RU2373297C1 - Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей - Google Patents
Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373297C1 RU2373297C1 RU2008146210/02A RU2008146210A RU2373297C1 RU 2373297 C1 RU2373297 C1 RU 2373297C1 RU 2008146210/02 A RU2008146210/02 A RU 2008146210/02A RU 2008146210 A RU2008146210 A RU 2008146210A RU 2373297 C1 RU2373297 C1 RU 2373297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- charge
- melting
- vacuum
- preform
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 title abstract 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims description 4
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей. Способ включает выплавку в вакуумно-индукционной печи путем расплавления начальной шихтовой садки, расплавление шихтовой садки в вакуумно-индукционной печи с получением расплава, отливку слитка в изложнице, вакуумно-дуговой переплав полученного слитка и термодеформационную обработку полученной заготовки. Шихтовая садка содержит железо, углерод, никель и присадку раскислителя в виде алюминия и кремния, расплав выдерживают до завершения процесса деазотирования в течение времени, зависящего от массы расплавленной садки, после чего вводят в расплав нитридообразующие элементы в виде хрома, титана и ванадия согласно марочному составу. Заготовку последовательно деформируют, после чего осуществляют промежуточный высокотемпературный гомогенизирующий отжиг при температуре 1230-1270°С в течение 8-12 часов в зависимости от массы заготовки. Изобретение позволяет снизить максимально содержание нитридов и карбонитридов в заготовках аустенитных сталей, стабилизированных титаном, а также повысить однородность их распределения. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству высококачественных сложнолегированных аустенитных сталей, стабилизированных титаном для особо ответственных изделий.
Известен способ получения заготовок аустенитных сталей, стабилизированных титаном, включающий в себя выплавку в вакуумно-индукционной печи путем расплавления садки, содержащей железо, хром, никель, молибден, в начале рафинирования - ванадий, титан, перед выпуском -алюминий для раскисления.
Такой способ ведения вакуумно-индукционной плавки не позволяет провести глубокое деазотирование металла, и поэтому неоднородность полученного металла по карбонитридам титана не менее 3-3,5 балла, содержание азота составляет 0,015-0,025% по массе. Для существенного снижения неоднородности по карбонитридам до 1,5-2,0 необходимо уменьшить содержание азота в металле до уровня менее 0,01% по массе (предпочтительно не выше 0,006% по массе). Отмеченные недостатки обусловлены присутствием значительных количеств кислорода в металле после расплавления, поскольку основная часть раскислителей вводится в конце процесса плавки, а кислород существенно замедляет процесс деазотирования при плавке в вакууме.
Наиболее близким, принятым за прототип является способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей, включающий в себя выплавку в вакуумно-индукционной печи, отливку в изложницу, вакуумно-дуговой переплав и термодеформационную обработку.
Недостатком способа является низкая скорость деазотирования за счет совместного расплавления хрома с железом и никелем и, как следствие, - повышенное содержание карбонитридов и азота в стали.
Предложен способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей, включающий в себя выплавку в вакуумно-индукционной печи, отливку в изложницу, вакуумно-дуговой переплав и термодеформационную обработку, в котором в процессе вакуумно-индукционной плавки проводят расплавление начальной шихтовой садки, далее выдерживают расплав до завершения процесса деазотированияя в течение времени, зависящего от массы расплавленной садки, и в диапазоне от 0,1 до 10 т, связанного зависимостью:
Т=А+В·m,
где А - 0,6 час, В - 0,45 час/т,
m - масса садки в тоннах, от 0,1 до 10 т,
Т - время выдержки, час,
после чего вводят в расплав нитридообразующие элементы согласно марочному составу, затем отливают слиток в изложницу, проводят вакуумно-дуговую плавку и термодеформационную обработку; последовательно деформируют заготовки, после чего осуществляют промежуточный высокотемпературный гомогенизирующий отжиг при температуре 1230-1270°С в течение 8-12 часов в зависимости от массы заготовки, при этом начальная шихтовая садка содержит железо, углерод и инертные по отношению к азоту элементы, например никель, и присадку раскислителей Al и Si в соответствии с соотношением 3·10-3≤10·[Al]+[Si]≤8·10-3, где {Al} и {Si} - содержание алюминия и кремния, выраженное в массовых долях, а гомогенизирующий отжиг осуществляют после предварительной деформации, составляющей 0,55-0,75 от суммарной деформации заготовки до требуемого размера.
Технический эффект предлагаемого способа заключается в снижении максимального балла нитридов и карбонитридов в заготовках аустенитных сталей, стабилизированных титаном, а также повышение однородности их распределения.
Технический результат предложенного способа достигается тем, что при вакуумно-индукционной плавке достигается минимальное содержание азота в стали (на уровне 0,004-0,007% по массе) за счет расплавления начальной садки, состоящей из элементов, инертных по отношению к азоту, одновременным введением в шихту заданного количества раскислителей Al и Si по соотношению 3·10-3≤10·[Al]+[Si]≤8·10-3.
При легировании раскислителями в пределах, ограничиваемых неравенством, происходит наиболее интенсивное удаление кислорода и азота из расплавленного металла начальной шихтовой садки. Далее расплав выдерживается для окончательного удаления азота в течение времени, которое зависит от массы садки по эмпирическому соотношению:
Т=А+В·m,
где А - 0,6 час, В - 0,45 час/т,
m - масса садки в тоннах, от 0,1 до 10 т,
Т - время выдержки, час.
Данное соотношение наглядно представлено графиком Фиг.1 зависимости содержания азота от времени выдержки при +1550°С для разных объемов печи.
Далее загружают шихту, состоящую из элементов, имеющих повышенное сродство к азоту (хром, титан, ванадий), согласно марочному составу, проводят полное расплавление садки и отливают слиток, который используют в качестве электрода вакуумно-дуговой плавки. Проводят вакуумно-дуговой переплав, полученный слиток подвергают термодеформационной обработке, которая заключается, например, в ковке с диаметра 250 мм на диаметр 100 мм, гомогенизирующем отжиге 1250°C, 10 ч и дальнейшей линейной прокатке на диаметр 60 мм. Проведение высокотемпературного отжига на сталях с низким содержанием азота позволяет более эффективно управлять процессами растворения нитридных и карбонитридных включений и получать необходимые размеры и распределение этих включений. Проведение отжига на промежуточной степени деформации заготовки обусловлено двумя факторами:
- необходимостью максимально измельчить и усреднить наследственную дендритную структуру слитка;
- иметь после отжига возможность деформировать металл для получения необходимого размера зерна (обычно 5-7 баллов), т.к. в отожженной заготовке зерно весьма крупное (~1 балл).
Для опробования предлагаемого способа были проведены опытные плавки стали марки 06Х16Н15М8Г2ТФР, результаты исследования заготовок, полученных по различным режимам, приведены в таблице.
Как уже описывалось, преимуществом способа является возможность управлять размером и характером распределения карбонитридных включений в заготовках, аустенитных стабилизированных титаном сталях; как видно из таблицы, максимальный балл карбонитридов можно снизить с 3-4 до 1,5 и уменьшить неоднородность распределения титана с 2,5 до 1,07.
Литература
1. Г.Н.Окороков, Ал.Г.Шалимов, В.М.Антипов, Н.А.Тулин. Производство стали и сплавов в вакуумных индукционных печах. М.: Металлургия, 1972 г., с.149-159.
2. SU 377331, C22B 9/22, 17.04.73, А.В.Куцев. Способ выплавки стали в вакуумной индукционной печи.
Claims (4)
1. Способ производства заготовок из аустенитных сталей, стабилизированных титаном, включающий расплавление шихтовой садки в вакуумно-индукционной печи с получением расплава, отливку слитка в изложнице, вакуумно-дуговой переплав полученного слитка и термодеформационную обработку полученной заготовки, отличающийся тем, что осуществляют расплавление шихтовой садки, содержащей железо, углерод, никель и раскислители в виде алюминия и кремния, полученный расплав выдерживают до завершения процесса деазотирования в течение времени, которое определяют по соотношению:
Т=А+В·m,
где А - 0,6 ч, В - 0,45 ч/т,
m - масса садки в тоннах от 0,1 до 10,
Т - время выдержки, ч,
после чего в расплав вводят шихту, содержащую титан и нитридообразующие элементы, в соответствии с марочным составом стали.
Т=А+В·m,
где А - 0,6 ч, В - 0,45 ч/т,
m - масса садки в тоннах от 0,1 до 10,
Т - время выдержки, ч,
после чего в расплав вводят шихту, содержащую титан и нитридообразующие элементы, в соответствии с марочным составом стали.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе термодеформационной обработки осуществляют деформирование полученной заготовки и ее последующий промежуточный высокотемпературный гомогенизирующий отжиг при температуре 1230-1270°С в течение 8-12 ч в зависимости от массы заготовки.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что гомогенизирующий отжиг заготовки осуществляют после ее предварительной деформации, составляющей 0,55-0,75 от суммарной деформации заготовки до требуемого размера.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку раскислителей в виде алюминия и кремния осуществляют в соответствии с соотношением: 3·10-3≤10·[Al]+[Si]≤8·10-3,
где Al и Si - содержание алюминия и кремния, мас.%.
где Al и Si - содержание алюминия и кремния, мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146210/02A RU2373297C1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146210/02A RU2373297C1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2373297C1 true RU2373297C1 (ru) | 2009-11-20 |
Family
ID=41477873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008146210/02A RU2373297C1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2373297C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530578C2 (ru) * | 2011-05-27 | 2014-10-10 | А. Финкл энд Санс Ко. | Гибкая система электрической дуговой печи с минимальным потреблением энергии и способы получения стальных продуктов |
| RU2703317C1 (ru) * | 2019-03-19 | 2019-10-16 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ вакуумного дугового переплава аустенитных сталей с использованием знакопеременного магнитного поля |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB668889A (en) * | 1949-10-29 | 1952-03-26 | Jessop William & Sons Ltd | Improvements in or relating to austenitic nickel-chromium steels |
| GB741053A (en) * | 1952-08-22 | 1955-11-23 | Hadfields Ltd | Improvements in and relating to the manufacture of steel |
| RU2016130C1 (ru) * | 1992-01-13 | 1994-07-15 | Центральное конструкторское бюро машиностроения | Коррозионностойкая сталь |
| RU2124067C1 (ru) * | 1998-03-11 | 1998-12-27 | Бибиков Алексей Михайлович | Жаростойкая сталь |
| RU2336364C1 (ru) * | 2006-12-19 | 2008-10-20 | Институт физики металлов УрО РАН | Аустенитная сталь |
-
2008
- 2008-11-25 RU RU2008146210/02A patent/RU2373297C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB668889A (en) * | 1949-10-29 | 1952-03-26 | Jessop William & Sons Ltd | Improvements in or relating to austenitic nickel-chromium steels |
| GB741053A (en) * | 1952-08-22 | 1955-11-23 | Hadfields Ltd | Improvements in and relating to the manufacture of steel |
| RU2016130C1 (ru) * | 1992-01-13 | 1994-07-15 | Центральное конструкторское бюро машиностроения | Коррозионностойкая сталь |
| RU2124067C1 (ru) * | 1998-03-11 | 1998-12-27 | Бибиков Алексей Михайлович | Жаростойкая сталь |
| RU2336364C1 (ru) * | 2006-12-19 | 2008-10-20 | Институт физики металлов УрО РАН | Аустенитная сталь |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530578C2 (ru) * | 2011-05-27 | 2014-10-10 | А. Финкл энд Санс Ко. | Гибкая система электрической дуговой печи с минимальным потреблением энергии и способы получения стальных продуктов |
| RU2703317C1 (ru) * | 2019-03-19 | 2019-10-16 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ вакуумного дугового переплава аустенитных сталей с использованием знакопеременного магнитного поля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109112408B (zh) | 大规格p92耐热钢锻件的制造方法 | |
| CN108220766B (zh) | 一种Cr-V系热作模具钢及其制备方法 | |
| RU2262539C1 (ru) | Сортовой прокат круглый из легированной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей | |
| CN115323288B (zh) | 一种硫系易切削热作模具钢cx2344的制备方法 | |
| CN104379277A (zh) | 一种孪晶诱导塑性钢及其生产方法 | |
| Yang et al. | Effect of top slag with low basicity on transformation control of inclusions in spring steel deoxidized by Si and Mn | |
| CN109280743A (zh) | 一种轧辊用高强度耐磨钢及其生产方法 | |
| CN115896634B (zh) | 一种耐高温有色金属压铸成型模具钢材料及其制备方法 | |
| RU2156313C1 (ru) | Способ производства катаных заготовок | |
| JP6020963B2 (ja) | 熱間加工性に優れた高速度工具鋼素材の製造方法 | |
| RU2156312C1 (ru) | Способ производства катаных заготовок | |
| WO2024087788A1 (zh) | 一种挖机锻造斗齿用钢及其制备方法 | |
| RU2249624C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных сложнопрофильных крепежных деталей | |
| RU2373297C1 (ru) | Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей | |
| CN103526121A (zh) | 一种抗刮伤芯棒材料 | |
| CN112695258B (zh) | 一种超高锰twip钢的大容量冶炼与成分调控方法 | |
| RU2237728C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
| RU2238334C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката со сфероидизованной структурой из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
| CN115948644A (zh) | 一种冷作模具钢棒材制造方法 | |
| RU2026386C1 (ru) | Способ получения слитка из нержавеющей стали, стабилизированной титаном | |
| CN115491511A (zh) | 一种高韧性超高强度钢及其制备方法 | |
| RU2238333C1 (ru) | Способ производства сортового проката из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
| CN115852272B (zh) | 一种含碲高速钢及其制备方法 | |
| CN112391581A (zh) | 一种热作盾构钢及其制备方法 | |
| RU2385948C2 (ru) | Способ получения нержавеющей аустенитной стали |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120409 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121126 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151126 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170802 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191126 |