RU2479645C1 - Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый - Google Patents
Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479645C1 RU2479645C1 RU2012107699/02A RU2012107699A RU2479645C1 RU 2479645 C1 RU2479645 C1 RU 2479645C1 RU 2012107699/02 A RU2012107699/02 A RU 2012107699/02A RU 2012107699 A RU2012107699 A RU 2012107699A RU 2479645 C1 RU2479645 C1 RU 2479645C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- points
- steel
- less
- segregation
- rolled
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 78
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims abstract description 19
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 230000002739 subcortical effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 208000003351 Melanosis Diseases 0.000 abstract 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 2
- CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemanganese Chemical compound [Mn]=S CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- -1 sulfide compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках диаметром 210 мм, который может быть использован в нефтедобыче для получения изделий, работающих с высокими механическими нагрузками. Для обеспечения высоких механических свойств получают сортовой прокат горячекатаный в прутках из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,31-0,35, марганец 0,75-0,95, кремний 0,30-0,45, хром 0,80-1,2, молибден 0,50-0,65, никель 0,30-0,50, алюминий 0,015-0,040, железо и неизбежные примеси: сера не более 0,010, медь не более 0,20, фосфор не более 0,015, азот не более 0,010. Прокат имеет макроструктуру: центральная пористость, точечная неоднородность, ликвационный квадрат не более 2 баллов по каждому виду, подусадочная ликвация не более 1 балла, исключаются: пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины, неметаллические включения: оксиды и силикаты не более 4 баллов, силикаты недеформирующиеся не более 4,5 баллов, сульфиды не более 4 баллов. Размер аустенитного зерна составляет не более 6 баллов. Прокат подвергнут термической обработке нагревом до 670-690°, выдержке 22 часа, охлаждению в печи до 600° и затем охлаждению на воздухе с получением механических свойств: временное сопротивление не менее 1050 Н/мм, предел текучести не менее 950 Н/мм, относительное удлинение не менее 15%, относительное сужение не менее 55%, ударная вязкость не менее 111 Дж/см, твердость не более 255 НВ. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках, круглого, диаметром 210 мм, из высококачественной конструкционной стали, который может быть использован в нефтедобыче для изделий, работающих с высокими механическими нагрузками, а именно для буровых соединений.
Наиболее близким к предлагаемому является сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый, который получают из стали марки 30ХМА по ГОСТ 4543-71, содержащей в мас.%: С - 0,26-0,33, Mn - 0,40-0,70, Si - 0,17-0,37, Cr - 0,80-1,10, Mo - 0,15-0,25, S - не более 0,025, Р - не более 0,025, Cu - не более 0,30, Ni - не более 0,30, железо и неизбежные примеси - остальное.
Известный сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый имеет:
- макроструктура: центральная пористость, точечная неоднородность, ликвационный квадрат не более 2 баллов по каждому виду, подусадочная ликвация не более 1 балла, не допускаются общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины; зерно не крупнее №5; временное сопротивление не менее 930 Н/мм2, предел текучести не менее 735 Н/мм2, относительное удлинение не менее 12%, относительное сужение не менее 50%, ударная вязкость (KCU) не менее 88 Дж/см2, твердость не более 229 НВ.
Известный сортовой прокат выполнен из конструкционной легированной высококачественной стали марки 30ХМА по ГОСТ 4543-71, предназначенной, в частности, для изготовления валов, осей, шестерней и других крупных особо ответственных деталей.
Недостатком известного сортового проката горячекатаного в прутках, круглого являются пониженные механические свойства. Особенно это касается пластических свойств (относительное удлинение не менее 12%, относительное сужение не менее 50%, ударная вязкость (KCU) не менее 88 Дж/см2). Пластичные материалы более надежны в работе, так как для них меньше вероятность опасного хрупкого разрушения.
Заявленное изобретение решает задачу создания сортового высококачественного проката горячекатаного в прутках, круглого, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности получения сортового проката горячекатаного в прутках, круглого, диаметром 210 мм, не уступающего известному по характеристикам макроструктуры, обладающего более высокими механическими свойствами и позволяющего использовать его для изделий, работающих в нефтедобыче с высокими механическими нагрузками, а именно для буровых соединений.
Сущность изобретения состоит в том, что в сортовом прокате горячекатаном в прутках, круглом из высококачественной конструкционной стали, выполненном с заданными параметрами механических свойств, чистоты по неметаллическим включениям, величины аустенитного зерна, макроструктуры, а именно: центральная пористость, точечная неоднородность, ликвационный квадрат не более 2 баллов по каждому виду, подусадочная ликвация не более 1 балла, не допускаются общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины, новым является то, что прокат получают из стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, молибден, никель, алюминий, железо и неизбежные примеси, при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,31-0,35; марганец 0,75-0,95; кремний 0,30-0,45; хром 0,80-1,2; молибден 0,50-0,65; никель 0,30-0,50; алюминий 0,015-0,040; железо и неизбежные примеси остальное, причем в качестве неизбежных примесей сталь содержит массовую долю элементов, в %: сера не более 0,010, медь не более 0,20, фосфор не более 0,015, азот не более 0,010, при этом прокат имеет временное сопротивление не менее 1050 Н/мм2, предел текучести не менее 950 Н/мм2, относительное удлинение не менее 15%, относительное сужение не менее 55%, ударная вязкость не менее 111 Дж/см2, твердость не более 255 НВ, размер аустенитного зерна не более 6 номера, чистоту по неметаллическим включениям: оксиды и силикаты не более 4 баллов, силикаты недеформирующиеся не более 4,5 баллов, сульфиды не более 4 баллов, кроме того прокат подвергается термической обработке, а именно нагрев до температуры 670-690°, выдержка 22 часа, охлаждение в печи до 600°, затем охлаждение на спокойном воздухе до температуры окружающей среды.
Технический результат достигается следующим образом.
Качественный и количественный состав стали в заявленном сортовом прокате горячекатаном в прутках, круглом обусловлен следующим.
Железо является основным компонентом стали.
Углерод упрочняет сталь. Углерод вводят в композицию заявленной стали с целью обеспечения заданного уровня ее прочности и твердости. При этом углерод участвует в протекании двух процессов. Первый процесс - это образование графитовых включений в структуре стали, второй - образование частиц карбидной фазы в металлической матрице. При содержании углерода менее 0,31% образуется недостаточное количество как свободного углерода, так и карбидов, что приводит к повышенному износу изделий в процессе эксплуатации и снижению прочностных свойств материала. При содержании углерода более 0,34% происходит выделение избыточного количества частиц карбидной фазы неблагоприятной формы, что приводит к снижению пластических свойств стали.
В составе заявленной стали количество кремния находится в пределах 0,30-0,45%. Кремний относится к ферритообразующим элементам. Кремний растворяется в феррите и повышает прочность, особенно повышает предел текучести. Кремний способствует выделению углерода в свободном виде в соответствие со стабильной системой железо-углерод, что значительно повышает показатели износостойкости сплава. Количественное содержание кремния в составе стали соответствует количественному содержанию углерода. Для количественного содержания углерода в заявленной стали кремний в количестве менее 0,30% не оказывает значительного влияния на процесс графитизации, вследствие чего углерод находится в связанном состоянии, что приводит к ухудшению твердости стали, к значительному износу изделий при эксплуатации в условиях интенсивного трения. При содержании кремния более 0,45% в структуре стали наблюдается повышенное количество крупных включений графита неблагоприятной формы, что также отрицательно сказывается на характеристиках твердости, ухудшает прочностные и пластические свойства материала. Поскольку при выплавке стали кремний является раскислителем, то, соединяясь с кислородом, он уменьшает его вредное влияние, образуя в мелкодисперсной фазе силикаты, которые увеличивают число очагов кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры стали, что повышает ее качество и механические свойства. При этом для заявленной стали это обеспечивается при диапазоне содержания кремния в стали 0,30-0,45%, который является оптимальным.
Кроме того, кремний повышает стойкость стали к точечной и щелевой коррозии, улучшает обрабатываемость стали, что в заявленном составе стали обеспечивается тем же количественным содержанием кремния.
Марганец, молибден и хром используют, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы, повышающие устойчивость переохлажденного аустенита стали. В заявленном составе стали марганец и молибден взяты в следующих количественных пределах: (0,75-0,95%) марганец, (0,50-0,65%) молибден, что обеспечивает требуемое сочетание прочностных и вязких свойств в совокупности с усилением влияния молибдена на устойчивость переохлажденного аустенита.
Марганец (0,75-0,95%), растворяясь в металлической основе, повышает твердость, стабилизирует перлит. В заявленных пределах марганец повышает прочность стали (временное сопротивление и предел текучести), не снижая пластичности, и снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Это объясняется тем, что марганец способствует уменьшению содержания сульфида железа, так как образует с серой, присутствующей в составе заявленной стали в качестве неизбежной примеси, сульфид марганца. Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль проката. Кроме того, образуя сульфидное соединение с серой, марганец связывает ее и снижает отрицательное влияние серы на коррозионную стойкость стали. При этом, присутствуя в стали в заявленном количестве, марганец, помимо стабилизации аустенитной структуры, увеличивает растворимость азота в стали и улучшает ее общую коррозионную стойкость.
При содержании марганца менее 0,75% в структуре стали наблюдается присутствие включений феррита, что приводит к снижению твердости и износостойкости сплава. При содержании марганца более 0,95% происходит снижение пластических свойств стали вследствие локального пересыщения ферритной составляющей перлита марганцем.
Молибден эффективен в отношении повышения прочности и в составе стали в заявленном изобретении оказывает существенное влияние на формирование однородной структуры стали. Молибден в присутствии хрома образует карбид (Мо, Fe)23C6. Наличие молибдена в заявленных пределах (0,50-0,65%) повышает прокаливаемость стали, что позволяет получать равномерную и мелкозернистую структуру, увеличивает сопротивление стали ползучести, тормозит процесс роста и коагуляции карбидов. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства стали: чем меньше зерна, тем выше качество стали. В заявленном изобретении обеспечивается размер аустенитного зерна не крупнее 6 номера (в прототипе - не крупнее 5 номера). Поскольку избыточное количество молибдена может приводить к развитию процессов старения с выделением κ-фазы, схожей по отрицательному влиянию на пластичность, и ударную вязкость с σ-фазой, то в заявленном изобретении максимальное количество молибдена в стали ограничено 0,65%.
При содержании молибдена в стали менее 0,50% снижается количество образующихся соединений, структура стали отличается неоднородностью, что приводит к снижению прочностных и пластических свойств материала.
Кроме того, молибден усиливает коррозионную стойкость, особенно стойкость к хлоридному питтингу и щелевой коррозии, а также увеличивает растворимость азота в сталях, что в заявленной стали обеспечивается содержанием молибдена в пределах 0,50-0,65%.
Хром повышает твердость и прочность стали при незначительном уменьшении пластичности. Хром существенно влияет на предельную растворимость азота в стали, меру стабилизации аустенита и значения стационарного потенциала. Кроме того, в заявленном количестве хром полностью растворяется в цементите, образуя сложные карбиды типа (Fe, Cr)3С, способствует получению высокой и равномерной твердости, износостойкой поверхности. При содержании хрома менее 0,8% снижается твердость и износостойкость стали. При содержании более 1,200% карбиды укрупняются, увеличивается их количество, что приводит к снижению пластических свойств стали.
В совокупности: верхний уровень содержания марганца - 0,95%, молибдена - 0,65% и хрома - 1,20% - определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали при сохранении выполнения требований к твердости, а нижний уровень содержания марганца - 0,75%, молибдена - 0,50% и хрома - 0,80% соответственно, определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня прочности данной стали.
Алюминий в составе заявленной стали в заданных пределах 0,015-0,040% обеспечивает повышение прочностных свойств, ударной вязкости. Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. Кроме того, он связывает азот в нитриды. При содержании алюминия менее 0,015% его воздействие проявляется слабо, механические свойства стали снижаются. Увеличение содержания алюминия выше 0,040% приводит к разнозернистости микроструктуры стали, что, в свою очередь, приводит к снижению пластичности и вязкости металла.
Никель входит в состав заявленной стали в количестве 0,30-0,50%. Никель положительно влияет на характеристики прочности заявленной стали, твердости, уменьшает склонность к хрупкому разрушению, увеличивает дисперсность карбидов, повышает сопротивление стали окислению при нагреве и ее прочность при высоких температурах. Кроме того, никель в заявленном количестве нейтрализует вредные влияния со стороны меди (не более 0,20%), которая также входит в состав заявленной стали в виде примеси, которые заключаются в возможности образования трещин на поверхности во время горячей прокатки. Никель также способствует поглощению газов металлом в процессе плавки, в особенности водорода, который вызывает образование в слитках газовых пузырей и обуславливает крупнозернистость первичной структуры.
Сера, медь, фосфор, азот входят в состав стали в виде примесей.
Медь (не более 0,20%) в заданных пределах обеспечивает повышение механических свойств и износостойкости в условиях высоких температур и теплосмен. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.
Сера глобулизирует сульфидные включения и участвует в формировании уровня прочности и пластичности стали. При содержании в заявленной стали в количестве не более 0,010% сера не оказывает отрицательного влияния на пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость стали проката.
Фосфор присутствует в примеси в количестве не более 0,015%. Фосфор влияет на уровень пластичности стали и ее склонность к обратимой отпускной хрупкости. Содержание фосфора в заявленном составе стали не более 0,015% оказывает положительное влияние на получение заданного уровня прочности, пластичности и отпускной хрупкости стали. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.
Азот попадает в сталь при выплавке и находится в стали в виде неметаллических включений нитридов, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах). Содержание азота в составе заявленной стали в количестве не более 0,010% не оказывает отрицательного влияния на получение заданного уровня пластичности и вязкости стали.
Известно, что неметаллические включения, являясь концентраторами напряжений, могут значительно снизить механические свойства металла проката. Они снижают предел выносливости, вязкость, снижают сопротивление хрупкому разрушению. В заявленном изобретении достигают чистоты по неметаллическим включениям, которая обеспечивает получение проката с высокими механическими свойствами, а именно: оксиды и силикаты не более 4 баллов, силикаты недеформирующиеся не более 4,5 баллов, сульфиды не более 4 баллов.
Значительного повышения прочности стали, помимо легирования, достигают термической обработкой, так как под влиянием температуры, режима нагрева, охлаждения изменяются структура, величина зерна и растворимость легирующих элементов стали. В заявленном изобретении прокат подвергается термической обработке, а именно нагрев до температуры 670-690°, выдержка 22 часа, охлаждение в печи до 600°, затем охлаждение на спокойном воздухе до температуры окружающей среды. В результате обеспечиваются заявленные структурные и механические свойства проката.
Таким образом, из изложенного выше следует, что осуществление заявленного изобретения позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности получения сортового проката горячекатаного в прутках, круглого, диаметром 210 мм, не уступающего известному по характеристикам макроструктуры, обладающего более высокими механическими свойствами и позволяющего использовать его в нефтедобыче для изделий, работающих при высоких механических нагрузках, а именно для буровых соединений.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного изобретения с получением заявленного технического результата, приведены в примере.
Пример осуществления изобретения.
Выплавку исследуемой стали выполняли с химическим составом в мас.%: С=0,33; Mn=0,85; Si=0,40; Cr=0,98; Ni=0,42; Cu=0,19; Mo=0,57; Al=0,023; N=0,0087; S=0,009, Р=0,012.
Выплавку выполняли в 80-ти тонных дуговых сталеплавильных печах (ДСП) с использованием в шихте до 40% жидкого чугуна.
Предварительное легирование металла по марганцу и кремнию производили в ковше при выпуске из ДСП. После выпуска производили продувку металла аргоном через донный продувочный блок, во время которой сталь раскисляется алюминием.
Дальнейшую обработку металла производили на установке внепечной обработки стали (УВОС), где осуществляется наведение рафинировочного шлака присадкой извести и плавикового шпата для снижения неметаллических включений и снижения газов в стали; продувка металла аргоном через донный продувочный блок, десульфурация, нагрев металла до необходимой температуры, корректировка химического состава металла присадкой кусковых ферросплавов и порошковой проволоки с наполнителями.
По окончании обработки на УВОС производили вакуумирование металла на установке вакуумной дегазации. В процессе вакуумирования обеспечивается удаление газов.
Во время вакуумирования производили окончательную корректировку по химическому составу.
Разливка осуществлялась в изложницы с защитой струи аргоном.
В результате горячей прокатки получили сортовой прокат диаметром 210 мм, длиной 4800 мм.
Прокат подвергали термообработке (высокий отпуск) в отжигательной печи с выдвижной подиной по режиму: нагрев до температуры (680±10)°С, выдержка 22 часа, охлаждение в печи один час до 600°С, затем охлаждение на спокойном воздухе.
Прокат поставляется с обточкой поверхности без обезуглероживания, с качеством поверхности группы 1 по ГОСТ 4543-71.
Сортовой прокат диаметром 210 мм:
- макроструктура: центральная пористость 1 балл, точечная неоднородность 1 балл, ликвационный квадрат 1 балл, подусадочная ликвация 0 баллов, общая пятнистая ликвация 0 баллов, краевая пятнистая ликвация 0 баллов, подкорковые пузыри 0 баллов, межкристаллитные трещины 0 баллов;
- размер аустенитного зерна по ГОСТ 5639-82 - номер 7;
- механические свойства, определяемые на образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок (закалка при температуре 850°С охлаждение в масле, отпуск при температуре 600°С охлаждение в масле): временное сопротивление 1120 Н/мм2, предел текучести 1025 Н/мм2, относительное удлинение 15,5%, относительное сужение 57,0%, ударная вязкость (KCV) 115 Дж/см2, твердость 207 НВ;
- чистота по неметаллическим включениям по ГОСТ 1778-70:
| Вид включения | Средний балл | Максимальный балл |
| сульфиды | 2,3 | 2,5 |
| силикаты недеформированные | 2,0 | 3,0 |
| оксиды точечные | 0 | 0 |
| оксиды строчные | 2,5 | 3,0 |
| силикаты пластичные | 0 | 0 |
| силикаты хрупкие | 1,0 | 1,0 |
Из результатов плавки следует, что полученный сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый, диаметром 210 мм, из высококачественной стали, с качественным и количественным составом согласно заявленному, имеет механические свойства, значительно превышающие механические свойства проката по прототипу, не уступает по характеристикам макроструктуры, имеет более высокий номер аустенитного зерна, т.е. более мелкое зерно, и низкий балл чистоты по неметаллическим включениям.
Таким образом, выполнение заявленного сортового высококачественного проката горячекатаного в прутках, круглого из стали с заявленными качественным и количественным составом обеспечивает возможность получения сортового проката горячекатаного в прутках, круглого, диаметром 210 мм, не уступающего известному, из стали 30ХМА - сталь конструкционная легированная высококачественная по ГОСТ 4543-71, по характеристикам макроструктуры, обладающего более высокими механическими свойствами и позволяющего использовать его в нефтедобыче для изделий, работающих с высокими механическими нагрузками, а именно для буровых соединений.
Claims (1)
- Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый, из высококачественной конструкционной стали, выполненный с заданными параметрами механических свойств, величины аустенитного зерна, имеющий макроструктуру с центральной пористостью, точечной неоднородностью, ликвационным квадратом не более 2 баллов по каждому виду, подусадочной ликвацией не более 1 балла, при отсутствии общей пятнистой ликвации, краевой пятнистой ликвации, подкорковых пузырей, межкристаллитных трещин, отличающийся тем, что он получен из стали, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,31-0,35 марганец 0,75-0,95 кремний 0,30-0,45 хром 0,80-1,2 никель 0,30-0,50 молибден 0,50-0,65 алюминий 0,015-0,040 железо и неизбежные примеси остальное,
причем в качестве неизбежных примесей сталь содержит, мас.%: сера не более 0,010, медь не более 0,20, фосфор не более 0,015, азот не более 0,010, при этом прокат имеет временное сопротивление не менее 1050 Н/мм2, предел текучести не менее 950 Н/мм2, относительное удлинение не менее 15%, относительное сужение не менее 55%, ударную вязкость не менее 111 Дж/см2, твердость не более 255 HB, размер аустенитного зерна не более 6 баллов, неметаллические включения по оксидам и силикатам не более 4 баллов, силикатам недеформируемым не более 4,5 баллов и сульфидам не более 4 баллов, причем прокат подвергнут термической обработке нагревом до температуры 670-690°, выдержке 22 ч, охлаждению в печи до 600° и затем охлаждению на спокойном воздухе до температуры окружающей среды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107699/02A RU2479645C1 (ru) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107699/02A RU2479645C1 (ru) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2479645C1 true RU2479645C1 (ru) | 2013-04-20 |
Family
ID=49152718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012107699/02A RU2479645C1 (ru) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2479645C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761572C1 (ru) * | 2020-10-07 | 2021-12-10 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Высокопрочный стальной прокат и способ его производства |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249626C1 (ru) * | 2003-12-26 | 2005-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелмет НТ" | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
| RU2285054C2 (ru) * | 2004-07-13 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Круглый сортовой прокат из среднеуглеродистой хромсодержащей стали |
| RU2338794C2 (ru) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Сортовой прокат из среднеуглеродистой хромсодержащей стали для холодной объемной штамповки |
| EP2357260A1 (en) * | 2009-01-16 | 2011-08-17 | Nippon Steel Corporation | Case hardening steel, carburized component, and method for producing case hardening steel |
-
2012
- 2012-02-29 RU RU2012107699/02A patent/RU2479645C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249626C1 (ru) * | 2003-12-26 | 2005-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелмет НТ" | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
| RU2285054C2 (ru) * | 2004-07-13 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Круглый сортовой прокат из среднеуглеродистой хромсодержащей стали |
| RU2338794C2 (ru) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Сортовой прокат из среднеуглеродистой хромсодержащей стали для холодной объемной штамповки |
| EP2357260A1 (en) * | 2009-01-16 | 2011-08-17 | Nippon Steel Corporation | Case hardening steel, carburized component, and method for producing case hardening steel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761572C1 (ru) * | 2020-10-07 | 2021-12-10 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Высокопрочный стальной прокат и способ его производства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7264684B2 (en) | Steel for steel pipes | |
| JP6229640B2 (ja) | 継目無鋼管およびその製造方法 | |
| RU2223342C1 (ru) | Сталь | |
| EP2881485B1 (en) | Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same | |
| MX2014002896A (es) | Acero al cromo con bajo contenido de carbono, reducido en vanadio y alta resistencia a la corrosion, y metodos de fabricacion. | |
| CN110408842B (zh) | 低温韧性优异的双相不锈钢 | |
| KR20120125945A (ko) | 몰드용 베이나이트강 | |
| RU2479645C1 (ru) | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый | |
| CN115917014A (zh) | 高洁净度钢的制造方法 | |
| RU2469106C1 (ru) | Круглый сортовой прокат из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости | |
| RU2479644C1 (ru) | Прокат сортовой горячекатаный в прутках, круглый | |
| RU2484173C1 (ru) | Автоматная свинецсодержащая сталь | |
| JP5053187B2 (ja) | 延性に優れたパーライト系高炭素鋼レール | |
| CA2486902C (en) | Steel for components of chemical installations | |
| WO2014024234A1 (en) | Steel plate for high strength steel pipe and high strength steel pipe | |
| KR102874004B1 (ko) | 고강도 봉강 및 고강도 봉강의 제조 방법 | |
| RU2541255C1 (ru) | Конструкционная легированная сталь с повышенной прочностью и способ термоупрочнения горячекатаного проката | |
| RU2336320C1 (ru) | Трубная заготовка из микролегированной стали | |
| RU2330895C2 (ru) | Трубная заготовка из низкоуглеродистой микролегированной стали | |
| RU2484172C1 (ru) | Сортовой прокат калиброванный, круглый, в прутках | |
| RU2469107C1 (ru) | Трубная заготовка из легированной стали | |
| RU2479663C1 (ru) | Трубная заготовка из легированной стали | |
| RU2336335C2 (ru) | Трубная заготовка из среднеуглеродистой среднелегированной стали | |
| RU2333968C1 (ru) | Трубная заготовка из легированной стали | |
| RU2338796C2 (ru) | Трубная заготовка из низкоуглеродистой теплостойкой стали |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160301 |