.01 Iron Else
When comparing the invention with the prototype, it was revealed that an essential distinguishing feature of this invention is the introduction of new barium and magnesium components into the steel composition in the following ratio of components, wt. Carbon 0.07-0.14 Manganese 0.8-1.6 Silicon 0.3-0.8 Chromium 0.8-1.8 Aluminum 0.01-0.10 Titanium 0.01-0.10 Calcium 0.001 -0.02 Barium 0.001-0.01 Magnesium 0.001-0.01 Iron Else
Therefore, the claimed invention meets the criterion of "novelty."

В результате анализа известных составов сталей выявлены технические решения, в которых дополнительно вводится барий, повышение механических свойств обеспечивается при введении магния, кальция или бария. As a result of the analysis of known compositions of steels, technical solutions have been identified in which barium is additionally introduced; an increase in mechanical properties is provided with the introduction of magnesium, calcium or barium.

Однако ни в одном из выявленных решений дополнительное введение предложенных количеств бария и магния не обеспечивает одновременного повышения характеристик дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде. However, in none of the solutions identified, the additional introduction of the proposed amounts of barium and magnesium does not simultaneously enhance the characteristics of defect resistance and corrosion resistance in sea water.

Таким образом, содержание элементов и их соотношение в стали обеспечивает новые свойства одновременное повышение дефектостойкости и стойкости к коррозии в морской воде, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень". Thus, the content of the elements and their ratio in steel provides new properties while increasing the defect resistance and corrosion resistance in sea water, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "inventive step".

Химический состав, характеристики дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде даны в таблице. The chemical composition, characteristics of defect resistance and corrosion resistance in sea water are given in the table.

Введение бария в количестве 0,001-0,01 мас. (при наличии 0,001-0,01 мас. Mg) в сталь предлагаемого состава наряду с глобуляризацией неметаллических включений приводит к очищению стали от вредных примесей (S, P, O), что благоприятно влияет на тонкую дислокационную структуру, обеспечивая ее однородность и минимальный уровень локальных микроискажений. Плотность дислокаций, их распределение и взаимодействие приводят к благоприятным способам их движения. Получение однородной дислокационной структуры способствует более равномерному распределению легирующих элементов в защитном поверхностном слое (Si, Mn, Cr), что уменьшает скорость распространения коррозии вглубь металла. Таким образом, введение указанного количества бария определяет одновременное увеличение характеристик дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде. Повышение содержания бария свыше 0,01 мас. приводит к недостаточному его усвоению, загрязнению неметаллическими включениями, которые, являясь концентраторами напряжений, отрицательно влияют на тонкую структуру, неоднородность которой в данном случае и высокий уровень приводят к снижению дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде. Содержание бария менее 0,001 мас. не дает положительного эффекта очищения границ и воздействия на тонкую дислокационную структуру, что в конечном итоге не обеспечивает повышения дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде. The introduction of barium in an amount of 0.001-0.01 wt. (in the presence of 0.001-0.01 wt. Mg) in the steel of the proposed composition along with the globularization of non-metallic inclusions leads to the purification of steel from harmful impurities (S, P, O), which favorably affects the thin dislocation structure, ensuring its uniformity and a minimum level local microdistortions. The density of dislocations, their distribution and interaction lead to favorable methods of their movement. Obtaining a homogeneous dislocation structure promotes a more uniform distribution of alloying elements in the protective surface layer (Si, Mn, Cr), which reduces the rate of corrosion propagation deep into the metal. Thus, the introduction of the indicated amount of barium determines a simultaneous increase in the characteristics of defect resistance and corrosion resistance in sea water. The increase in barium content over 0.01 wt. leads to its insufficient assimilation, contamination by non-metallic inclusions, which, being stress concentrators, adversely affect the fine structure, the heterogeneity of which in this case and a high level lead to a decrease in defect resistance and corrosion resistance in sea water. Barium content less than 0.001 wt. it does not give a positive effect of border cleansing and the effect on a thin dislocation structure, which ultimately does not provide an increase in defect resistance and corrosion resistance in sea water.

Введение 0,001-0,01 мас. магния при наличии в стали предлагаемого состава создает условия, позволяющие получить весьма диспергированные неметаллические включения. При этом магний обеспечивает более однородное распределение включений по размерам и происходит более глубокая очистка матрицы от вредных примесей, что способствует получению однородной тонкой дислокационной структуры, имеющей минимальный уровень микроискажений и распределение дислокаций, обеспечивающее благоприятные способы их движения. The introduction of 0.001-0.01 wt. magnesium, in the presence of the proposed composition in steel, creates conditions allowing to obtain highly dispersed non-metallic inclusions. In this case, magnesium provides a more uniform distribution of inclusions in size and a deeper cleaning of the matrix from harmful impurities occurs, which contributes to the production of a homogeneous thin dislocation structure with a minimum level of micro distortions and a distribution of dislocations, which provides favorable ways of their movement.

Введение магния в состав комплексного модификатора (с Ва и Са) снижает реактивность бария и кальция, повышая их эффективность. При этом происходит повышение характеристик дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде. The introduction of magnesium in the complex modifier (with Ba and Ca) reduces the reactivity of barium and calcium, increasing their effectiveness. In this case, there is an increase in the characteristics of defect resistance and corrosion resistance in sea water.

Превышение содержания магния свыше 0,01 мас. в стали трудно осуществимо в связи с технологическими трудностями его ввода и усвоения. При этом сталь загрязняется неметаллическими включениями, оптимального рафинирования матрицы не происходит, что снижает дефектостойкость и коррозионную стойкость в морской воде. Снижение содержания магния менее 0,001 мас. не дает положительного эффекта как по усилению воздействия Са и Ва, так и по очистке матрицы от вредных примесей и получению оптимальной тонкой структуры, обеспечивающей высокие характеристики дефектостойкости и коррозионной стойкости в морской воде. The excess of magnesium over 0.01 wt. in steel, it is difficult to do due to the technological difficulties of its introduction and assimilation. At the same time, steel is contaminated with non-metallic inclusions; optimal refining of the matrix does not occur, which reduces the defect resistance and corrosion resistance in sea water. The decrease in magnesium is less than 0.001 wt. it does not have a positive effect both on enhancing the effects of Ca and Ba, and on cleaning the matrix of harmful impurities and obtaining an optimal fine structure that provides high characteristics of defect resistance and corrosion resistance in sea water.

П р и м е р. Сталь выплавляли по разработанной технологии в 200 кг индукционной печи, изготавливали прокат толщиной 12 мм. PRI me R. Steel was smelted according to the developed technology in 200 kg of an induction furnace, and rolled products 12 mm thick were made.

Дефектостойкость определяли по известной методике на образцах по ГОСТ 1497-84, коррозионную стойкость в морской воде определяли по потере массы и глубине проникновения коррозионного слоя за период 4 года на шельфе Японского моря по известной методике. Defect resistance was determined by the known method on samples according to GOST 1497-84, corrosion resistance in sea water was determined by the weight loss and depth of penetration of the corrosion layer over a period of 4 years on the shelf of the Sea of Japan according to the known method.

Из таблицы видно, что предлагаемая сталь по своим характеристикам превосходит известную. The table shows that the proposed steel in its characteristics exceeds the known.

Выплавка указанного состава стали, прокатка и изготовление конечной продукции в условиях промышленного производства не вызывают затруднений, так как используются доступные легирующие компоненты, известные металлургические агрегаты, прокатное, термическое оборудование. Smelting of the specified steel composition, rolling and manufacturing of the final product in an industrial production environment are not difficult, since available alloying components, known metallurgical units, rolling, and thermal equipment are used.

Claims

Steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, aluminum, titanium, calcium, iron, characterized in that it additionally contains barium and magnesium in the following ratio, wt.

Carbon 0.07 0.14
Manganese 0.8 1.6
Silicon 0.3 0.8
Chrome 0.8 1.8
Aluminum 0.01 0.10
Titanium 0.01 0.10
Calcium 0.001 0.020
Barium 0.001 0.010
Magnesium 0.001 0.010
Iron Else