RU2490354C1

RU2490354C1 - High-ductility low-alloy steel

Info

Publication number: RU2490354C1
Application number: RU2011150364/02A
Authority: RU
Inventors: Павел Владимирович Шиляев; Борис Александрович Сарычев; Руслан Витальевич Новицкий; Юрий Владимирович Симаков; Владимир Викторович Павлов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU2011150364A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: steel contains the following component ratio, wt %: carbon 0.01 - 0.06, manganese 0.10 to less than 0.30, silicon to less than 0.01, phosphorus not more than 0.020, sulphur more than 0.003 to maximum 0.015, chrome not more than 0.10, nickel maximum 0.10, copper maximum 0.15, aluminium 0.005 - 0.015, calcium 0.0001 - 0.005, nitrogen maximum 0.008, and iron is the rest.

EFFECT: providing required value o relative reduction of a cross section after rupture.

1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве катанки с повышенными пластическими свойствами.The invention relates to the metallurgy of steel and can be used in the manufacture of wire rod with increased plastic properties.

Известна сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, которая дополнительно содержит кальций, что повышает ее способность к глубокой вытяжке (см. а.с. СССР №1261970, кл. С21С 38/38, опубл. в БИ №37, 1986 г.).Known steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, aluminum, which additionally contains calcium, which increases its ability to deep draw (see AS USSR No. 1261970, class C21C 38/38, publ. in BI No. 37, 1986).

Недостатком этой стали является низкая пластичность при «волочении» металла.The disadvantage of this steel is its low ductility when drawing metal.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь 05 кп, описанная в ГОСТ 1050-88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:The closest analogue to the claimed object is steel 05 kp, described in GOST 1050-88 "Long products, calibrated, with a special surface finish from high-quality carbon structural steel." It contains carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, copper and is characterized by the content of these components in the ratio, wt.%:

УглеродCarbon не более 0,06no more than 0,06 МарганецManganese не более 0,40no more than 0.40 КремнийSilicon не более 0,03no more than 0,03 ФосфорPhosphorus не более 0,035no more than 0,035 СераSulfur не более 0,040no more than 0,040 ХромChromium не более 0,10no more than 0.10 НикельNickel не более 0,30no more than 0.30 МедьCopper не более 0,30no more than 0.30 ЖелезоIron остальное.rest.

Известная сталь не гарантирует получение требуемых пластических характеристик (относительное сужение не менее 70%). Это связано с высоким содержанием вредных примесей (серы и фосфора) и примесных элементов (никель и медь), что в процессе холодной деформации (в частности при волочении) приводит к обрывности и более интенсивному упрочнению, что ограничивает ее переработку без промежуточной термообработки и ухудшает потребительские свойства стали.Known steel does not guarantee the receipt of the required plastic characteristics (relative narrowing of at least 70%). This is due to the high content of harmful impurities (sulfur and phosphorus) and impurity elements (nickel and copper), which during cold deformation (in particular during drawing) leads to breakage and more intense hardening, which limits its processing without intermediate heat treatment and worsens consumer steel properties.

Ожидаемый технический результат - обеспечение необходимых высоких пластических свойств катанки (относительное сужения (Ψ) поперечного сечения после разрыва более 70,0%).The expected technical result is the provision of the necessary high plastic properties of the wire rod (relative narrowing (Ψ) of the cross section after rupture of more than 70.0%).

Для решения этой задачи, высокопластичная низкоуглеродистая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь и железо, согласно изобретению она дополнительно содержит алюминий, кальций и азот при следующем соотношении компонентов (в мас.%):To solve this problem, high-ductility low-carbon steel containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, copper and iron, according to the invention it additionally contains aluminum, calcium and nitrogen in the following ratio of components (in wt.%):

УглеродCarbon 0,01…0,060.01 ... 0.06 МарганецManganese от 0,10 до менее 0,30from 0.10 to less than 0.30 КремнийSilicon до менее 0,01less than 0.01 ФосфорPhosphorus не более 0,020no more than 0,020 СераSulfur от более 0,003 до не более 0,015from more than 0.003 to not more than 0.015 ХромChromium не более 0,10no more than 0.10 НикельNickel не более 0,10no more than 0.10 МедьCopper не более 0,15no more than 0,15 АлюминийAluminum 0,005…0,0150.005 ... 0.015 КальцийCalcium 0,0001…0,0050.0001 ... 0.005 АзотNitrogen не более 0,008no more than 0,008 ЖелезоIron остальное.rest.

Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.All of the above limits for the content of components in the proposed steel were obtained as a result of processing experimental data.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания отдельных компонентов в высокопластичной низкоуглеродистой стали. В результате этого повышаются пластические свойства катанки (относительное сужение более 70%), при сохранении удовлетворительных прочностных свойств (предел прочности не более 390 Н/мм²), что особенно важно при ее последующей переработке.The essence of the proposed technical solution is to optimize the content of individual components in high-ductility low-carbon steel. As a result of this, the plastic properties of the wire rod increase (relative narrowing of more than 70%), while maintaining satisfactory strength properties (tensile strength of not more than 390 N / mm ² ), which is especially important during its subsequent processing.

Кальций реагирует с алюминием и продуктами первичного раскисления с образованием жидких алюминатов кальция, что улучшает условия разливаемости металла. Таким образом, кальций позволяет уменьшить включения глинозема и сульфидов марганца. Введение в металл кальция позволяет изменить морфологию образующих неметаллических включений, переводя ее из "опасных" в более благоприятную, глобулярную и очистить границы зерен от карбонитридов.Calcium reacts with aluminum and primary deoxidation products to form liquid calcium aluminates, which improves the spillability of the metal. Thus, calcium can reduce the inclusion of alumina and manganese sulfides. The introduction of calcium into the metal allows one to change the morphology of the constituents of nonmetallic inclusions, transferring it from “dangerous” to more favorable, globular, and to clear grain boundaries from carbonitrides.

Содержание кремния не более 0,01% позволяет снизить количество хрупких силикатов, а также при последующей холодной деформации избежать резкого снижения пластических свойств (в связи с тем, что более высокое содержание кремния препятствует движению дислокации), в то же время данное содержание кремния позволяет улучшить «разливаемость» металла на сортовых машинах непрерывной разливки стали.A silicon content of not more than 0.01% can reduce the amount of brittle silicates, and also with a subsequent cold deformation, to avoid a sharp decrease in plastic properties (due to the fact that a higher silicon content impedes the movement of the dislocation), at the same time, this silicon content improves "Spillability" of metal on high-quality machines for continuous casting of steel.

Регламентированное содержания алюминия и азота позволяет максимально снизить содержание неметаллических включений, повысить качество непрерывнолитой заготовки.The regulated content of aluminum and nitrogen allows to minimize the content of non-metallic inclusions, to improve the quality of continuously cast billets.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили, при производстве стали С4С в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане 170. Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний катанки.An experimental verification of the proposed technical solution was carried out during the production of C4C steel in the electric steel-smelting shop of OJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works with its subsequent rolling at mill 170. The experimental results were evaluated by the results of mechanical tests of wire rod.

Наилучшие результаты (выход годного проката в пределах 98,1-99,3 при заданной величине его относительного сужения) получены, при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава и необходимой оптимальной микроструктуры приводили к получению брака по механическим свойствам.The best results (yield of hire within 98.1-99.3 for a given value of its relative narrowing) were obtained using the proposed steel. Deviations from the required chemical composition and the necessary optimal microstructure led to the marriage of mechanical properties.

Так, при содержании в стали (мас.%) Al<0,005 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С<0,01, Mn<0,10, Si>0,01 и Са<0,0001 (при том же условии) не удалось получить требуемое относительное сужение у 3-9% катанки. При содержании в стали (мас.%) Al>0,015 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), 0,06, Mn>0,30 и Са>0,005, а также повышенном содержании S, P, Cr, Ni, Cu (соответственно, больше 0,015, 0,020, 0,10, 0,1 и 0,15) недостаточные пластические свойства не позволили получить катанку с заданными свойствами.So, when the content in steel (wt.%) Al <0.005 (but with the recommended content of the remaining elements), C <0.01, Mn <0.10, Si> 0.01 and Ca <0.0001 (with the same condition) it was not possible to obtain the required relative narrowing in 3-9% of wire rod. When the content in steel (wt.%) Al> 0.015 (but with the recommended content of the remaining elements), 0.06, Mn> 0.30 and Ca> 0.005, as well as an increased content of S, P, Cr, Ni, Cu (respectively , more than 0.015, 0.020, 0.10, 0.1 and 0.15) insufficient plastic properties did not allow to obtain a wire rod with desired properties.

При получении же проката из стали, химический состав которой имел хотя бы один компонент с отличной (от заявляемой) величиной, отсортировка готового проката по недопустимым отклонениям от заданной нормы относительного сужения составляла не менее 0,5-1,1%, причем в ряде случаев предел прочности был выше требований.When receiving rolled steel, the chemical composition of which had at least one component with a different (from the declared) value, the sorting of finished rolled products by unacceptable deviations from the given norm of relative narrowing was at least 0.5-1.1%, and in some cases tensile strength was higher than requirements.

Сравнительные испытания стали 05 кп, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине от 4-6% готового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.Comparative tests of steel 05 kp, chosen as the closest analogue, led to sorting for the above reason from 4-6% of the finished product. Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to fulfill the goal and its advantage over a known object.

Внедрение предлагаемого изобретения при производстве высокопластичной низкоуглеродистой стали позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 3,0-5,0% за счет более высокой цены, которая устроит потребителя в связи с уменьшением у него себестоимости переработки данной катанки до 20%.The implementation of the invention in the production of high-ductility low-carbon steel will increase the profit from the sale of rolled products with improved consumer properties by at least 3.0-5.0% due to the higher price that will suit the consumer due to the reduction in the cost of processing this wire rod to twenty%.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Катанка из высокопластичной низкоуглеродистой стали диаметром 5,5 мм содержит (мас.%): С=0,045; Sr=0,005; Mn=0,27; S=0,008; P=0,013; Cr=0,03; Ni=0,04; Cu=0,04; Al=0,006; Са=0,00392, остальное - железо.A rod of high-ductility low-carbon steel with a diameter of 5.5 mm contains (wt.%): C = 0.045; Sr = 0.005; Mn = 0.27; S = 0.008; P = 0.013; Cr = 0.03; Ni = 0.04; Cu = 0.04; Al = 0.006; Ca = 0.00392, the rest is iron.

Claims

High-ductility low-carbon steel containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, copper and iron, characterized in that it additionally contains aluminum, calcium and nitrogen in the following ratio, wt.%:
carbon 0.01-0.06 manganese from 0.10 to less than 0.30 silicon less than 0.01 phosphorus no more than 0,020 sulfur from more than 0.003 to not more than 0.015 chromium no more than 0.10 nickel no more than 0.10 copper no more than 0,15 aluminum 0.005 - 0.015 calcium 0.0001-0.005 nitrogen no more than 0,008 iron rest