[go: up one dir, main page]

RU2255994C1 - Method of production of bimetallic ingot (versions) - Google Patents

Method of production of bimetallic ingot (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2255994C1
RU2255994C1 RU2004109889/02A RU2004109889A RU2255994C1 RU 2255994 C1 RU2255994 C1 RU 2255994C1 RU 2004109889/02 A RU2004109889/02 A RU 2004109889/02A RU 2004109889 A RU2004109889 A RU 2004109889A RU 2255994 C1 RU2255994 C1 RU 2255994C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
arsenic
layer
bimetallic
ingot
Prior art date
Application number
RU2004109889/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Голованов (RU)
А.В. Голованов
А.Б. Зимин (RU)
А.Б. Зимин
Н.Б. Скорохватов (RU)
Н.Б. Скорохватов
Е.С. Попов (RU)
Е.С. Попов
В.В. Гейер (RU)
В.В. Гейер
И.В. Дубинин (RU)
И.В. Дубинин
О.А. Кувшинников (RU)
О.А. Кувшинников
А.Н. Рыбкин (RU)
А.Н. Рыбкин
И.Г. Родионова (RU)
И.Г. Родионова
Б.С. Зац (RU)
Б.С. Зац
А.А. Быков (RU)
А.А. Быков
В.В. Зайцев (RU)
В.В. Зайцев
В.В. Алимов (RU)
В.В. Алимов
А.А. Павлов (RU)
А.А. Павлов
О.Н. Бакланова (RU)
О.Н. Бакланова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь")
Закрытое акционерное общество "Институт биметаллических сплавов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь"), Закрытое акционерное общество "Институт биметаллических сплавов" filed Critical Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь")
Priority to RU2004109889/02A priority Critical patent/RU2255994C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2255994C1 publication Critical patent/RU2255994C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: special-purpose electro-metallurgy; production of bimetallic ingots by use of electro-slag technology.
SUBSTANCE: proposed method is adaptable for production of ingots having main layer made from carbon low-alloy or alloy steel and welded-on (cladding) layer made from corrosion-resistant steel; these ingots are subjected to rolling in bimetallic strips and sheets. Alloy steel used for making the main layer has the following composition, mass-%: carbon, 0.05-0.25; silicon, 0.01-0.50; manganese, 0.20-0.60; phosphorus, no more than 0.025; sulfur, no more than 0.020; chromium, 0.7-2.5; molybdenum, 0.2-1.0; iron and unavoidable admixtures, arsenic inclusive being the remainder. Melting the consumable electrodes at content of arsenic in steel lesser than 0.005% is performed at current of 9.0-10.0 kA and at content of arsenic no less than 0.005% melting is performed at current set in accordance with expression I≥9.5+100(As), where I is magnitude of current at each consumable electrode; kA, (As) is content of arsenic in steel, mass-%. Bimetallic ingot is then subjected to slow cooling to ensure rate of cooling on cladding layer surface not exceeding 50°C/h at temperature of 500°C. According to another version, main layer is made from low-alloy steel at the following composition, mass-%: silicon, 0.01-0.80; carbon, 0.05-0.25; manganese, 0.20-1.60; phosphorus, no more than 0.025; sulfur, no more than 0.020; iron and unavoidable admixture, arsenic inclusive being the remainder. Melting the consumable electrodes at content of arsenic in steel of main layer lesser than 0.005% is performed at magnitude of current of 8.0-10.0 kA and at content of arsenic no less than 0.005% melting is performed at magnitude of current determined in the following expression I≥9.0+100 (As), where I is magnitude of current at each consumable electrode, kA, (As) is content of arsenic in steel, mass-%.
EFFECT: enhanced strength and continuity of connection of layers; smooth thick, corrosion resistance and improved quality of cladding layer.
3 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к области специальной электрометаллургии, а именно к производству с использованием электрошлаковой технологии биметаллических слитков, состоящих из основного слоя из углеродистой, низколегированной или легированной стали и наплавленного (плакирующего) слоя из коррозионно-стойкой стали, предназначенных для последующей прокатки на биметаллические полосы и листы. Важными требованиями к таким слиткам являются высокая прочность и гарантированная сплошность соединения слоев, равномерность толщины наплавленного слоя и его высокая коррозионная стойкость при удовлетворительном качестве поверхности, а также определенные геометрические размеры - сравнительно низкие значения толщины слитка и высокие значения его ширины, что облегчает последующую прокатку слитков на листы определенного размера, то есть повышает технологичность и приводит к снижению стоимости.The invention relates to metallurgy, and more specifically to the field of special electrometallurgy, namely to the production using electroslag technology of bimetallic ingots consisting of a base layer of carbon, low alloy or alloy steel and a deposited (cladding) layer of corrosion-resistant steel, intended for subsequent rolling on bimetallic stripes and sheets. Important requirements for such ingots are high strength and guaranteed continuity of the connection of the layers, uniformity of the thickness of the deposited layer and its high corrosion resistance with satisfactory surface quality, as well as certain geometric dimensions - relatively low values of the thickness of the ingot and high values of its width, which facilitates the subsequent rolling of ingots on sheets of a certain size, that is, improves manufacturability and leads to lower costs.

Известен способ получения биметаллического слитка с плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали, включающий размещение в кристаллизаторе с зазором от одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, установку расходуемого электрода в этом зазоре, наведение в зазоре шлаковой ванны и переплав в ней расходуемого электрода с формированием наплавленного слоя биметаллического слитка со скоростью, устанавливаемой в зависимости от величины зазора (H1) и толщины заготовки (Н2) по математическому выражению Vф=3,6(1-0,3H1/H2)± 0,3, кг/мин, при электросопротивлении шлаковой ванны, определяемом из математической зависимости R=2,5B1B2± 0,2, где R - электросопротивление шлаковой ванны, мОм; B1 - ширина электрода, мм; В2 - ширина заготовки, мм (Патент РФ №2087561, МПК С 22 В 9/18, опубл. 20.08.1997 г.). Способ обеспечивает равномерность толщины и химического состава наплавленного слоя при удовлетворительном качестве поверхности при наплавке заготовок толщиной более 350 мм и шириной менее 1000 мм. Однако его использование для получения биметаллических заготовок толщиной менее 350 мм и шириной более 1000 мм, более технологичных при производстве биметаллических листов, не обеспечивает требуемого качества соединения слоев: имеют место расслои или зоны с низкой прочностью сцепления слоев. При последующей прокатке таких слитков на листы возможно образование значительных по площади отслоений плакирующего слоя.A known method for producing a bimetallic ingot with a cladding layer of corrosion-resistant steel, comprising placing in the mold with a gap from one of its walls a metal billet, which is one of the layers of the bimetallic ingot, installing a consumable electrode in this gap, guiding the slag bath in the gap and remelting it in consumable electrode with the formation of a deposited layer of a bimetallic ingot with a speed set depending on the size of the gap (H 1 ) and the thickness of the workpiece (H 2 ) mathematically the expression V f = 3.6 (1-0.3H 1 / H 2 ) ± 0.3, kg / min, with the electrical resistance of the slag bath, determined from the mathematical dependence R = 2.5B 1 B 2 ± 0.2, where R is the electrical resistance of the slag bath, mOhm; B 1 - the width of the electrode, mm; In 2 - the width of the workpiece, mm (RF Patent No. 2087561, IPC С 22 В 9/18, publ. 08/20/1997). The method provides uniformity of thickness and chemical composition of the deposited layer with satisfactory surface quality during surfacing of workpieces with a thickness of more than 350 mm and a width of less than 1000 mm. However, its use to obtain bimetallic billets with a thickness of less than 350 mm and a width of more than 1000 mm, more technologically advanced in the production of bimetallic sheets, does not provide the required quality of the connection of the layers: there are delays or zones with low adhesion layers. Subsequent rolling of such ingots onto sheets may result in the formation of a significant area of delamination of the clad layer.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ получения биметаллического слитка, включающий размещение металлической заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемого электрода из коррозионно-стойкой стали, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемого электрода с формированием наплавленного слоя при том, что на заготовке основного слоя толщиной 150-300 мм (Но) при ширине 1000-1600 мм формируют наплавленный слой, толщина которого составляет 5-30% от общей толщины слитка, со скоростью, назначаемой в соответствии с соотношениемThe closest analogue of the claimed invention is a method for producing a bimetallic ingot, comprising placing a metal billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installing a sacrificial electrode made of corrosion-resistant steel in this gap, guiding the slag bath and remelting the sacrificial electrode with forming the deposited layer with that in the blank the basic layer thickness of 150-300 mm (H o) and a width of 1000-1600 mm form the alloy layer, the thickness koto th is 5-30% of the total thickness of the ingot at a rate assignable in accordance with the relation

Vн=(1150-2000D)± 200, кг/ч,V n = (1150-2000D) ± 200, kg / h,

где Vн - скорость формирования наплавленного слоя, кг/ч,where V n - the speed of formation of the deposited layer, kg / h,

D - толщина наплавленного слоя, % от общей толщины слитка,D is the thickness of the deposited layer,% of the total thickness of the ingot,

при значении электросопротивления шлаковой ванны в интервале 3,5-5,0 мОм, под шлаком, содержащим, маc.%when the value of the electrical resistance of the slag bath in the range of 3.5-5.0 mOhm, under the slag containing, wt.%

20-30 СаО20-30 Cao

10-30 SiO2 10-30 SiO 2

2-15 Аl2O3 2-15 Al 2 O 3

и 2-5 MgOand 2-5 MgO

остальное CaF2 и примеси, причем основность шлака, вычисляемая по уравнению: О=(1,5<(0,018CaO+0,015MgO+0,006CaF2)/(0,017SiO2+0,005Al2O3), соответствует условию: 1,5<O<3,0.the rest is CaF 2 and impurities, and the basicity of the slag calculated by the equation: O = (1.5 <(0.018CaO + 0.015MgO + 0.006CaF 2 ) / (0.017SiO 2 + 0.005Al 2 O 3 ), corresponds to the condition: 1, 5 <O <3.0.

(Патент РФ №2193071, МПК7 С 22 В 9/20, опубл. 20.11.2002 г., описание - прототип).(RF patent No. 2193071, IPC 7 C 22 V 9/20, publ. November 20, 2002, description - prototype).

Способ направлен на повышение коррозионной стойкости наплавленного слоя биметаллических слитков и их технологичности при прокатке на листы, а также снижение стоимости передела слитков в листовой прокат при сохранении прочности и сплошности соединения слоев, равномерности толщин слоев и удовлетворительного качества поверхности наплавленного слоя. Однако при наличии мышьяка в стали основного слоя в количестве 0,005% и более возможно резкое снижение качества соединения слоев. Кроме того, при использовании в качестве основного слоя низколегированных и легированных сталей, что требуется для повышения прочностных характеристик биметаллического проката при нормальных и повышенных температурах, увеличение теплоемкости и теплоты плавления стали основного слоя может приводить к недостаточному количеству тепла при наплавке для обеспечения качественного соединения слоев.The method is aimed at increasing the corrosion resistance of the deposited layer of bimetallic ingots and their manufacturability when rolling into sheets, as well as reducing the cost of converting ingots into sheet metal while maintaining the strength and continuity of the connection of the layers, uniform thickness of the layers and satisfactory surface quality of the deposited layer. However, in the presence of arsenic in the steel of the base layer in an amount of 0.005% or more, a sharp decrease in the quality of the connection of the layers is possible. In addition, when using low alloy and alloy steels as the main layer, which is required to increase the strength characteristics of bimetallic rolled products at normal and elevated temperatures, an increase in the heat capacity and heat of fusion of the steel of the main layer can lead to insufficient heat during surfacing to ensure high-quality bonding of the layers.

Задача, решаемая с помощью данного изобретения, заключается в обеспечении высокого качества биметаллических слитков, в том числе предназначенных для последующей прокатки на листы: высокой прочности и гарантированной сплошности соединения слоев, равномерной толщины, высокой коррозионной стойкости, прочностных характеристик, в том числе при повышенных температурах, и удовлетворительного качества поверхности плакирующего слоя.The problem solved by this invention is to provide high quality bimetallic ingots, including those intended for subsequent rolling onto sheets: high strength and guaranteed continuity of the connection of the layers, uniform thickness, high corrosion resistance, strength characteristics, including at elevated temperatures , and satisfactory surface quality of the clad layer.

Техническим результатом данного изобретения является повышение прочности и сплошности соединения слоев, прочностных характеристик биметаллического проката при нормальных и повышенных температурах при сохранении технологичности, равномерной толщины, коррозионной стойкости и удовлетворительного качества поверхности плакирующего слоя.The technical result of this invention is to increase the strength and continuity of the connection layers, the strength characteristics of bimetallic steel at normal and elevated temperatures while maintaining manufacturability, uniform thickness, corrosion resistance and satisfactory surface quality of the clad layer.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения биметаллического слитка с плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали, включающем размещение стальной заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемых электродов из коррозионно-стойкой стали, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием плакирующего слоя, толщина которого составляет 5-30% от общей толщины биметаллического слитка при значениях электросопротивления шлаковой ванны в интервале 3,5-5,0 мОм, последующее охлаждение слитка, согласно изобретению основной слой изготавливают из легированной стали, содержащей, мас.%:The technical result is achieved by the fact that in the known method for producing a bimetallic ingot with a cladding layer of corrosion-resistant steel, including the placement of a steel billet, which is the main layer of the bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installation of consumable electrodes made of corrosion-resistant steel in this gap, guidance of the slag bath and remelting of the consumable electrodes in it with the formation of a cladding layer, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the bimetallic ingot with Barrier-slag bath resistivity in the range of 3.5-5.0 milliohms, then cooling the ingot, according to the invention the main layer is made of an alloy steel containing, wt.%:

углерод - 0,05-0,25carbon - 0.05-0.25

кремний - 0,01-0,50silicon - 0.01-0.50

марганец - 0,20-0,60Manganese - 0.20-0.60

фосфор - не более 0,025phosphorus - not more than 0.025

сера - не более 0,020sulfur - not more than 0,020

хром - 0,7-2,5chrome - 0.7-2.5

молибден - 0,2-1,0molybdenum - 0.2-1.0

железо и неизбежные примеси, в том числе мышьяк - остальное, переплав расходуемых электродов при содержании мышьяка в стали основного слоя менее 0,005% ведут при величине тока 9,0-10,0 кА, а при содержании мышьяка не менее 0,005% - при величине тока, назначаемой в соответствии с выражениемiron and unavoidable impurities, including arsenic - the rest, remelting of consumable electrodes when the arsenic content in the steel of the base layer is less than 0.005% is carried out at a current value of 9.0-10.0 kA, and with an arsenic content of at least 0.005% - at a current value assigned in accordance with the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где I - величина тока на каждом расходуемом электроде, кА,where I is the magnitude of the current at each consumable electrode, kA,

(As) - содержание мышьяка в стали, маc.%,(As) - arsenic content in steel, wt.%,

а охлаждение биметаллического слитка проводят замедленно для обеспечения скорости охлаждения на поверхности плакирующего слоя при температурах ниже 500° С не более 50° С в час;and the cooling of the bimetallic ingot is carried out slowly to ensure the cooling rate on the surface of the cladding layer at temperatures below 500 ° C not more than 50 ° C per hour;

как вариант, основной слой изготавливают из низколегированной стали, содержащей, мас.%:as an option, the main layer is made of low alloy steel containing, wt.%:

углерод - 0,05-0,25carbon - 0.05-0.25

кремний - 0,01-0,80silicon - 0.01-0.80

марганец - 0,20-1,60Manganese - 0.20-1.60

фосфор - не более 0,025phosphorus - not more than 0.025

сера - не более 0,020sulfur - not more than 0,020

железо и неизбежные примеси, в том числе мышьяк - остальное,iron and inevitable impurities, including arsenic - the rest,

переплав расходуемых электродов при содержании мышьяка в стали основного слоя менее 0,005% ведут при величине тока 8,0-10,0 кА, а при содержании мышьяка не менее 0,005% - при величине тока, назначаемой в соответствии с выражениемremelting of consumable electrodes when the arsenic content in the steel of the base layer is less than 0.005% is carried out at a current value of 8.0-10.0 kA, and when the arsenic content is not less than 0.005%, at a current value assigned in accordance with the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где I - величина тока на каждом расходуемом электроде, кА,where I is the magnitude of the current at each consumable electrode, kA,

(As) - содержание мышьяка в стали, маc.%,(As) - arsenic content in steel, wt.%,

Суть предложения заключается в следующем.The essence of the proposal is as follows.

Определенный химический состав стали основного слоя играет решающую роль в обеспечении механических свойств двухслойной стали и изделий из нее - прочности, в том числе при повышенных температурах, вязкости, а также свариваемости.The specific chemical composition of the steel of the base layer plays a decisive role in ensuring the mechanical properties of two-layer steel and its products - strength, including at elevated temperatures, toughness, and weldability.

Легированная сталь, содержащая 0,7-2,5% хрома и 0,2-1,0% молибдена имеет высокую прочность при повышенных температурах вплоть до 500° С, что определяет возможность высокотемпературной эксплуатации изделий из двухслойной стали с соответствующим плакирующим слоем. Содержание углерода, кремния и марганца в легированной стали в предлагаемых пределах позволяет получать требуемый уровень прочности без снижения свариваемости.Alloy steel containing 0.7-2.5% chromium and 0.2-1.0% molybdenum has high strength at elevated temperatures up to 500 ° C, which determines the possibility of high-temperature operation of products from two-layer steel with the corresponding clad layer. The content of carbon, silicon and manganese in alloy steel within the proposed range allows to obtain the required level of strength without reducing weldability.

Низколегированная сталь предназначена для эксплуатации при более низких температурах, чем легированная. Требуемый комплекс механических характеристик двухслойных листов с основным слоем из низколегированной стали обеспечивается содержанием основных легирующих элементов - углерода, кремния и марганца в предлагаемых пределах.Low alloy steel is designed to operate at lower temperatures than alloy steel. The required set of mechanical characteristics of two-layer sheets with a base layer of low alloy steel is provided by the content of the main alloying elements - carbon, silicon and manganese within the proposed range.

При меньшем содержании основных легирующих элементов может быть не обеспечен необходимый уровень прочности, при более высоком их содержании возможно снижение вязкости и свариваемости.With a lower content of the main alloying elements, the necessary level of strength may not be provided, with a higher content of them, a decrease in viscosity and weldability is possible.

Ограничение содержания фосфора и серы и в легированной и в низколегированной стали также связано с необходимостью обеспечить определенный уровень вязкости и свариваемости.Limiting the content of phosphorus and sulfur in both alloyed and low alloy steel is also associated with the need to provide a certain level of viscosity and weldability.

Обеспечение равномерной толщины, химического состава и высоких прочности и сплошности соединения слоев в биметаллическом слитке достигается путем обеспечения определенной и равномерной глубины проплавления, преимущественно от 3 до 10 мм. Важным параметром электрошлакового переплава, определяющим глубину проплавления заготовки основного слоя и ее равномерность, является электросопротивление шлаковой ванны, которое должно находиться в пределах, определенных формулой изобретения - 3,5-5,0 мОм. Кроме того, подводимую мощность и, следовательно, количество тепла, которое поступает для переплава коррозионо-стойкой стали и для частичного подплавления стали основного слоя, определяет значение тока на электродах.Ensuring uniform thickness, chemical composition and high strength and continuity of the connection of the layers in the bimetallic ingot is achieved by providing a certain and uniform penetration depth, mainly from 3 to 10 mm. An important parameter of electroslag remelting, which determines the penetration depth of the billet of the base layer and its uniformity, is the electrical resistance of the slag bath, which should be within the limits defined by the claims of 3.5-5.0 mOhm. In addition, the input power and, consequently, the amount of heat that is supplied to melt the corrosion-resistant steel and to partially melt the steel of the base layer determines the value of the current on the electrodes.

Минимальное значение тока при использовании в качестве основного слоя легированной стали должно быть выше, чем при использовании низколегированной стали соответственно 9,0 и 8,0 кА (при содержании мышьяка менее 0,005%), что связано с более высокими значениями теплоемкости и теплоты плавления, и, следовательно, с необходимостью большего тепловложения при переплаве.The minimum current value when using alloy steel as the main layer should be higher than when using low alloy steel, respectively, 9.0 and 8.0 kA (with arsenic content less than 0.005%), which is associated with higher values of heat capacity and heat of fusion, and , therefore, with the need for greater heat input during remelting.

При повышении содержания мышьяка в стали основного слоя при неизменном режиме переплава возможно снижение качества соединения слоев по следующим причинам. Мышьяк, являясь поверхностно-активной примесью, может скапливаться на поверхности раздела между слоями, ухудшая их сцепление. Кроме того, при переходе мышьяка в шлак в определенном количестве возможно его скопление на поверхности раздела между шлаковой и металлической ваннами, изменяющее свойства шлака и распределение тепла в шлаковой ванне, которое становится неравномерным. При этом в наиболее холодных участках проплавление основного слоя не обеспечивается и качественного соединения слоев не происходит. Поэтому при содержании мышьяка в стали основного слоя от 0,005% и более необходима корректировка режимов переплава, в частности повышение значения тока на электродах в соответствии с уравнениями (1) и (2) для легированной и низколегированной сталей соответственно. Это позволяет обеспечить поступление необходимого количества тепла при переплаве, равномерное его распределение, а следовательно, качественное соединение слоев.With an increase in the arsenic content in the steel of the base layer with a constant mode of remelting, a decrease in the quality of the connection of the layers is possible for the following reasons. Arsenic, being a surface-active impurity, can accumulate on the interface between the layers, impairing their adhesion. In addition, during the transition of arsenic to slag in a certain amount, it may accumulate on the interface between the slag and metal baths, which changes the properties of the slag and the heat distribution in the slag bath, which becomes uneven. Moreover, in the coldest areas, the penetration of the main layer is not provided and high-quality connection of the layers does not occur. Therefore, when the arsenic content in the steel of the base layer is from 0.005% or more, adjustment of the remelting regimes is necessary, in particular, an increase in the current value on the electrodes in accordance with equations (1) and (2) for alloyed and low alloy steels, respectively. This allows you to ensure the receipt of the required amount of heat during remelting, its uniform distribution, and therefore, high-quality connection of the layers.

Замедленное охлаждение биметаллических слитков необходимо для того, чтобы избежать существенных перепадов температур по сечению слитка особенно в области температур ниже 500° С, когда уменьшается пластичность составляющих биметаллического слитка и особенно граничной зоны с переменным химическим составом. В граничной зоне при быстром охлаждении появляются повышенные напряжения, которые могут приводить к возникновению трещин, и, следовательно, снижать качество соединения слоев.Slow cooling of bimetallic ingots is necessary in order to avoid significant temperature differences over the cross section of the ingot, especially in the temperature range below 500 ° C, when the ductility of the components of the bimetallic ingot and especially the boundary zone with a variable chemical composition decreases. With rapid cooling, increased stresses appear in the boundary zone, which can lead to cracking and, consequently, reduce the quality of the connection of the layers.

Пример конкретного выполнения способаAn example of a specific implementation of the method

Для получения биметаллического слитка наплавку заготовок основного слоя из легированной стали и низколегированной стали толщиной 200 мм шириной 1280 мм при заданной толщине наплавленного слоя 10-15% от общей толщины заготовки вели на специально созданных для электрошлаковой наплавки установках наклонного типа.To obtain a bimetallic ingot, the surfacing of the blanks of the main layer of alloy steel and low alloy steel with a thickness of 200 mm and a width of 1280 mm with a given thickness of the deposited layer of 10-15% of the total thickness of the workpiece was carried out on inclined type installations specially designed for electroslag surfacing.

В полость между поверхностью заготовки основного слоя и кристаллизатором заливали шлак марки АНФ-29 и в полученной шлаковой ванне вели электрошлаковый переплав расходуемых электродов из стали типа 08Х18Н10Б в виде отдельных пластин толщиной 30-50 мм, перекрывающих не менее 80% ширины заготовки, с формированием наплавленного (плакирующего) слоя с различными значениями тока на электродах и при значениях электросопротивления шлаковой ванны 3,9-4,3 мОм. После наплавки и охлаждения до достижения на поверхности наплавленного слоя температуры 500° С биметаллические слитки помещали в термостат, где охлаждали до комнатной температуры со скоростью охлаждения поверхности наплавленного слоя около 30° С в час (варианты 1-6). Один из слитков охлаждали на воздухе (вариант 7). При этом скорость охлаждения поверхности наплавленного слоя в интервале температур 500-300° С составила около 90° С в час.ANF-29 grade slag was poured into the cavity between the surface of the preform of the base layer and the mold and electroslag remelting of consumable electrodes made of 08Kh18N10B steel in the form of separate plates 30–50 mm thick covering at least 80% of the preform width was formed in the resulting slag bath. (cladding) layer with different values of the current at the electrodes and with the values of the electrical resistance of the slag bath 3.9-4.3 mOhm. After surfacing and cooling until the surface of the deposited layer reaches a temperature of 500 ° C, the bimetallic ingots were placed in a thermostat, where they were cooled to room temperature with a cooling rate of the surface of the deposited layer of about 30 ° C per hour (options 1-6). One of the ingots was cooled in air (option 7). Moreover, the cooling rate of the surface of the deposited layer in the temperature range 500-300 ° C was about 90 ° C per hour.

После охлаждения биметаллических слитков проводили их горячую прокатку на стане 2800 на листы толщиной 18 мм. После нормализации биметаллические листы проходили аттестацию по ГОСТ 10885 с определением механических характеристик, стойкости против межкристаллитной коррозии МКК, сплошности и прочности соединения слоев и т.д.After cooling the bimetallic ingots, they were hot rolled in a 2800 mill to 18 mm thick sheets. After normalization, the bimetallic sheets passed certification in accordance with GOST 10885 with the determination of mechanical characteristics, resistance to inter-crystalline corrosion of MKK, continuity and strength of the connection of layers, etc.

Химический состав стали основного слоя, значения тока при электрошлаковом переплаве расходуемых электродов и формировании наплавленного слоя, скорость охлаждения поверхности наплавленноого слоя в интервале температур 500-300° С приведены в табл. 1. Качество соединения слоев в биметаллических листах по результатам ультразвукового контроля (доля площади листов, имеющая расслоения, %), сопротивление срезу σ ср (прочность сцепления слоев при испытаниях на срез плакирующего слоя по ГОСТ 10885), а также прочностные характеристики стали основного слоя при комнатной температуре (предел текучести и предел прочности) и при температуре 500° С (предел текучести), определенные в соответствии с ГОСТ 5520, также приведены в табл. 1. Все остальные технические характеристики полученных листов, в том числе стойкость против МКК, равномерность толщины слоев, качество поверхности наплавленного слоя и другие, соответствовали требованиям ГОСТ 10885.The chemical composition of the steel of the main layer, the current values during electroslag remelting of consumable electrodes and the formation of a deposited layer, the cooling rate of the surface of the deposited layer in the temperature range 500-300 ° C are given in table. 1. The quality of the connection of the layers in bimetallic sheets according to the results of ultrasonic testing (the fraction of the area of the sheets having delamination,%), shear resistance σ cf (adhesion of the layers during shear tests of the clad layer in accordance with GOST 10885), as well as the strength characteristics of the steel of the base layer at room temperature (yield strength and tensile strength) and at a temperature of 500 ° C (yield strength), determined in accordance with GOST 5520, are also given in table. 1. All other technical characteristics of the obtained sheets, including resistance to MKK, uniformity of layer thickness, surface quality of the deposited layer and others, met the requirements of GOST 10885.

Из табл. 1 следует, что для вариантов 1, 3, соответствующих п.1 формулы изобретения, обеспечиваются высокая сплошность и прочность соединения слоев в биметаллических листах, а также высокие прочностные характеристики основного слоя, в том числе при повышенной температуре. Вариант 2 не соответствует п.1 формулы изобретения, так как в соответствии с уравнением (1) при содержании мышьяка в стали основного слоя 0,015% значение тока на электродах при электрошлаковой наплавке должно быть не менее 11 кА, в то время как в данном случае оно составляло 9,5 кА. Это и привело к низкому качеству соединения слоев - значительной площади расслоев, пониженному по сравнению с другими вариантами значению сопротивления срезу - 290 Н/мм2.From the table. 1 it follows that for options 1, 3, corresponding to claim 1 of the claims, high continuity and bond strength of the layers in bimetallic sheets, as well as high strength characteristics of the base layer, including at elevated temperatures, are ensured. Option 2 does not comply with claim 1, since in accordance with equation (1) when the arsenic content in the steel of the base layer is 0.015%, the current value on the electrodes during electroslag surfacing must be at least 11 kA, while in this case it was 9.5 kA. This led to the low quality of the connection of the layers - a significant area of the delaminations, reduced compared with other options, the value of the shear resistance is 290 N / mm 2 .

Для вариантов 4 и 6, соответствующих п.2 формулы изобретения, также получено высокое качество соединения слоев, а также высокие значения прочностных характеристик, хотя значение предела текучести при 500° С для этих вариантов ниже, чем при использовании легированной стали. Вариант 5 не соответствует п.2 формулы изобретения, так как в соответствии с уравнением (2) при содержании мышьяка в стали основного слоя 0,010% значение тока на электродах при электрошлаковой наплавке должно быть не менее 10 кА, в то время как в данном случае оно составляло 9,0 кА. Это привело к появлению расслоев и к некоторому снижению сопротивления срезу - до 320 Н/мм2.For options 4 and 6, corresponding to paragraph 2 of the claims, also obtained a high quality connection of the layers, as well as high values of strength characteristics, although the yield strength at 500 ° C for these options is lower than when using alloy steel. Option 5 does not comply with claim 2, since in accordance with equation (2) when the arsenic content in the steel of the base layer is 0.010%, the current value on the electrodes during electroslag surfacing should be at least 10 kA, while in this case it amounted to 9.0 kA. This led to the appearance of delaminations and to some reduction in shear resistance - up to 320 N / mm 2 .

Вариант 7 не соответствует формуле изобретения из-за повышенной скорести охлаждения поверхности наплавленного слоя в интервале температур 500-300° С - 90° С в час вместо 30° С в час. Это также привело к снижению качества соединения слоев - появлению расслоев и к некоторому снижению сопротивления срезу - до 310 Н/мм.Option 7 does not comply with the claims because of the increased rate of cooling of the surface of the deposited layer in the temperature range 500-300 ° C - 90 ° C per hour instead of 30 ° C per hour. This also led to a decrease in the quality of the connection of the layers — the appearance of delaminations and to some reduction in shear resistance — to 310 N / mm.

Таким образом, использование настоящего предложения существенно повышает качество соединения слоев, прочностные харакеристики, в том числе при повышенных температурах при сохранении технологичности, равномерной толщины, коррозионной стойкости и удовлетворительного качества поверхности наплавленного слоя.Thus, the use of this proposal significantly improves the quality of the connection layers, strength characteristics, including at elevated temperatures while maintaining manufacturability, uniform thickness, corrosion resistance and satisfactory surface quality of the deposited layer.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (2)

1. Способ получения биметаллического слитка с плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали, включающий размещение стальной заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемых электродов из коррозионно-стойкой стали, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием плакирующего слоя, толщина которого составляет 5-30% от общей толщины биметаллического слитка, при значениях электросопротивления шлаковой ванны в интервале 3,5-5,0 мОм, последующее охлаждение слитка, отличающийся тем, что основной слой изготавливают из легированной стали, содержащей, мас.%:1. A method of producing a bimetallic ingot with a cladding layer of corrosion-resistant steel, comprising placing a steel billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installing consumable electrodes from corrosion-resistant steel in this gap, pointing the slag bath and remelting of consumable electrodes with the formation of a cladding layer, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the bimetallic ingot, with values of the electrical resistance of the slag bath in the range of 3 , 5-5.0 mOhm, subsequent cooling of the ingot, characterized in that the main layer is made of alloy steel, containing, wt.%: Углерод 0,05-0,25Carbon 0.05-0.25 Кремний 0,01-0,50Silicon 0.01-0.50 Марганец 0,20-0,60Manganese 0.20-0.60 Фосфор Не более 0,025Phosphorus Not more than 0,025 Сера Не более 0,020Sulfur Not more than 0,020 Хром 0,7-2,5Chrome 0.7-2.5 Молибден 0,2-1,0Molybdenum 0.2-1.0 Железо и неизбежные примеси, в том числе мышьяк ОстальноеIron and inevitable impurities, including arsenic переплав расходуемых электродов при содержании мышьяка в стали основного слоя менее 0,005% ведут при величине тока 9,0-10,0 кА, а при содержании мышьяка не менее 0,005% - при величине тока, назначаемой в соответствии с выражениемremelting of consumable electrodes when the arsenic content in the steel of the base layer is less than 0.005% is carried out at a current value of 9.0-10.0 kA, and when the arsenic content is not less than 0.005%, at a current value assigned in accordance with the expression I≥9,5+100(As),I≥9.5 + 100 (As), где I - величина тока на каждом расходуемом электроде, кА;where I is the magnitude of the current at each consumable electrode, kA; (As) - содержание мышьяка в стали, мас.%,(As) - arsenic content in steel, wt.%, а охлаждение биметаллического слитка проводят замедленно для обеспечения скорости охлаждения на поверхности плакирующего слоя при температурах ниже 500°С не более 50°С в час.and the cooling of the bimetallic ingot is carried out slowly to ensure the cooling rate on the surface of the cladding layer at temperatures below 500 ° C not more than 50 ° C per hour. 2. Способ получения биметаллического слитка с плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали, включающий размещение стальной заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемых электродов из коррозионно-стойкой стали, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием плакирующего слоя, толщина которого составляет 5-30% общей толщины биметаллического слитка, при значениях электросопротивления шлаковой ванны в интервале 3,5-5,0 мОм, последующее охлаждение слитка, отличающийся тем, что основной слой изготавливают из низколегированной стали, содержащей, мас.%:2. A method of obtaining a bimetallic ingot with a cladding layer of corrosion-resistant steel, comprising placing a steel billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installing consumable electrodes from corrosion-resistant steel in this gap, guiding the slag bath and remelting consumable electrodes with the formation of a clad layer, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the bimetallic ingot, with the values of the electrical resistance of the slag bath in the range of 3.5-5, 0 mOhm, subsequent cooling of the ingot, characterized in that the main layer is made of low alloy steel containing, wt.%: Углерод 0,05-0,25Carbon 0.05-0.25 Кремний 0,01-0,80Silicon 0.01-0.80 Марганец 0,20-1,60Manganese 0.20-1.60 Фосфор Не более 0,025Phosphorus Not more than 0,025 Сера Не более 0,020Sulfur Not more than 0,020 Железо и неизбежные примеси, в том числе мышьяк ОстальноеIron and inevitable impurities, including arsenic переплав расходуемых электродов при содержании мышьяка в стали основного слоя менее 0,005% ведут при величине тока 8,0-10,0 кА, а при содержании мышьяка не менее 0,005% - при величине тока, назначаемой в соответствии с выражениемremelting of consumable electrodes when the arsenic content in the steel of the base layer is less than 0.005% is carried out at a current value of 8.0-10.0 kA, and when the arsenic content is not less than 0.005%, at a current value assigned in accordance with the expression I≥9,0+100(As),I≥9.0 + 100 (As), где I - величина тока на каждом расходуемом электроде, кА;where I is the magnitude of the current at each consumable electrode, kA; (As) - содержание мышьяка в стали, мас.%,(As) - arsenic content in steel, wt.%, а охлаждение биметаллического слитка проводят замедленно для обеспечения скорости охлаждения на поверхности плакирующего слоя при температурах ниже 500°С не более 50°С в час.and the cooling of the bimetallic ingot is carried out slowly to ensure the cooling rate on the surface of the cladding layer at temperatures below 500 ° C not more than 50 ° C per hour.
RU2004109889/02A 2004-03-31 2004-03-31 Method of production of bimetallic ingot (versions) RU2255994C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004109889/02A RU2255994C1 (en) 2004-03-31 2004-03-31 Method of production of bimetallic ingot (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004109889/02A RU2255994C1 (en) 2004-03-31 2004-03-31 Method of production of bimetallic ingot (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2255994C1 true RU2255994C1 (en) 2005-07-10

Family

ID=35838378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004109889/02A RU2255994C1 (en) 2004-03-31 2004-03-31 Method of production of bimetallic ingot (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2255994C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485188C1 (en) * 2011-11-14 2013-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Bimetallic ingot obtaining method
RU2730360C1 (en) * 2019-08-26 2020-08-21 Сергей Маркович Нехамин Electroslag surfacing method for billet and device for implementation thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2525133A (en) * 1945-06-22 1950-10-10 Kellogg M W Co Manufacture of composite metal articles
WO1993009258A1 (en) * 1991-10-28 1993-05-13 Elektrometallurgichesky Zavod 'elektrostal' Imeni I.F.Tevosiana Method for electroslag casting of ingots from a granular metal-containing blend
RU2087561C1 (en) * 1996-06-14 1997-08-20 Родионова Ирина Гавриловна Method of production of bimetallic ingot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2525133A (en) * 1945-06-22 1950-10-10 Kellogg M W Co Manufacture of composite metal articles
WO1993009258A1 (en) * 1991-10-28 1993-05-13 Elektrometallurgichesky Zavod 'elektrostal' Imeni I.F.Tevosiana Method for electroslag casting of ingots from a granular metal-containing blend
RU2087561C1 (en) * 1996-06-14 1997-08-20 Родионова Ирина Гавриловна Method of production of bimetallic ingot

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485188C1 (en) * 2011-11-14 2013-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Bimetallic ingot obtaining method
RU2730360C1 (en) * 2019-08-26 2020-08-21 Сергей Маркович Нехамин Electroslag surfacing method for billet and device for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5867651B2 (en) H-section steel and its manufacturing method
JP5277315B2 (en) Environmentally friendly lead-free free-cutting steel and method for producing the same
TWI601848B (en) Hot-dip galvanized steel sheet
KR101723349B1 (en) Cold-rolled steel sheet for enameling, method for producing same, and enamel product
JP6183545B2 (en) H-section steel and its manufacturing method
JP4819489B2 (en) High strength steel plate with excellent uniform elongation characteristics and method for producing the same
JPWO2014080818A1 (en) H-section steel and its manufacturing method
JP6874919B1 (en) High-strength thin steel sheet and its manufacturing method
JP6409598B2 (en) High-strength ultra-thick H-shaped steel with excellent toughness and method for producing the same
JPWO2015093321A1 (en) H-section steel and its manufacturing method
JP5181517B2 (en) Steel sheet for hot pressing
JP7082669B2 (en) High-strength, high-toughness hot-rolled steel sheet and its manufacturing method
JP2008137037A (en) Solid wire
JP2009215616A (en) Hot-dip galvanized steel sheet and method for producing the same
JP2016160499A (en) Manufacturing method of hot-dip Zn-Al-Mg-based plated steel sheet with excellent plating surface appearance and burring properties
JP5245475B2 (en) Steel sheet and manufacturing method thereof
JP6205911B2 (en) Steel plate blank, laser cutting steel plate and laser cutting steel plate manufacturing method
JP2005290554A (en) Steel sheet excellent in machinability, toughness and weldability and method for producing the same
RU2255994C1 (en) Method of production of bimetallic ingot (versions)
JP2018024908A (en) Steel plate and method for producing steel plate
CN110402297B (en) High-strength hot-rolled plated steel sheet
JP4608877B2 (en) Thick steel plate with excellent laser cutting ability and method for producing the same
CN106661693A (en) Cold-rolled steel sheet having excellent spot weldability, and manufacturing method therefor
CN118086797B (en) Alloy steel for bimetallic saw blade back and production method
JP2009214122A (en) Composite roll for hot rolling and its manufacturing method