RU2808637C1 - METHOD FOR PRODUCING ROLLED SHEETS 8-50 mm THICK FROM COLD-RESISTANT HIGH-STRENGTH HIGH-RIGID STEEL - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING ROLLED SHEETS 8-50 mm THICK FROM COLD-RESISTANT HIGH-STRENGTH HIGH-RIGID STEEL Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808637C1 RU2808637C1 RU2023113328A RU2023113328A RU2808637C1 RU 2808637 C1 RU2808637 C1 RU 2808637C1 RU 2023113328 A RU2023113328 A RU 2023113328A RU 2023113328 A RU2023113328 A RU 2023113328A RU 2808637 C1 RU2808637 C1 RU 2808637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- strength
- carried out
- rolled
- max
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 8
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010955 niobium Substances 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
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 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 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного листового проката толщиной 8-50 мм с твердостью 425-475 HBW, предназначенного для изготовления дорожно-строительной, карьерной, сельскохозяйственной и горно-шахтной техники, в частности, ковшей, лопат, самосвальных полуприцепов, мусоровозов, асфальтосмесителей, бетономешалок, футеровок приемных и дозирующих бункеров, конвейеров и др. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of hot-rolled sheet metal 8-50 mm thick with a hardness of 425-475 HBW, intended for the manufacture of road construction, quarry, agricultural and mining equipment, in particular, buckets, shovels, dump semi-trailers , garbage trucks, asphalt mixers, concrete mixers, linings of receiving and dosing bins, conveyors, etc.
Известен способ производства горячекатаного плоского проката, преимущественно с содержанием углерода 0,17-0,20% и толщиной полосы 3-8 мм, включающий горячую прокатку металла на широкополосном стане, причем в чистовой группе стана температуру полосы в конце прокатки поддерживают в диапазоне 870-900°С, далее осуществляют дифференцированное охлаждение полосы водой на отводящем рольганге, смотку полосы в рулон при температуре 600-630°С с последующим роспуском горячекатаной полосы (пат. РФ №2289485, МПК В21В 1/26).There is a known method for the production of hot-rolled flat products, mainly with a carbon content of 0.17-0.20% and a strip thickness of 3-8 mm, including hot rolling of metal on a wide-strip mill, and in the finishing group of the mill, the temperature of the strip at the end of rolling is maintained in the range of 870- 900°C, then differentiated cooling of the strip with water is carried out on the outlet roller table, winding the strip into a roll at a temperature of 600-630°C, followed by dissolving the hot-rolled strip (RF patent No. 2289485, MPK V21V 1/26).
Недостатком способа является низкий комплекс механических свойств изготавливаемого горячекатаного проката. Кроме того, в известном способе рассматривается небольшой диапазон толщины листов (3-8 мм), что не позволяет использовать данный способ для производства проката толщиной от 8 до 50 мм.The disadvantage of this method is the low complex of mechanical properties of the hot-rolled steel produced. In addition, the known method considers a small range of sheet thickness (3-8 mm), which does not allow the use of this method for the production of rolled products with a thickness of 8 to 50 mm.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является высокопрочная высокотвердая сталь и способ производства листов из нее, включающий непрерывную разливку стали в слябы, их нагрев, многопроходную горячую прокатку на листы, закалку и отпуск листов. Причем осуществляют непрерывную разливку стали, содержащей, мас.%: 0,25-0,40 С, 0,10-0,70 Si, 0,65-1,80 Mn, 0,35-1,20 Cr, 2,50-3,50 Ni, 0,15-0,70 Mo, 0,001-0,10 V, 0,005-0,10 Al, 0,001-0,008 N, 0,01-0,30 Cu, 0,001-0,030 Nb, 0,001-0,005 Ti, 0,001-0,005 В, не более 0,008 S, не более 0,015 P, остальное Fe. Далее стальные заготовки нагревают до температуры горячей деформации, прокатывают и закаливают в интервале температур 800-1000°С, после чего проводят отпуск в интервале температур 150-300°С.(пат. РФ №2654093, МПК С22С 38/58, С22С 38/54).The closest analogue to the claimed invention is high-strength, high-hardness steel and a method for producing sheets from it, including continuous casting of steel into slabs, heating them, multi-pass hot rolling into sheets, hardening and tempering of sheets. Moreover, continuous casting of steel is carried out containing, wt.%: 0.25-0.40 C, 0.10-0.70 Si, 0.65-1.80 Mn, 0.35-1.20 Cr, 2, 50-3.50 Ni, 0.15-0.70 Mo, 0.001-0.10 V, 0.005-0.10 Al, 0.001-0.008 N, 0.01-0.30 Cu, 0.001-0.030 Nb, 0.001 -0.005 Ti, 0.001-0.005 V, no more than 0.008 S, no more than 0.015 P, the rest Fe. Next, the steel billets are heated to the temperature of hot deformation, rolled and hardened in the temperature range of 800-1000°C, after which tempering is carried out in the temperature range of 150-300°C. (RF patent No. 2654093, MPK S22S 38/58, S22S 38/ 54).
Недостаток известного изобретения состоит в том, что сочетание высокой прочности и пластичности, характерное для указанного сплава, является результатом его состава, который включает значительное количество дорогостоящих элементов (хром, никель, ванадий). Это приводит к увеличению себестоимости продукции. Кроме того, известный способ включает операцию отпуска, что дополнительно увеличивает время и трудозатраты на производство листовой стали.The disadvantage of the known invention is that the combination of high strength and ductility, characteristic of this alloy, is the result of its composition, which includes a significant amount of expensive elements (chromium, nickel, vanadium). This leads to an increase in production costs. In addition, the known method includes a tempering operation, which further increases the time and labor costs for the production of sheet steel.
Техническая проблема заключается в получении качественного листового проката с высокими прочностными свойствами и твердостью при сохранении достаточной пластичности и ударной вязкости при температуре до минус 40°С.The technical problem is to obtain high-quality rolled sheets with high strength properties and hardness while maintaining sufficient ductility and toughness at temperatures down to minus 40°C.
Технический результат заключается в получении листового проката толщиной 8-50 мм с гарантированным комплексом свойств: твердость 425-475 HBW; условный предел текучести не менее 1100 Н/мм2; временное сопротивление не менее 1400 Н/мм2; относительное удлинение не менее 12%; ударная вязкость при минус 40°С не менее 30,0 Дж/см2.The technical result consists in obtaining sheet metal 8-50 mm thick with a guaranteed set of properties: hardness 425-475 HBW; conditional yield strength not less than 1100 N/mm 2 ; temporary resistance not less than 1400 N/mm 2 ; relative elongation of at least 12%; Impact strength at minus 40°C is not less than 30.0 J/ cm2 .
Поставленная проблема решается тем, что в способе производства листового проката толщиной 8-50 мм из хладостойкой высокопрочной высокотвердой стали, включающем непрерывную разливку стали в слябы, их нагрев, многопроходную горячую прокатку листов, закалку водой, отличающийся тем, что осуществляют непрерывную разливку стали, содержащей, мас.%:The problem posed is solved by the fact that in the method of producing rolled sheets 8-50 mm thick from cold-resistant high-strength high-hard steel, including continuous casting of steel into slabs, their heating, multi-pass hot rolling of sheets, water quenching, characterized in that continuous casting of steel containing , wt.%:
причем химический состав стали подбирают в зависимости от толщины проката и углеродного эквивалента, при этом температуру конца чистовой прокатки выбирают в пределах 860-940°С, после горячей прокатки проводят закалку водой в интервале температур 850-950°С.Moreover, the chemical composition of the steel is selected depending on the thickness of the rolled product and the carbon equivalent, while the temperature of the end of finishing rolling is selected in the range of 860-940°C, after hot rolling, quenching with water is carried out in the temperature range of 850-950°C.
Причем при толщине проката 8-20 мм величина углеродного эквивалента составляет не более 0,45%; при толщине проката 20,1-40 мм - не более 0,60%, а при толщине проката 40,1-50 мм величина углеродного эквивалента составляет не более 0,70%.Moreover, with a rolled product thickness of 8-20 mm, the carbon equivalent value is no more than 0.45%; with a rolled product thickness of 20.1-40 mm - no more than 0.60%, and with a rolled product thickness of 40.1-50 mm, the carbon equivalent value is no more than 0.70%.
Величину углеродного эквивалента рассчитывают по формуле: Cэкв=[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5, где:The carbon equivalent value is calculated using the formula: C eq =[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5, where:
Сэкв - углеродный эквивалент, %; Ceq - carbon equivalent, %;
С, Mn, Ni, Cu, Cr, Mo, V - массовые доли углерода, марганца, никеля, меди, хрома, молибдена, ванадия, %.C, Mn, Ni, Cu, Cr, Mo, V - mass fractions of carbon, manganese, nickel, copper, chromium, molybdenum, vanadium, %.
Необходимость нормирования углеродного эквивалента путем регламентации содержания легирующих элементов в заданных пределах обусловлена обеспечением свариваемости и прокаливаемости. Если углеродный эквивалент будет превышать заявляемые значения, это приведет к ухудшению свариваемости, ухудшит технологический процесс, а также увеличит себестоимость продукции.The need to standardize the carbon equivalent by regulating the content of alloying elements within specified limits is due to ensuring weldability and hardenability. If the carbon equivalent exceeds the declared values, this will lead to deterioration in weldability, deteriorate the technological process, and also increase the cost of production.
На механические и эксплуатационные свойства высокопрочной высокотвердой листовой стали влияют химический состав, а также температурно-деформационные режимы обработки. В процессе проведения экспериментальных исследований и разработки заявляемого изобретения осуществляли варьирование химического состава и режимов термообработки, добиваясь стабильного получения высоких прочностных характеристик листов при сохранении достаточных показателей пластичности и вязкости.The mechanical and operational properties of high-strength, high-hardness sheet steel are influenced by the chemical composition, as well as temperature-strain processing conditions. In the process of conducting experimental research and development of the claimed invention, the chemical composition and heat treatment modes were varied, achieving stable high strength characteristics of the sheets while maintaining sufficient ductility and toughness.
Содержание углерода в стали не должно превышать 0,24% для обеспечения высоких показателей пластичности, низкотемпературной ударной вязкости, снижения хрупкости и исключения вероятности образования холодных трещин. В то же время при концентрации углерода менее 0,17% не достигается требуемая прочность и твердость стали.The carbon content in steel should not exceed 0.24% to ensure high ductility, low-temperature toughness, reduce brittleness and eliminate the likelihood of cold cracks. At the same time, with a carbon concentration of less than 0.17%, the required strength and hardness of steel is not achieved.
Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств проката. При содержании марганца менее 0,95% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания марганца более 1,50% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность.Manganese ensures that the specified mechanical properties of rolled products are obtained. When the manganese content is less than 0.95%, the strength of steel is below acceptable. An increase in manganese content of more than 1.50% excessively strengthens the steel and impairs its ductility.
Кремний в стали применен как раскислитель и легирующий элемент. При содержании кремния в стали менее 0,20% не достигается необходимая ее прочность, а при содержании более 0,40% резко снижается пластичность, имеет место охрупчивание стали.Silicon in steel is used as a deoxidizing agent and an alloying element. When the silicon content in steel is less than 0.20%, the required strength is not achieved, and when the content is more than 0.40%, the ductility sharply decreases and embrittlement of the steel occurs.
Легирование никелем в количестве 0,4-1,0% обеспечивает повышение пластичности и вязкости стали. Влияние никеля объясняется ослаблением им углеродно-азотной блокировки дислокаций и уменьшением полей внутренних напряжений, а также увеличением подвижности дислокаций.Alloying with nickel in an amount of 0.4-1.0% ensures an increase in the ductility and toughness of steel. The influence of nickel is explained by its weakening of carbon-nitrogen blocking of dislocations and a decrease in internal stress fields, as well as an increase in dislocation mobility.
Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. Так при содержании алюминия менее 0,02% его воздействие проявляется незначительно, сталь имеет низкие механические свойства (снижается пластичность). Увеличение содержания алюминия более 0,055% приводит к повышенному содержанию неметаллических включений, что негативно сказывается на качестве стали.Aluminum is a deoxidizing and modifying element. So, with an aluminum content of less than 0.02%, its effect is insignificant; steel has low mechanical properties (ductility decreases). An increase in aluminum content of more than 0.055% leads to an increased content of non-metallic inclusions, which negatively affects the quality of steel.
Молибден существенно увеличивает прокаливаемость стали за счет эффективного торможения диффузионных процессов. Вместе с тем молибден измельчает зерно стали, повышает прочность стали при высоких температурах. Молибден в заявляемом количестве применен как микролегирующий элемент для получения необходимых прочностных свойств и повышения вязкости при отрицательных температурах. Увеличение его содержания более 0,30% ухудшает свариваемость и пластичность закаленной стали.Molybdenum significantly increases the hardenability of steel due to the effective inhibition of diffusion processes. At the same time, molybdenum refines the steel grain and increases the strength of steel at high temperatures. Molybdenum in the claimed quantity is used as a micro-alloying element to obtain the necessary strength properties and increase toughness at low temperatures. An increase in its content by more than 0.30% impairs the weldability and ductility of hardened steel.
Для повышения прочности и хладостойкости стали широко применяют микролегирование карбонитридообразующими элементами. С этой целью используют ванадий, ниобий и титан. Образование повышенного количества карбидной и карбонитридной фаз препятствует росту зерна при нагреве перед прокаткой, обусловливают дисперсионное упрочнение, измельчение зерна аустенита и действительного зерна стали. Оптимальной для устранения эффекта охрупчивания границ зерен является концентрация ванадия не более 0,015%, ниобия - не более 0,01%, титана - от 0,01- 0,03%.To increase the strength and cold resistance of steel, microalloying with carbonitride-forming elements is widely used. Vanadium, niobium and titanium are used for this purpose. The formation of an increased amount of carbide and carbonitride phases prevents grain growth during heating before rolling, causing dispersion strengthening, refinement of the austenite grain and the actual steel grain. The optimal concentration for eliminating the effect of embrittlement of grain boundaries is a concentration of vanadium of no more than 0.015%, niobium - no more than 0.01%, titanium - from 0.01-0.03%.
Медь улучшает коррозионные свойства, входит в состав твердого раствора аустенита и понижает температуру начала его распада. Содержание меди больше 0,1% экономически нецелесообразно.Copper improves corrosion properties, is part of the austenite solid solution and lowers the temperature at which it begins to decompose. A copper content of more than 0.1% is not economically feasible.
Хром повышает способность стали к термическому упрочнению, а также повышает прокаливаемость и сопротивление абразивному износу. Содержание хрома менее 0,03% недостаточно для достижения требуемого комплекса механических свойств, а повышение содержания хрома более 0,6% побуждает примеси сегрегировать к границам зерен, что может вызвать отпускную хрупкость.Chromium increases the ability of steel to be thermally hardened, and also increases hardenability and resistance to abrasive wear. A chromium content of less than 0.03% is insufficient to achieve the required set of mechanical properties, and an increase in chromium content of more than 0.6% encourages impurities to segregate to the grain boundaries, which can cause temper brittleness.
Для экономии дефицитных легирующих элементов и обеспечения прокаливаемости сталь легируют бором. Фактическое содержание бора в высокопрочных сталях обычно не превышает 0,002-0,005%). При содержании в стали азота и отсутствии других нитридообразующих элементов образуется нитрид бора BN, который снижает положительное влияние на прокаливаемость микродобавок бора, но повышает ударную вязкость стали. Выделение боридов и карбоборидов по границам исходного зерна аустенита способствует его измельчению. Для получения максимального влияния на закаливаемость желательна концентрация бора не менее 0,001%.To save scarce alloying elements and ensure hardenability, steel is alloyed with boron. The actual boron content in high-strength steels usually does not exceed 0.002-0.005%). When the steel contains nitrogen and the absence of other nitride-forming elements, boron nitride BN is formed, which reduces the positive effect of boron microadditives on the hardenability, but increases the impact strength of steel. The release of borides and carboborides along the boundaries of the initial austenite grain contributes to its refinement. To obtain the maximum effect on hardenability, a boron concentration of at least 0.001% is desirable.
Азот является карбонитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако повышение концентрации азота свыше 0,007% приводит к снижению вязкостных свойств при отрицательных температурах, что недопустимо.Nitrogen is a carbonitride-forming element that strengthens steel. However, an increase in nitrogen concentration above 0.007% leads to a decrease in viscosity properties at negative temperatures, which is unacceptable.
Повышение степени чистоты стали по примесям (сера и фосфор), неметаллическим включениям, дисперсности и однородности структуры позволяют получать максимально высокий уровень пластичности и низкотемпературной ударной вязкости стали. Растворяясь в феррите, фосфор искажает кристаллическую решетку твердого раствора, снижая вязкость стали. Охрупчивающее влияние фосфора усиливается при обогащении им межзеренных границ благодаря развитию ликвационных процессов.Increasing the degree of steel purity in terms of impurities (sulfur and phosphorus), non-metallic inclusions, dispersion and uniformity of the structure makes it possible to obtain the highest level of ductility and low-temperature impact toughness of steel. Dissolving in ferrite, phosphorus distorts the crystal lattice of the solid solution, reducing the viscosity of steel. The embrittling effect of phosphorus increases when intergranular boundaries are enriched with it due to the development of segregation processes.
В отличие от фосфора сера практически не растворяется в феррите и присутствует в стали в виде сульфидов. В процессе прокатки сульфидные включения деформируются и вытягиваются в строчки по направлению прокатки. При этом сернистые включения в виде строчек приводят к ослаблению границ зерен и затрудняют пластическую деформацию.Unlike phosphorus, sulfur is practically insoluble in ferrite and is present in steel in the form of sulfides. During the rolling process, sulfide inclusions are deformed and stretched into lines in the rolling direction. In this case, sulfur inclusions in the form of lines lead to weakening of grain boundaries and impede plastic deformation.
Таким образом, гарантированная прочность в сочетании с хладостойкостью достигается умеренным легированием стали никелем, марганцем, хромом, молибденом и введением микролегирующих добавок титана, ниобия, ванадия и бора, обеспечивающих мелкозернистость стали при термической обработке по рациональному режиму. Кроме того, содержание легирующих элементов в заявляемом диапазоне необходимо и достаточно для обеспечения свариваемости и прокаливаемости на всю толщину проката.Thus, guaranteed strength in combination with cold resistance is achieved by moderate alloying of steel with nickel, manganese, chromium, molybdenum and the introduction of micro-alloying additives of titanium, niobium, vanadium and boron, ensuring fine-grained steel during heat treatment according to a rational regime. In addition, the content of alloying elements in the claimed range is necessary and sufficient to ensure weldability and hardenability over the entire thickness of the rolled product.
После выплавки стали проводят многопроходную горячую прокатку листов, причем температуру конца чистовой прокатки устанавливают 860-940°С. Для обеспечения однородности фазового состава стали за счет окончания пластической деформации всех участков листа в нижней части аустенитной области, чистовую стадию горячей прокатки заканчивают при температуре не менее 860°С. При температуре более 940°С не обеспечивается требуемый уровень пределов текучести и прочности.After steel smelting, multi-pass hot rolling of the sheets is carried out, and the temperature at the end of finishing rolling is set at 860-940°C. To ensure uniformity of the phase composition of the steel due to the completion of plastic deformation of all sections of the sheet in the lower part of the austenitic region, the finishing stage of hot rolling is completed at a temperature of at least 860°C. At temperatures above 940°C, the required level of yield strength and strength is not provided.
Закалка горячекатаных листов регламентирована интервалом температур 850-950°С. Температура закалки выше 950°С приводит к недопустимому снижению ударной вязкости стали. Снижение этой температуры менее 850°С не обеспечивает стабильного получения механических свойств, что снижает выход годного.Hardening of hot-rolled sheets is regulated by the temperature range of 850-950°C. Quenching temperatures above 950°C lead to an unacceptable reduction in the impact strength of steel. Reducing this temperature to less than 850°C does not ensure stable obtaining of mechanical properties, which reduces the yield.
Механические свойства (табл. 1) данной стали обеспечивают высокую устойчивость к абразивному износу и ударную вязкость, позволяют увеличить срок службы изделий из данного металлопроката по сравнению с традиционно применяемыми материалами. Это будет способствовать значительному увеличению межремонтных периодов эксплуатации и снижению простоев оборудования, и получению конкретной экономии, в первую очередь для российских предприятий, поскольку эта продукция является импортозамещающей.The mechanical properties (Table 1) of this steel provide high resistance to abrasive wear and impact strength, and make it possible to increase the service life of products made from this rolled metal compared to traditionally used materials. This will contribute to a significant increase in service life between repairs and a reduction in equipment downtime, and will result in specific savings, primarily for Russian enterprises, since these products are import-substituting.
Пример осуществления способаAn example of the method
Выплавку стали выбранных систем легирования осуществляли с использованием вакуумной индукционной печи ZG-0.06L. В качестве исходной металлошихты использовалось технически чистое железо (Армко-железо). Для обеспечения требуемого химического состава в расплав вводились легирующие добавки в виде ферросплавов или чистых металлов (табл. 2-4) с учетом толщины и величины углеродного эквивалента.Steel smelting of the selected alloying systems was carried out using a ZG-0.06L vacuum induction furnace. Commercially pure iron (Armco iron) was used as the initial metal charge. To ensure the required chemical composition, alloying additives in the form of ferroalloys or pure metals were introduced into the melt (Table 2-4), taking into account the thickness and carbon equivalent value.
Нагрев заготовок под прокатку производился в электрической камерной печи с выкатным подом ПВП-300. Температура нагрева металла под прокатку составляла 1200°С.The billets were heated for rolling in an electric chamber furnace with a PVP-300 bogie hearth. The heating temperature of the metal for rolling was 1200°C.
Обжатие слитков проводили с применением гидравлического пресса (черновая стадия) и одноклетьевого реверсивного стана горячей прокатки 500 ДУО (чистовая стадия). Температура конца чистовой стадии прокатки варьировалась в диапазоне от 860-940°С. Полученные листы охлаждали на воздухе.The compression of the ingots was carried out using a hydraulic press (roughing stage) and a single-stand reversible hot rolling mill 500 DUO (finishing stage). The temperature at the end of the finishing stage of rolling varied in the range from 860-940°C. The resulting sheets were cooled in air.
Термическую обработку (дополнительный нагрев под закалку) проката осуществляли в электрической камерной печи по режимам закалки от температур 850-950°С (табл. 5-7).Heat treatment (additional heating for hardening) of rolled products was carried out in an electric chamber furnace according to hardening modes from temperatures of 850-950°C (Table 5-7).
Для сравнения получаемых механических свойств термическую обработку для образцов 1 и 6 проводили по режимам, выходящими за заявляемые пределы.To compare the resulting mechanical properties, heat treatment for samples 1 and 6 was carried out in modes that went beyond the stated limits.
Результаты анализа полученных микроструктур образцов (№2-5) показали, что требуемый комплекс свойств достигается после закалки в воду преимущественно за счет формирования мелкодисперсного реечного мартенсита (ширина реек α-фазы составляет 0,1-0,5 мкм, длина 2-3 мкм, рейки фрагментированы) с небольшими прослойками остаточного аустенита до 1%, высокотемпературного мартенсита и мелкодисперсных частиц карбидной фазы (цементита).The results of the analysis of the obtained microstructures of samples (No. 2-5) showed that the required set of properties is achieved after quenching in water mainly due to the formation of finely dispersed lath martensite (the width of the α-phase laths is 0.1-0.5 µm, the length is 2-3 µm , laths are fragmented) with small layers of retained austenite up to 1%, high-temperature martensite and fine particles of the carbide phase (cementite).
Наличие в α-фазе стали после закалки смеси различных структурных составляющих мартенсита, отличающихся амплитудами напряжения сдвига, обусловливает отсутствие закалочных трещин в ее структуре. Кроме того, протекание в процессе охлаждения при закалке самоотпуска кристаллов мартенсита также способствует получению высоких значений ударной вязкости при температуре испытания минус 40°С.The presence in the α-phase of steel after quenching of a mixture of various structural components of martensite, differing in shear stress amplitudes, determines the absence of quenching cracks in its structure. In addition, the self-tempering of martensite crystals during the cooling process during quenching also contributes to obtaining high values of impact strength at a test temperature of minus 40°C.
С повышением температуры нагрева под закалку более 950°С наблюдается рост аустенитного зерна, протяженность реек достигает 30 мкм, что обуславливает снижение значений ударной вязкости образцов при температуре испытания минус 40°С.With an increase in the heating temperature for hardening to more than 950°C, growth of the austenite grain is observed, the length of the laths reaches 30 μm, which causes a decrease in the impact strength of the samples at a test temperature of minus 40°C.
Далее из полученных раскатов изготавливались образцы для проведения механических испытаний на растяжение, твердость и ударный изгиб (табл. 8-10).Next, samples were made from the resulting rolls for mechanical testing for tensile, hardness and impact bending (Table 8-10).
Механические свойства определяли по стандартным методикам:Mechanical properties were determined using standard methods:
- испытания на растяжение проводили по ГОСТ 1497-84;- tensile tests were carried out according to GOST 1497-84;
- испытания на ударный изгиб проводили в соответствии с ГОСТ 9454-78 на образцах с V-образным надрезом при температуре -40°С;- impact bending tests were carried out in accordance with GOST 9454-78 on samples with a V-shaped notch at a temperature of -40°C;
- испытание на твердость по Бринеллю проводили в соответствии с ГОСТ 9012-59.- Brinell hardness testing was carried out in accordance with GOST 9012-59.
Результаты испытаний, представленные в таблицах 8-10 показали, что в листовом прокате толщиной от 8,0 до 50,0 мм, полученном по предложенному способу (опыты № 2-5), достигается сочетание необходимых прочностных, пластических и вязкостных свойств при одновременном соответствии требованиям к углеродному эквиваленту. В случаях отклонений от заявленных параметров (опыты № 1 и 6), а также при использовании способа-прототипа либо не обеспечивается заявленный комплекс механических свойств, либо показатель углеродного эквивалента не соответствует заданным требованиям.The test results presented in tables 8-10 showed that in rolled sheets with a thickness from 8.0 to 50.0 mm, obtained using the proposed method (experiments No. 2-5), a combination of the required strength, plastic and viscosity properties is achieved while simultaneously meeting carbon equivalent requirements. In cases of deviations from the declared parameters (experiments No. 1 and 6), as well as when using the prototype method, either the declared set of mechanical properties is not provided, or the carbon equivalent indicator does not meet the specified requirements.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение высокого комплекса механических характеристик листового проката толщиной 8,0-50,0 мм, в том числе: предел текучести не менее 1100 Н/мм2, временное сопротивление разрыву не менее 1400 Н/мм2; относительное удлинение не менее 12%; твердость по Бринеллю не менее 425-475 HBW, работа удара KCV-40 не менее 30 Дж/см2 при одновременном соответствии углеродному эквиваленту для различных вариантов толщин.Thus, the claimed invention ensures the achievement of a high complex of mechanical characteristics of rolled sheets with a thickness of 8.0-50.0 mm, including: yield strength of at least 1100 N/mm 2 , temporary tensile strength of at least 1400 N/mm 2 ; relative elongation of at least 12%; Brinell hardness not less than 425-475 HBW, impact work KCV -40 not less than 30 J/cm 2 while simultaneously meeting the carbon equivalent for various thickness options.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808637C1 true RU2808637C1 (en) | 2023-11-30 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2840370C1 (en) * | 2024-10-29 | 2025-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Method for production of hot-rolled sheet from sparingly alloyed cold-resistant steel with strength level of not less than 950 mpa |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6042952A (en) * | 1996-03-15 | 2000-03-28 | Kawasaki Steel Corporation | Extremely-thin steel sheets and method of producing the same |
| RU2477323C1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Manufacturing method of rolled low-alloy plate |
| RU2654093C2 (en) * | 2016-05-23 | 2018-05-16 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | High-strength, high-hardness steel and production of sheets therefrom |
| RU2765046C1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-01-25 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for production of high-strength wear-resistant rolled metal |
| RU2765047C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-01-25 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | METHOD FOR PRODUCING SHEETS WITH THICKNESS OF 2-20 mm OF HIGH-STRENGTH WEAR-RESISTANT STEEL (OPTIONS) |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6042952A (en) * | 1996-03-15 | 2000-03-28 | Kawasaki Steel Corporation | Extremely-thin steel sheets and method of producing the same |
| RU2477323C1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Manufacturing method of rolled low-alloy plate |
| RU2654093C2 (en) * | 2016-05-23 | 2018-05-16 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | High-strength, high-hardness steel and production of sheets therefrom |
| RU2765046C1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-01-25 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for production of high-strength wear-resistant rolled metal |
| RU2765047C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-01-25 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | METHOD FOR PRODUCING SHEETS WITH THICKNESS OF 2-20 mm OF HIGH-STRENGTH WEAR-RESISTANT STEEL (OPTIONS) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2840370C1 (en) * | 2024-10-29 | 2025-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Method for production of hot-rolled sheet from sparingly alloyed cold-resistant steel with strength level of not less than 950 mpa |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI412609B (en) | High strength steel sheet and method for manufacturing the same | |
| CN105008570B (en) | Heavy wall high tenacity high-tensile steel and its manufacture method | |
| KR101388334B1 (en) | High tensile steel products excellent in the resistance to delayed fracture and process for production of the same | |
| CA3135141A1 (en) | High-hardness steel product and method of manufacturing the same | |
| EP1375694B1 (en) | Hot-rolled steel strip and method for manufacturing the same | |
| MXPA97008775A (en) | Process to produce steel pipe without seams of great strength having excellent resistance to the fissure by tensions by sulf | |
| RU2691809C1 (en) | Method for production of heavy-duty high-strength wear-resistant rolled stock (versions) | |
| US12473608B2 (en) | Steel composition in accordance with API 5L PSL-2 specification for X-65 grade having enhanced hydrogen induced cracking (HIC) resistance, and method of manufacturing the steel thereof | |
| RU2241769C1 (en) | Method for production of candies from low-alloy steel | |
| JP2005240135A (en) | Method for producing wear-resistant steel excellent in bending workability and wear-resistant steel | |
| RU2737690C1 (en) | Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures | |
| RU2696186C2 (en) | Method of producing sheet rolled products from low-alloy pipe steel | |
| RU2709071C1 (en) | Method for production of thick-rolled steel with increased deformation capacity (versions) | |
| EP4640903A1 (en) | Steel plate having high strength and excellent low-temperature impact toughness and method for manufacturing same | |
| RU2808637C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING ROLLED SHEETS 8-50 mm THICK FROM COLD-RESISTANT HIGH-STRENGTH HIGH-RIGID STEEL | |
| RU2530078C1 (en) | Production of thick-sheet rolled stock for ship building | |
| CN114790530B (en) | High-plasticity ultrahigh-strength steel plate and manufacturing method thereof | |
| JPH0425343B2 (en) | ||
| RU2745831C1 (en) | Method for producing high-strength thick-steel steel rolling on a reversing mill | |
| RU2726056C1 (en) | Rolled sheet made from high-strength steel | |
| RU2652281C1 (en) | Method of production of hot-rolled sheets from high-strength steel | |
| RU2695719C1 (en) | Method of producing reinforcement steel | |
| RU2809017C1 (en) | Method for producing cold-resistant sheet metal with hardness of 450-570 hbw | |
| RU2840370C1 (en) | Method for production of hot-rolled sheet from sparingly alloyed cold-resistant steel with strength level of not less than 950 mpa | |
| RU2806645C1 (en) | Method for production of high-strength cold-resistant sheet metal |