close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337150

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 150
(13)
C1
(51) МПК
C21D 8/10 (2006.01)
C22C 38/32 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006146640/02, 25.12.2006
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
25.12.2006
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
Адрес дл переписки:
309515, Белгородска обл., г. Старый Оскол15, ОАО "Оскольский электрометаллургический
комбинат"
2 3 3 7 1 5 0
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к области металлургии,
в частности к производству трубной заготовки
диаметром от 80 до 180 мм, предназначенной дл производства бесшовных труб. Дл обеспечени повышенного уровн потребительских свойств
трубна заготовка получена из стали, содержащей
компоненты, мас.%: углерод 0,19-0,24, марганец
0,40-0,60, кремний 0,17-0,30, хром 0,40-0,60,
азот 0,003-0,010, ванадий 0,020-0,040, алюминий
0,020-0,040, титан 0,020-0,040, бор 0,001-0,003,
железо и неизбежные примеси - остальное, при
выполнении
условий:
500-(Ti/24-N/7)+2,2?0;
30?С/0,01+В/0,001?13,
при
этом
она
гор чекатана ,
имеет
феррито-перлитную
структуру, размер действительного зерна 5-8
баллов,
макроструктуру
по
центральной
пористости,
точечной
неоднородности,
ликвационному квадрату, подусадочной ликвации
не более 2 баллов по каждому виду, ликвационным
полоскам не более 1 балла, неметаллические
включени по сульфидам, оксидам точечным,
оксидам
строчечным,
силикатам
хрупким,
силикатам
пластичным,
силикатам
недеформирующимс не более 4.5 баллов по
каждому виду. В качестве примесей сталь
содержит, мас.%: ниобий не более 0.020, молибден
не более 0,02, медь не более 0,10, никель не
более 0,10, серу не более 0,012, фосфор не более
0,15. Заготовка имеет временное сопротивление
разрыву 480-650 Н/мм 2, предел текучести не
менее 360 Н/мм 2, относительное удлинение не
менее 16%, относительное сужение не менее 50%,
прокаливаемость в воде с критическим диаметром
Дкр=35 мм, твердость при торцевой закалке 40
HRC. 1 з.п. ф-лы.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ТРУБНАЯ ЗАГОТОВКА ИЗ БОРСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ
2 3 3 7 1 5 0
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество "Оскольский
электрометаллургический комбинат" (RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2070585 C1, 20.12.1996. RU 2210604
C2, 20.08.2003. RU 2243284 C2, 02.12.2004. SU
1117335 A1, 07.10.1984. RU 2151214 C1,
20.06.2000. SU 1382862 A1, 23.03.1988. RU
2252972 C1, 27.05.2005.
(72) Автор(ы):
Бобылев Михаил Викторович (RU),
Гонтарук Евгений Иванович (RU),
Лехтман Анатолий Адольфович (RU),
Угаров Андрей Алексеевич (RU),
Фомин В чеслав Иванович (RU),
Шл хов Николай Александрович (RU)
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 150
(13)
C1
(51) Int. Cl.
C21D 8/10 (2006.01)
C22C 38/32 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006146640/02, 25.12.2006
(24) Effective date for property rights: 25.12.2006
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
Mail address:
309515, Belgorodskaja obl., g. Staryj Oskol15, OAO "Oskol'skij ehlektrometallurgicheskij
kombinat"
2 3 3 7 1 5 0
pointed
oxides,
stripped
oxides,
fragile
silicates,
plastic
silicates,
non-deformed
silicates - not more than 4.5 points for each
kind of inclusions. As impurities steel contains
wt %: niobium not more than 0.020, molybdenum not
more than 0.02, copper not more than 0.10, nickel
not more than 0.10, sulphur not more than 0.012,
phosphorus not more than 0.15. Stock possesses
tensile strength of 480-650 H/mm 2, yield strength
not less than 360 H/mm 2, specific elongation not
less than 16%, contraction ratio not less than
50%,
hardenability
in
water
with
critical
diameter of Dcr=35mm, hardness at end tempering
40 HRC.
EFFECT:
upgraded
level
of
consumer
characteristics.
2 cl, 1 ex
R U
(57) Abstract:
FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: tube stock with diameter from 80 to
180 mm is produced out of steel containing
elements, wt %: carbon 0.19-0.24, manganese 0.400.60,
silicon
0.17-0.30,
chromium
0.40-0.60,
nitrogen
0.003-0.010,
vanadium
0.020-0.040,
aluminium
0.020-0.040,
titanium
0.020-0.040,
boron
0.001-0.003,
iron
and
unavoidable
impurities - the rest at maintaining conditions:
500-(Ti/24-N/7)+2.2?0; 30?C/0.01+B/0.001?13,
at
that stock is hot rolled and has ferrite-pearlite
structure, dimension of actual grain is 5-8
points, its macrostructure for central porosity,
pointed non-uniformity, liquation square, subshrinking liquation - not more than 2 points in
each kind, liquation strips - not more than 1
point,
non-metallic
inclusions
sulphides,
Страница: 2
EN
C 1
C 1
(54) TUBE STOCK OUT OF BORON CONTAINING STEEL
2 3 3 7 1 5 0
(73) Proprietor(s):
Otkrytoe aktsionernoe obshchestvo "Oskol'skij
ehlektrometallurgicheskij kombinat" (RU)
R U
(72) Inventor(s):
Bobylev Mikhail Viktorovich (RU),
Gontaruk Evgenij Ivanovich (RU),
Lekhtman Anatolij Adol'fovich (RU),
Ugarov Andrej Alekseevich (RU),
Fomin Vjacheslav Ivanovich (RU),
Shljakhov Nikolaj Aleksandrovich (RU)
RU 2 337 150 C1
5
10
15
20
25
30
35
Изобретение относитс к области металлургии, в частности к производству трубной
заготовки диаметром от 80 до 180 мм из борсодержащей стали, предназначенной дл производства бесшовных труб различного назначени .
Известна трубна заготовка из борсодержащей стали, содержащей (мас.%): углерод
0,05-0,10, кремний не более 0,6, марганец 1,7-2,50, фосфор не более 0,015, сера не
более 0,003, никель 0,1-1,0, молибден 0,15-0,60, ниобий 0,01-0,10, титан 0,005-0,030,
алюминий не более 0,06, бор до 0,0020, медь до 1,2, хром до 0,8, ванадий до 0,10,
азот 0,001-0,006, железо и неизбежные примеси остальное, гор чекатана , трубна заготовка имеет высокий уровень чистоты стали по неметаллическим включени м и
определенную микроструктуру (RU 2136776 C1, 10.09.1999, С21С 38/14).
Наиболее близким аналогом вл етс известна трубна заготовка из борсодержащей
стали, гор чекатана , имеюща заданные параметры структуры, неметаллических
включений, размера действительного зерна, определенную микроструктуру,
прокаливаемость (RU 2210604 С2, В21В 21/00, 27.03.2004).
Важнейшим требованием, предъ вл емым к трубной заготовке из борсодержащей
стали, вл етс , с одной стороны, обеспечение заданной структуры, улучшение
параметров металлургического качества: однородности микро- и макроструктуры при
низком содержании неметаллических включений, с другой стороны - обеспечение
повышенного комплекса потребительских свойств.
Техническим результатом изобретени вл етс обеспечение повышенного уровн потребительских свойств при обеспечении благопри тного соотношени прочности,
пластичности, в зкости и прокаливаемости, минимального уровн анизотропии
механических свойств, низкого содержани неметаллических включений, однородной
макро- и микроструктуры проката.
Дл достижени технического результата в трубной заготовке из борсодержащей стали,
непрерывнолитой, гор чекатаной, имеющей заданные параметры неметаллических
включений, структуры, механических свойств, прокаливаемости, размера действительного
зерна, сталь содержит следующие соотношени компонентов в мас.%:
углерод
0,19-0,24
марганец
0,40-0,60
кремний
0,17-0,30
хром
0,40-0,60
азот
0,003-0,010
ванадий
0,020-0,040
алюминий
0,020-0,040
титан
0,020-0,040
бор
0,001-0,003
железо и неизбежные примеси остальное
при выполнении следующих условий:
40
45
50
Заготовка имеет феррито-перлитную структуру, размер действительного зерна - 5-8
баллов, по макроструктуре - центральна пористость, точечна неоднородность,
ликвационный квадрат, подусадочна ликваци не более 2 баллов по каждому виду,
ликвационные полоски не более 1 балла, по неметаллическим включени м: сульфиды,
оксиды точечные, оксиды строчечные, силикаты хрупкие, силикаты пластичные, силикаты
недеформирующиес не более 4.5 баллов по каждому виду включений. В качестве
неизбежных примесей сталь дополнительно содержит ниобий не более 0,020%, молибден
не более 0,02%, медь не более 0,10%, никель не более 0,10%, сера не более 0,012%,
фосфор не более 0,015%.
Механические свойства заготовки после нормализации - временное сопротивление
разрыву - 480-650 Н/мм 2, предел текучести не менее 360 Н/мм 2, относительное удлинение
Страница: 3
DE
RU 2 337 150 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
- не менее 16%, относительное сужение - не менее 50%. Прокаливаемость в воде
(критический диаметр) Дкр=35 мм, твердость в точке 6 мм при торцевой закалке 40 HRC.
Приведенные сочетани легирующих элементов позвол ют получить в готовом изделии
феррито-перлитную мелкодисперсную структуру, низкое содержание неметаллических
включений, однородную макроструктуру и благопри тное сочетание характеристик
прочности и пластичности.
Углерод ввод т в композицию данной стали с целью обеспечени заданного уровн ее
прочности и прокаливаемости. Верхн граница содержани углерода (0,24%) обусловлена
необходимостью обеспечени требуемого уровн пластичности стали, а нижн соответственно 0,19% - обеспечением требуемого уровн прочности и прокаливаемости
данной стали.
Марганец и хром используютс , с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с
другой стороны, как элементы, повышающие устойчивость переохлажденного аустенита
стали. При этом верхний уровень содержани марганца - 0,60% и хрома - 0,60%
определ етс необходимостью обеспечени требуемого уровн пластичности стали, а
нижний - 0,40% и 0,40% соответственно - необходимостью обеспечить требуемый уровень
прочности и прокаливаемости и теплостойкости данной стали.
Кремний относитс к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию 0,17% обусловлен технологией раскислени стали. Содержание кремни выше 0,30%
неблагопри тно сказываетс на пластичности стали.
Ванадий ввод т в композицию данной стали с целью обеспечени мелкодисперсной,
однородной зеренной структуры. При этом он управл ет процессами в нижней части
аустенитной области (определ ет склонность к росту зерна аустенита, стабилизирует
структуру при термомеханической обработке, повышает температуру рекристаллизации и,
как следствие, вли ет на характер ?-?-превращени ). Верхн граница содержани ванади - 0,04 обусловлена необходимостью обеспечени требуемого уровн пластичности
стали, а нижн - соответственно 0,020% - обеспечением требуемого уровн прочности
данной стали.
Бор способствует резкому увеличению прокаливаемости стали. При этом верхний
предел содержани бора определ етс соображени ми пластичности стали, а нижний необходимостью обеспечени требуемого уровн прокаливаемости.
Алюминий и титан используют в качестве раскислителей и обеспечивают защиту бора от
св зывани в нитриды, что способствует резкому повышению прокаливаемости стали. Так,
нижний уровень содержани данных элементов (0,02 и 0,02% соответственно дл алюмини и титана) определ етс требованием обеспечени прокаливаемости стали, а
верхний уровень (0,04% и 0,04%) - требованием обеспечени заданного уровн пластичности стали.
Азот - элемент, участвующий в образовании карбонитридов, при этом нижний уровень
его содержани (0,003%) определ етс требованием обеспечени заданного уровн прочности, а верхний уровень (0,010%) - требованием обеспечени заданного уровн пластичности и прокаливаемости.
Дл обеспечени полного св зывани азота в нитриды типа TiN и AlN в результате
протекани реакций [Ti]+[N]=TiN требуетс выполнение следующего соотношени в противном случае не обеспечиваетс защита бора от
элементов:
45
св зывани его в нитриды и резко снижаютс характеристики прокаливаемости стали.
Соотношение
определ ет услови сохранени в стали более
50
50% "эффективного" бора, что обеспечивает заданные характеристики прокаливаемости
стали.
Пример получени трубной заготовки.
Выплавку исследуемой стали с химическим составом в мас.%: углерод 0,21, марганец
0,55, кремний 0,27, хром 0,42, ванадий 0,032, титан 0,02, алюминий 0,034, бор 0,0026,
Страница: 4
RU 2 337 150 C1
азот 0,007 при выполнении условий
5
10
15
20
25
30
35
и
производ т в 150-ти тонных дуговых сталеплавильных печах (ДСП) с использованием в
шихте 100% металлизованных окатышей, что обеспечивает получение массовой доли
азота перед выпуском из ДСП не более 0,003%, а также низкое содержание цветных
примесей. Предварительное легирование металла по марганцу и кремнию производ т в
ковше при выпуске из ДСП. После выпуска производ т продувку металла аргоном через
донный продувочный блок, во врем которой сталь раскисл етс алюминием. После этого
металл поступает на агрегат комплексной обработки стали (АКОС), на котором имеетс возможность нагрева металла до необходимой температуры, продувки его аргоном через
донный продувочный блок, дозированной присадки необходимых ферросплавов и
обработки стали порошковой проволокой с различными наполнител ми. На АКОСе
производ т наведение рафинировочного шлака присадкой извести и плавикового шпата,
раскисление шлака гранулированным алюминием, легирование металла алюминием до
содержани 0,050%, доводку металла по содержанию марганца, нагрев до температуры,
обеспечивающей дальнейшую обработку. После обработки на АКОС металл подвергают
вакуумной обработке на порционном вакууматоре. Во врем вакуумировани производ т
окончательную корректировку по химическому составу. После вакуумировани металл
обрабатывают силикокальцием и передают на разливку. Разливку производ т на
четырехручьевых УНРС радиального типа в слиток размерами 300Ч360 мм со скоростью
выт гивани 0,6ч0,7 м/мин, с защитой металла от окислени путем использовани покровных шлаковых смесей в промежуточном ковше и кристаллизаторе, защитных труб,
погружных стаканов и подачей аргона. Это также обеспечивает получение низкого
содержани азота и кислорода и чистоту металла по неметаллическим включени м. После
разливки и пореза на мерную длину полученные непрерывнолитые заготовки охлаждались
в печах контролируемого охлаждени . Гор чую прокатку проката начинают при
температуре 1180-1150°С и заканчивают при температуре 840-950°С.
Механические характеристики при комнатной температуре определ ют на образцах тип
I, ГОСТ 1497-84, на испытательной машине "INSTRON-1185" с тензометрической
регистрацией деформации. Скорость нагружени образца - 5 мм/мин. Определ ют
характеристики прочности ?b и ?0.2 и пластичности - ? и ?.
Средние значени характеристик подсчитывают по результатам испытаний не менее
трех образцов на точку. Значимость различий средних значений анализируемых величин
оценивают с использованием критери Стьюдента, вычисл емого следующим образом:
где: M1 и M2 - средние значени сравниваемых величин; S1 2 и S2 2 - дисперсии среднего;
40
45
50
tкр 0.05(?) - критическое значение критери Стьюдента при уровне значимости 0.95 и числе
степеней свободы - ?.
Макроструктуру контролируют в соответствии с ТУ 14-1-5212-93 и ГОСТ 10243-75.
Определение характеристик прокаливаемости (критический диаметр Д50) проводили
методом торцевой закалки цилиндрических образцов диаметром 25.0 мм и длиной 100 мм с
заплечиками согласно ГОСТ 5657. Перед изготовлением образца заготовки прошли
термическую обработку в камерных печах по следующему режиму: нормализаци , 950°С,
1 час, воздух. Испытывали по два образца на плавку. Закалку образцов провод т струей
воды в специальной установке. В св зи с необходимостью предотвращени окислени и
обезуглероживани торца образца, непосредственно соприкасающегос со струей воды
при закалке, нагрев образцов в камерных печах (без защитной атмосферы) провод т в
специальных стаканах. Торец образца став т на специальную графитовую пластину.
Образец нагревают в камерной печи до температуры 950°С. Продолжительность прогрева
образца до температуры закалки составл ет 30ч50 мин. Отклонение от заданной
Страница: 5
RU 2 337 150 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
температуры закалки не превышает ±5°С. Выдержка образца при температуре закалки
после нагрева составл ет 30 мин. Врем с момента извлечени образца из печи до начала
охлаждени не превышает 5 с. Образец находилс под струей воды до полного
охлаждени (пор дка 15ч20 мин). Температура охлаждающей воды составл ла 20±5°С.
Дл замера твердости по всей длине закаленного образца сошлифовывают две
диаметрально противоположные площадки на глубину 0,5±0,1 мм. Площадки С
сошлифовывают при обильном охлаждении водой. Шероховатость поверхности площадок
была не грубее 7-го класса чистоты по ГОСТ 2789. Не допускаютс прижоги, вызывающие
структурные изменени металла. Дл построени кривой прокаливаемости стали замер
твердости начинают на рассто нии 1.5 мм от закаленного торца в осевом направлении.
Первые 16 замеров от торца образца производ т с интервалом 1.5 мм, а затем через 3
мм. В случае необходимости повторного измерени твердости на площадке, на которой
были сделаны замеры, площадку перешлифовывают. Глубина съема металла при
повторной шлифовке составл ет 0.1ч0.2 мм. Твердость определ ют по Роквеллу (HRC) в
соответствии с требовани ми ГОСТ 9013. Дл каждой пары точек, наход щихс на
одинаковом рассто нии от торца образца на двух противоположных площадках,
подсчитывают среднее арифметическое значение твердости.
В результате гор чей прокатки получают трубную заготовку ?150 мм, длиной 11800 мм,
структура феррито-перлитна , балл действительного зерна - 7. Макроструктура:
центральна пористость 1 балл, точечна неоднородность 1 балл, ликвационный квадрат 1
балл, подусадочна ликваци 1 балл, ликвационные полоски 0.5 балла. Неметаллические
включени : сульфиды 1,0 балл, оксиды точечные 0,5 балла, оксиды строчечные 1 балл,
силикаты хрупкие 0,5 балла, силикаты пластичные 0,5 балла, силикаты недеформирующие
1,5 балла.
Механические свойства заготовки после нормализации - временное сопротивление
разрыву 520 Н/мм 2, предел текучести 392 Н/мм 2, относительное удлинение 19%,
относительное сужение 58%. Прокаливаемость в воде критический диаметр Дкр=39 мм,
твердость в точке 6 мм при торцевой закалке 41 HRC.
Внедрение трубной заготовки из борсодержащей стали позволило обеспечить
повышенный уровень потребительских свойств проката при обеспечении благопри тного
соотношени прочности, пластичности и в зкости, минимального уровн анизотропии
механических свойств, низкого содержани неметаллических включений, однородной
макро- и микроструктуры проката.
Формула изобретени 1. Трубна непрерывнолита заготовка из борсодержащей стали, гор чекатана с
заданными параметрами неметаллических включений, структуры, механических свойств,
прокаливаемости и размера действительного зерна, отличающа с тем, что она содержит
следующее соотношение компонентов, мас.%:
углерод
0,19-0,24
марганец
0,40-0,60
кремний
0,17-0,30
хром
0,40-0,60
азот
0,003-0,010
ванадий
0,020-0,040
алюминий
0,020-0,040
титан
0,020-0,040
бор
0,001-0,003
железо и
неизбежные примеси остальное,
50
при выполнении следующих соотношений:
Страница: 6
CL
RU 2 337 150 C1
5
10
15
при этом она имеет феррито-перлитную структуру, размер действительного зерна 5-8
баллов, макроструктуру по центральной пористости, точечной неоднородности,
ликвационному квадрату, подусадочной ликвации не более 2 баллов по каждому виду,
ликвационным полоскам не более 1 балла, неметаллические включени по сульфидам,
оксидам точечным, оксидам строчечным, силикатам хрупким, силикатам пластичным,
силикатам недеформированным не более 4,5 баллов по каждому виду, временное
сопротивление разрыву 480-650 Н/мм 2, предел текучести не менее 360 Н/мм 2,
относительное удлинение не менее 16%, относительное сужение не менее 50%,
прокаливаемость в воде с критическим диаметром Дкр=35 мм, твердость при торцевой
закалке 40 HRC.
2. Трубна заготовка по п.1, отличающа с тем, что в качестве неизбежных примесей
сталь содержит, мас.%: ниобий не более 0,020, молибден не более 0,02, медь не более
0,10, никель не более 0,10, сера не более 0,012, фосфор не более 0,015.
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
109 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа