CS262385B1

CS262385B1 - Weldable construction manganese silicon steel for general and low temperature use in steel structures and engineering facilities

Info

Publication number: CS262385B1
Application number: CS871128A
Authority: CS
Inventors: Ervin Ing Mickerts; Boris Ing Idzikovsky; Miroslav Ing Krayzel; Jirina Ing Lapcikova; Karel Ing Matuska; Tomas Ing Teindl
Original assignee: Mickerts Ervin; Boris Ing Idzikovsky; Miroslav Ing Krayzel; Jirina Ing Lapcikova; Matuska Karel; Tomas Ing Teindl
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS112887A1

Abstract

Řešení se týká svařitelné konstrukční mangankřemíkové oceli o chemickém složení 0,05 až 0,12 % uhlíku, 0,9 až 1,6 % manganu, 0,6 áž 1,2 % křemíku, max. 0,010 % fosforu, max. 0,25 % mědi, max. 0,25 % chrómu, max. 0,20 % niklu, stopy až 0,015 % arsenu, stopy až 0,010 % antimonu, stopy až 0,010 % cínu, 0,000 1 až 0,003 % síry, stopy až 0,03 % niobu, stopy až 0,05 % vanadu, zbytek železo. Uváděná procenta jsou procenta hmotnosti.The solution relates to a weldable structural manganese-silicon steel with a chemical composition of 0.05 to 0.12% carbon, 0.9 to 1.6% manganese, 0.6 to 1.2% silicon, max. 0.010% phosphorus, max. 0.25% copper, max. 0.25% chromium, max. 0.20% nickel, traces of up to 0.015% arsenic, traces of up to 0.010% antimony, traces of up to 0.010% tin, 0.000 1 to 0.003% sulfur, traces of up to 0.03% niobium, traces of up to 0.05% vanadium, the rest iron. The percentages given are percentages by weight.

Description

Vynález se týká svařitelné konstrukční mangankřemíkové oceli pro všeobecné a nízkoteplotní použití v ocelových konstrukcích a strojírenských zařízeních.The invention relates to weldable structural manganese-silicon steel for general and low temperature applications in steel structures and mechanical engineering.

Pro prvky teploty do -50 svařovaných ocelových konstrukcí o tloušťkách od 12 mm výše pro provozní °C i níže se v současné době používají např. oceli o chemickém složení:For temperature elements up to -50 welded steel structures with thicknesses from 12 mm upwards for operating ° C and below, for example, steels with chemical composition are currently used:

uhlík carbon max. max. 0,20 0.20 % % hmotnosti weight mangan manganese max. max. 1,6 1.6 % % hmotnosti weight křemík silicon max. max. 0,60 0.60 % % hmotnosti weight fosfor phosphorus max. max. 0,035 % 0,035% hmotnosti weight síra sulfur max. max. 0,035 0,035 % % hmotnosti weight niob niob max. max. 0,05 0.05 % % hmotnosti weight

která je alternativně mikrolegována vanadem, titanem a to jednotlivě či v kombinaci.which is alternatively micro-alloyed with vanadium, titanium, individually or in combination.

Nevýhodou uvedených ocelí je to, že nezaručuji dostatečnou úroveň křehkolomových vlastností a tedy požadovanou bezpečnost, spolehlivost a životnost při použití konstrukci a zařízení v těchto podmínkách. V uvedené oblasti tlouštěch jsou výjimkami pouze dvě niobem mikrolegované oceli v pevnostním stupni 430 MPa a 510 MPa (meze skluzu 275 a 355 MPa>. Nevýhodou těchto ocelí je, že přisazovaný feroniob je poměrně velmi drahou surovinou. Řada ocelí pro nízkoteplotní použití ve stejném rozsahu provozních teplot je navíc legována přísadou 0,5 až 1,0 % niklu. Také jsou známy obdobné typy ocelí, které se však ve spodní části snížených zkušebních teplot vyznačuji poměrně nízkou úrovní zaručovaných hodnot vrubové houževnatosti, při použití 2 mm kruhového vrubu.The disadvantage of these steels is that they do not guarantee a sufficient level of brittle fracture properties and hence the required safety, reliability and durability when using structures and equipment under these conditions. In this thickness range, only two niobium microalloyed steels of 430 MPa and 510 MPa (slip limits of 275 and 355 MPa> are exceptions). In addition, similar types of steels are known which, however, exhibit a relatively low level of notched toughness values at the lower part of the reduced test temperatures, using a 2 mm circular notch.

Uvedené nevýhody odstraňuje svařitelná konstrukční mangankřemíkové ocel pro všeobecné a nízkoteplotní použití v ocelových konstrukcích a strojírenských zařízeních podle vynálezu. Podstatou vynálezu je to, že ocel obsahuje v množství podle hmotnosti 0,05 až 0,12 % uhlíku, 0,9 až 1,6 % manganu, 0,6 až 1,2 % křemíku, max. 0,010 % fosforu, max. 0,25 % mědi, max.These disadvantages are overcome by the weldable structural manganese-silicon steel for general and low temperature applications in the steel structures and mechanical engineering apparatuses of the present invention. It is an object of the invention that the steel contains, by weight, 0.05 to 0.12% carbon, 0.9 to 1.6% manganese, 0.6 to 1.2% silicon, max. 0.010% phosphorus, max. 0.25% copper, max.

0,25 % chrómu, max. 0,20 % niklu, stopy až 0,015 % arsenu, stopy až 0,010 % antimonu, stopy až 0,010 % cínu, 0,000 1 až 0,003 % síry, stopy až 0,03 % niobu, stopy až 0,05 % vanadu zbytek železo.0.25% chromium, max 0.20% nickel, traces up to 0.015% arsenic, traces up to 0.010% antimony, traces up to 0.010% tin, 0.000 1 to 0.003% sulfur, traces up to 0.03% niobium, traces up to 0 . 05% vanadium residue iron.

Výhodou oceli podle vynálezu je to, že se při obsahu křemíku do 1,20 % hmotnosti u ní dosahuje mimořádně nízkého obeahu síry od 0,000 1 do 0,003 % hmotnosti. Další výhodou je snížení celkového množství nekovových vměstků, mezi nimiž se nevyskytují tvárné sirnlkové vměstky. S tím souvisí další výhoda, spočívající v tom, že u tlustých plechů vyválcovaných z této oceli se dosahuje nižší anisotropie mechanických vlastností, zvláště vrubové houževnatosti ve směru podélném a příčném ve vztahu ke směru válcování ve srovnání se známými kontrukčními ocelemi s obvyklou úrovní čistoty. Také je výhodou to, že tlusté plechy v tloušťkách od 12 mm výše se vyznačují vyšší úrovní vnitřní homogenity při kontrole ultrazvukem. Další výhodou oceli je to, že vykazuje lepší metalurgickou svařitelnost, vyjádřenou hodnotou parametru svařitelnosti P_CM podle Ito a Bessyo nejvýše 0,27 a zvýšenou úroveň odolnosti proti lamelární praskavosti při svařování. Výhodou je i to, že tlusté plechy v tloušťkách od 12 mm výše vykazují pevnostní vlastnosti na úrovni pevnostních stupňů 430 MPa a 510 MPa a vrubovou houževnatost KCV při teplotě zkoušení -70 °C v podélném směru nejméně 27 J.cm . Jinou výhodou je také to, že i v případě použití přísady niobu v přibližně polovičním množství proti dosud používaným ocelím, případně malé přísady vanadu bud samotné nebo v kombinaci s niobem, je možno v důsledku účinků těchto přísad na rekrystalizační procesy při válcování tlustých plechů za tepla využít známých postupů řízeného válcování a ochlazování plechů po válcování k dalšímu zvyšování pevnostních vlastností i vrubové houževnatosti v závislosti na rozměrech výrobku. Rovněž je výhodou to, že spotřeba foreniobu se v porovnání s výrobou dosud známých ocelí sníží nejméně o polovinu. Současně z pohledu svařitelnosti se navržená ocel vyznačuje velmi nízkým koeficientem praskavosti (P_CM> max. 0,27. Další výhodou je, že ocel je velmi vhodná pro kontinuální lití v důsledku velmi nízkého obsahu síry.The advantage of the steel according to the invention is that, with a silicon content of up to 1.20% by weight, an extremely low sulfur circulation of from 0.0001 to 0.003% by weight is achieved. A further advantage is the reduction of the total amount of non-metallic inclusions between which there are no ductile sulfur inclusions. Another advantage is that the thick sheets rolled out of this steel have a lower anisotropy of mechanical properties, in particular notch toughness in the longitudinal and transverse directions relative to the rolling direction, compared to known structural steels of the usual purity level. It is also an advantage that thick sheets of thicknesses from 12 mm upwards are characterized by a higher level of internal homogeneity in the ultrasonic inspection. Another advantage of the steel is that it exhibits a better metallurgical weldability, expressed as a value of the weldability parameter P _CM according to Ito and Bessyo of at most 0.27, and an increased level of resistance to lamellar cracking in welding. It is also advantageous that thick sheets of thicknesses from 12 mm upwards exhibit strength properties at strength levels of 430 MPa and 510 MPa and notched toughness KCV at a test temperature of -70 ° C in the longitudinal direction of at least 27 J.cm. Another advantage is that even if the niobium additive is used in about half the amount of the steels used so far, or small vanadium additive either alone or in combination with niobium, the effect of these additives on recrystallization processes during hot rolling of hot plates is possible. utilize known processes of controlled rolling and cooling of sheets after rolling to further increase the strength properties and notch toughness depending on the dimensions of the product. It is also an advantage that foreniob consumption is reduced by at least half compared to the production of hitherto known steels. At the same time, in terms of weldability, the proposed steel is characterized by a very low cracking coefficient (P _CM > max. 0.27). Another advantage is that the steel is very suitable for continuous casting due to the very low sulfur content.

K bližšímu osvětlení podstaty vynálezu se uvádí'konkrétní přiklad výroby plechu o tlouštce 30 mm z oceli podle vynálezu a to vyválcováním obvyklým způsobem. Ocel měla chemické složení:In order to illustrate the invention in greater detail, a specific example of the production of a 30 mm sheet of steel according to the invention is made by rolling in the usual manner. Steel had chemical composition:

uhlík 0,10 % hmotnosti, mangan 1,45 % hmotnosti, křemík 1,10 % hmotnosti, fosfor 0,008 % hmotnosti, měd 0,07 % hmotnosti, chrom 0,16 % hmotnosti, nikl 0,09 % hmotnosti, arsen 0,007 ?. hmotnosti, antimon 0,006 % hmotnosti, cín 0,007 % hmotnosti, síra 0,002 % hmotnosti, niob a vanad byl obsažen zbytek železo.carbon 0.10% by weight, manganese 1.45% by weight, silicon 1.10% by weight, phosphorus 0.008% by weight, copper 0.07% by weight, chromium 0.16% by weight, nickel 0.09% by weight, arsenic 0.007? . weight, antimony 0.006%, tin 0.007%, sulfur 0.002%, niobium and vanadium contained the remainder iron.

Mez skluzu byla R_{pQ 2}= 358 MPa, pevnost v tahu R_m = 562 MPa. Hodnota vrubové houževnatosti KCV při teplotě zkoušeni -50 °C činila v podélném směru 68 J.cm^-2, ve směru příčném k ose válcování 47 J.cm^-2, při teplotě zkoušení -70 °C činila vrubová houževnatost KCV -2 -2 v podélném směru 49 J.cm , v příčném směru 33 J.cm . Celkový obsah kyslíku činí 9 ppm.The _{yield point} was _{RpQ 2} = 358 MPa, the tensile strength R _m = 562 MPa. Impact strength KCV at the test temperature was -50 ° C in the longitudinal direction 68 J.cm ^-2, in a direction transverse to the rolling axis 47 J.cm ^-2, at the test temperature was -70 ° C, notched impact strength KCV -2 -2 in the longitudinal direction 49 J.cm, in the transverse direction 33 J.cm. The total oxygen content is 9 ppm.

Při metalografickém hodnocení nebyly zjištěny protáhlé tvárné sirníkové vměstky, nýbrž pouze vměstky globulárního tvaru. Při prověřování homogenity plechu ultrazvukem byl zjištěn stupeň 1 dle SEL 072/77 a maximální velikost náhradní ekvivalentní vady 0 4 mm. Zkouškou tahem na tyčích ve směru tlouštky plechu podle ISO 391 byl zjištěn stupeň odolnosti proti lamelární praskavosti Z 66,8 %.The metallographic evaluation did not reveal elongated ductile sulphide inclusions, but only inclusions of a globular shape. The ultrasonic homogeneity of the sheet was checked according to SEL 072/77 and the maximum equivalent defect size was 4 mm. The tensile test in the direction of the sheet thickness in accordance with ISO 391 revealed a degree of resistance to lamellar cracking of 66.8%.

Ocel podle vynálezu je vhodná pro tlusté plechy v tlouštkách od 12 mm a další hutní sortiment výrobků na svařované konstrukce pro všeobecné použití i pro konstrukce a zařízení pro nízké provozní teploty do -70 °C včetně tlakových nádob ke skladováni zkapalněných plynů při pevnostní úrovni 500 MPa.The steel according to the invention is suitable for thick sheets in thicknesses from 12 mm and other metallurgical assortment of products for welded structures for general use as well as for structures and equipment for low operating temperatures up to -70 ° C including pressure vessels for liquefied gas storage at strength 500 MPa .

Claims

Weldable structural manganese silicon steel for general and low temperature applications in steel structures and machinery, characterized in that it contains by weight 0,05 to 0,12% carbon, 0,9 to 1,6% manganese, 0,6 to 1 , 2% silicon, up to 0.010% phosphorus, up to 0.25% copper, up to 0.25% chromium, up to 0.20% nickel, up to 0.015% arsenic, up to 0.010% antimony, up to 0.010 % tin, 0.000 1 to 0.003% sulfur, traces up to 0.03% niobium, traces up to 0.05% vanadium iron rest.