SU1138426A1 - Сплав дл микролегировани стали - Google Patents

Abstract

СПЛАВ ДЛЯ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащий ниобий, кремний и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени усвоени  ниоби  и прочности стали, он дополнительно содержит медь, кальций , алюминий, иттрий и азот при следующем соотношении компонентов, мае.%: 12-30 Ниобий 5-40 Кремний 0,01-10,0 Медь 0,5-10,0 Кальций 0,5-35,0 Алюминий 0,01-5,0 Иттрий § 0,001-1,0 Азот Железо Остальное (Л

Description

Изобретение относитс  к производ ству стали и ферросплавов, в частности к легированию конструкционных сталей ниобием. Известен сплав дл  легировани  l содержащий, мае.%: Ниобий30-50 Марганец20-30 Кремний 10 Алюминий 5 Титан 5 ЖелезоОстальное Сплав пригоден дл  ковшевого легировани , но высокое содержание Nb влечет к неравномерному распреде лению его в массе металла и к неста бильному усвоению ниоби . Известен также сплав дл  легировани  С2 J содержащий, мас.%: Ниобий40-60 Никель5-20 Железо5-10 ХромОстальное Недостатки сплава: нестабильное распределение в массе металла при микролегировании и высока  температура плавлени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  сплав з мае. %:.. содержащий. Ниобий Кремний Железо Остальное Значительные пределы изменени  содержани  ниоби  и кремни  в извес ном сплаве существенно вли ют на из менение температуры его плавлени . Сплав не гарантирует низкой темпера туры плавлени  во всем предлагаемом интервале соотношений Nb и Si. При максимальных содержани х Nb и минимальных Si легирование стали извест ным сплавом в ковше затруднено ввид высокой температуры его плавлени  ( ). Легирование же стали в печи ведет-К большим потер м ниоб св занным с его .угаром. Отрицательн сказываетс  на качестве стали ее пе регрев перед выпуском дл  более пол ного растворени  сплавов при ковшевом легировании (больша  газонасыщ ность, увеличение неметаллических включений и т.д.). Кроме того, известный сплав не дает стабильного у воени  ниоби  сталью, и при максим ных содержани х в сплаве ниоби  и м нимальных кремни  наблюдаетс  значительна  сегрегаци  ниоби  в массе слитка. Усвоение ниоби  сталью колеблетс  в пределах 65-70%. Эти недостатки сплава отрицательно сказываютс  на прочностных характеристиках стали. С другой стороны, максимальные содержани  кремни  в сплаве сужают область применени  ввиду возможности превышени  пределов по кремнию на многих марках стали. Целью изобретени   вл етс  повышение степени усвоени  ниоби  и прочности стали. Поставленна  цель достигаетс  тем, что сплав дл  легировани  стали , содержащий ниобий, кремний и железо, дополнительно содержит медь, кальций алюминий, иттрий и азот при следующем соотношении компонентов, ма-с. %: Ниобий12-30 Кремний5-40 Медь 0,01-10,0 Кальций0,5-10,0 Алюминий0,5-35,0 Иттрий0,01-5,0 Азот0,001-1,0 ЖелезоОстальное Нижний предел содержани  Nb - 12% обуславливаетс  тем, что с понижением содержани  ниоби  в сплаве требуетс  ввод в сталь больших количеств сплава, а это, в свою очередь, увеличивает количество вводимого кремни , что нежелательно на целом р де конструкционных марок сталей. Так, на 10Р2БД (0,17-0,37% Si), где содержание кремни  повьш1аетс  за счет использовани  кремнййсодержащих ферросплавов (Si-Mn), применение сплава с 12% Nb,, 5% Si вносит в сталь 0,1% Si, что ведет к получению в готовой стали содержани  кремни , предусмот- ренного ГОСТом. Верхний предел по ниобию (30%) и нижний - по кремнию (5%) и алюминию (0,5%) обусловлены температурой плавлени  сплава. С уменьшением содержани  кремни  и алюмини , а также с увеличением ниоби  относительно указанных пределов температура плавлени  сплава значительно повьш аетС , снижа  эффект ковшевого легировани . Врем  растворени  значительно увеличиваетс . Уменьшаетс  усвоение ниоби . Ухудшаютс  механические характеристики стали. При увеличении содержани  алюмини  35% резко сужа етс  сортамент выплавленных сталей. Кроме того, сплавы с содержанием кремни  40% склонны к рассыпанию Медь переходит в сплав, и при содержании в стали от 0,01 до 0,5% уве личивает ее пластичность в холодном состо нии, повышает коррозионную стойкость нержавеющей стали. Верхний предел ее содержани  обусловлен ухудшением пластических свойств стали . Верхний предел 1,00% по содержани азота зависит от растворимости азота в стали, а нижний 0,001% - от наличи  карбонитридов в стали. Наличие в сплаве кремни , алюмини , меди, кальци  и иттри  значительно (л/в 10 раз) увеличивают скорость его раство рени  за счет тепла экзотермических реакций этих компонентов, что улучшает услови  равномерного распределе ни  ниоби  в массе металла. Содержание иттри  0,01-5,0% увели чивает раскислительную способность сплава, кроме того, иттрий повышает усвоение ниоби  сталью. При содержании иттри  в лигатуре 5% наблюдаетс  повьшенный угар ниоби  за счет пироэффекта. Легирование стали малыми количест вами ниоби  в сочетании с иттрием обеспечивает получение стали с высокими прочностными свойствами за счет ее карбонитридного упрочнени , Кальций и иттрий обладает большим сродством к кислороду, что предохран ет ниобий от окислени  при вводе сплава в металлический расплав. Пример . Содержание элементов с стали 10Г2БД согласно ТУ-14-1-939-74 составл ет, %: Мп 1, 1,6; Si 0,17-0,37; Ti 0,01-0,03; Nb 0,02-0,05. Содержание других эл ментов должно соответствовать ГОСТ 19282-73. При выплавке этой стали при температуре А/1600°С в мартеновской печи с садкой 500 т дл  предварител ного раскислени  присаживаетс  част силикомарганца СМп 17 ( л/ 1/3 расчет ного), остальное количество СМп 17 да етс  в ковш во врем  выпуска. Одновременно со сплавом СМа 17 в ковш даетс  сплав предлагаемого состава из расчета получени  0,05% Nb в стали . Распределение ниоби  в стали контролируют по пробам, отбираемым со струи в процессе разливки. Результаты испытаний представлены в таблице. При механических испытани х стали получены следующие средние показатели:о 76 кг/см ; а 8,0- ег/мм , усвоение ниоби  сталью в среднем составило / 93%. Микролегирование конструкционных сталей предлагаемым сплавом на 0,02-0,05% Nb увеличивает прочностные характеристики по пределу текучести /-на 20%, по пределу прочности л/на 10% по сравнению с известным способом при сохранении высокого уровн  платических свойств. Высокую степень упрочнени  дают добавки сплава в гор чекатаную сталь. Каждый 0,01% Nb в совокупности с элементами сплава повышают временное сопротивление на 1,5-3 кг/мм, предел текучести на 3-5 кг/мм. Анализ результатов плавок показывает , что минимальный угар ниоби  получен в сплавах с содержанием кальци  0,5-.10% и иттри  0,5-5,0%. При содержании кальци  :0,5% усвоение ниоби  было 80% вследствие его угара. Замеры температур плавлени  сплава во всем предлагаемом интервале соотношений элементов, показали, что они не превьш1ают 1350°С. Это обеспечивает эффективное ковшевое микролегирование стали без необходимости перегрева ее в печи перед выпуском. Сплав предназначаетс  дл  микролегировани  различных марок конструктивных сталей и особенно сталей, идущих на изготовление магистральных труб больших, диаметров дл  нефтеи газопроводов, а также сталей, работающих при низких те 5 пературах. Кроме того, микролегирование конструкционных сталей позвол ет за счет улучшени  прочностных свойств уменьшить сечени  профилей металлоконстРУКЦИЙ7 значительно облегча  их (до 30%) без снижени  прочности. Ожидаемый экономический эффектсоставит 500 руб. на тонну сплава;

Claims (1)

1. СПЛАВ ДЛЯ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащий ниобий, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения ниобия и прочности стали, он дополнительно содержит медь, кальций, алюминий, иттрий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Ниобий 12-30 Кремний 5-40 Медь 0,01-10,0 Кальций 0,5-10,0 Алюминий 0,5-35,0 Иттрий 0,01-5,0 Азот 0,001-1,0' § Железо Остальное _л — f/) V г а

   □о ьэ сь

   1138426 2