RU2564502C1

RU2564502C1 - Low-alloyed structural steel with increased machinability

Info

Publication number: RU2564502C1
Application number: RU2014129278/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Волосков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Омутнинский металлургический завод"
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2015-10-10
Also published as: WO2016010456A1

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: steel contains in wt %: carbon 0.14-0.20, manganese 1.3-1.5, silicon 0.05-0.45, phosphorus 0.02 maximum, sulphur from over 0.05 to 0.09, copper 0.25 maximum, vanadium 0.03-0.055, bismuth 0.005-0.02, nitrogen 0.004-0.015, molybdenum 0.05 maximum, and iron and impurities are the rest.

EFFECT: hot-rolled steel products have increased machinability by cutting upon keeping level of strength properties and impact toughness.

3 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству горячекатаного проката из стали с повышенной прочностью для изготовления автомобильных компонентов.The invention relates to ferrous metallurgy, namely to the production of hot rolled steel from high strength for the manufacture of automotive components.

Известна низколегированная конструкционная, с повышенной прочностью сталь, содержащая, мас. %:Known low alloy structural, with high strength steel, containing, by weight. %:

углерод - 0,15-0,20;carbon 0.15-0.20;

марганец - 1,3-1,5;Manganese - 1.3-1.5;

кремний - 0,05-0,45;silicon - 0.05-0.45;

фосфор - не более 0,02;phosphorus - not more than 0.02;

сера - 0,02-0,05;sulfur - 0.02-0.05;

медь - не более 0,25;copper - not more than 0.25;

ванадий - 0,03-0,055;vanadium - 0.03-0.055;

азот - 0,004-0,015;nitrogen - 0.004-0.015;

железо и примеси - остальное [1].iron and impurities - the rest [1].

Эта сталь наиболее близка к предлагаемой по механическим свойствам, составу и назначению и взята за прототип.This steel is the closest to the proposed mechanical properties, composition and purpose and is taken as a prototype.

Недостатком известной стали является недостаточная для потребителя обрабатываемость резанием горячекатаного проката на металлорежущих станках.A disadvantage of the known steel is insufficient for the consumer machinability by cutting hot rolled steel on metal cutting machines.

Основная техническая задача изобретения состоит в повышении обрабатываемости резанием по всему сечению и объему проката из конструкционной стали с сохранением механических свойств на уровне низколегированной конструкционной стали повышенной прочности.The main technical objective of the invention is to increase machinability by cutting over the entire cross section and volume of rolled products from structural steel while maintaining mechanical properties at the level of low alloy structural steel of increased strength.

Техническое решение задачи достигается за счет того, что предлагается модифицированная низкоуглеродистая низколегированная конструкционная, с повышенной обрабатываемостью на металлорежущих станках сталь, содержащая в мас. %:The technical solution to the problem is achieved due to the fact that a modified low-carbon low-alloy structural, with increased machinability on metal-cutting machines, steel containing in wt. %:

углерод - 0,14-0,20;carbon 0.14-0.20;

марганец - 1,3-1,5;Manganese - 1.3-1.5;

кремний - 0,05-0,45;silicon - 0.05-0.45;

фосфор - не более 0,02;phosphorus - not more than 0.02;

сера - 0,015-0,09;sulfur - 0.015-0.09;

медь - не более 0,25;copper - not more than 0.25;

молибден - не более 0,05;molybdenum - not more than 0.05;

ванадий - 0,015-0,055;vanadium - 0.015-0.055;

висмут - 0,005-0,02;bismuth - 0.005-0.02;

азот - 0,004-0,015;nitrogen - 0.004-0.015;

железо и примеси - остальное.iron and impurities - the rest.

Введение висмута в заданном интервале и повышенное содержание серы в совокупности приводят к повышению в 1,2-1,4 раза стойкости инструмента, используемого при изготовлении деталей из заявленной стали в зависимости от вида механической обработки (фрезерование, сверление, шлифование, резьба).The introduction of bismuth in the specified interval and the increased sulfur content in the aggregate lead to an increase in the resistance of the tool used in the manufacture of parts of the declared steel by 1.2-1.4 times depending on the type of machining (milling, drilling, grinding, threading).

Минимальное содержание висмута в стали 0,005% обусловлено достижением обрабатываемости, удовлетворяющей потребителя. Максимальное содержание 0,02% - экспериментально подобрано для оптимальных условий разливки на МНЛЗ, соблюдения требований по предельно - допустимой концентрации (ПДК) висмута в воздухе (установлена на уровне 0,5 мг/м³).The minimum bismuth content in steel of 0.005% is due to the achievement of machinability that satisfies the consumer. The maximum content of 0.02% is experimentally selected for optimal casting conditions for continuous casting machines, compliance with the requirements for maximum permissible concentration (MAC) of bismuth in air (set at 0.5 mg / m ³ ).

Количественное содержание серы ниже 0,015% приводит к снижению приемлемого уровня обрабатываемости. Содержание серы выше 0,09% приводит к снижению ударной вязкости (значению работы удара) заявленной стали.Quantitative sulfur content below 0.015% leads to a decrease in the acceptable level of workability. A sulfur content above 0.09% leads to a decrease in impact strength (impact work value) of the declared steel.

Практический пример выполненияPractical Example

Выплавка заявленной марки стали проводится на ЗАО «Омутнинский металлургический завод» в сталеплавильном агрегате. В СПА выплавляют сталь основного состава, содержащую углерод, марганец, кремний, железо и неизбежные примеси, после нагрева до 1620-1640°C выпускают в сталеразливочный ковш. Раскисление стали алюминием проводят на сливе из сталеплавильного агрегата в ковш, вводят в донную зону ковша компоненты для раскисления при оптимальном соотношении [Mn]/[Si]≤3. Проводится достаточно глубокое раскисление стали вторичным алюминием для получения оптимальных условий всплытия образовавшихся крупных оксидов алюминия. Дополнительно контролируется кислород (не более 0,001% на предлагаемой марке стали).Smelting of the declared steel grade is carried out at CJSC Omutninsky Metallurgical Plant in a steelmaking unit. In the SPA, steel of the main composition is smelted, containing carbon, manganese, silicon, iron and inevitable impurities; after heating to 1620-1640 ° C, it is released into the steel pouring ladle. Deoxidation of steel by aluminum is carried out at a drain from the steelmaking unit into the ladle, components for deoxidation are introduced into the bottom zone of the ladle at the optimal ratio [Mn] / [Si] ≤3. A sufficiently deep deoxidation of steel by secondary aluminum is carried out to obtain optimal conditions for the ascent of the formed large aluminum oxides. Additionally, oxygen is controlled (not more than 0.001% on the proposed steel grade).

После выпуска плавки из СПА производят удаление печного шлака из сталеразливочного ковша. При внепечной обработке с продувкой металла аргоном наводят известково-глиноземистый шлак присадками извести и алюмосодержащего материала. Получают марочное содержание основных элементов (углерод, марганец, кремний) и раскисленный рафинировочный «белый» шлак.After the release of the heat from the spa, furnace slag is removed from the steel pouring ladle. During out-of-furnace treatment with a metal purge with argon, lime-alumina slag is induced by additives of lime and aluminum-containing material. Get branded content of the basic elements (carbon, manganese, silicon) and deoxidated refining "white" slag.

Ванадий вводят в виде кускового ферросплава до достижения целевой концентрации. Затем нагревают металл до температуры, гарантирующей заданный перегрев металла над температурой ликвидус стали в промежуточном ковше при разливке на МНЛЗ, с учетом существующих тепловых потерь и последующего легирования серой.Vanadium is introduced in the form of lumpy ferroalloy to achieve the target concentration. Then the metal is heated to a temperature guaranteeing a predetermined overheating of the metal above the liquidus temperature of the steel in the intermediate ladle during casting at the continuous casting machine, taking into account the existing heat losses and subsequent alloying with sulfur.

Ввод серы в сталь осуществляют порошковой проволокой при помощи трайб-аппарата после загущения шлака магнезитовым порошком.Sulfur is introduced into steel by flux-cored wire using a tribamer after thickening the slag with magnesite powder.

Ввод висмута в сталь осуществляют порошковой проволокой с наполнителем MnBi (20/80) после дополнительного загущения магнезитовым порошком.Bismuth is introduced into steel by cored wire with MnBi filler (20/80) after additional thickening with magnesite powder.

Разливку на МНЛЗ производят с защитой металла от вторичного окисления способом «под уровень». Оголение поверхности металла в промковше (искрение) не допускают. В течение разливки шлаковый покров в промежуточном ковше загущают разовыми присадками магнезитового порошка 5-10 кг.Casting in the continuous casting machine is carried out with the protection of the metal from secondary oxidation in a "under the level" way. Exposure of the metal surface in the bucket (sparking) is not allowed. During casting, the slag cover in the intermediate ladle is thickened with one-time additives of magnesite powder of 5-10 kg.

Полученную непрерывно литую заготовку прокатывают на станах горячей прокатки по технологическим инструкциям и схемам прокатки ЗАО «ОМЗ». Получают горячекатаный профиль для изготовления петель дверей автомобиля.The obtained continuously cast billet is rolled on hot rolling mills according to technological instructions and rolling schemes of OMZ CJSC. Get a hot-rolled profile for the manufacture of hinges of car doors.

Произвели три плавки с предложенным составом модифицированной стали. Полученный химический состав в сравнении с прототипом приведен в таблице 1. Результаты исследования механических свойств известной и предлагаемой стали приведены в таблице 2.Made three heats with the proposed composition of the modified steel. The resulting chemical composition in comparison with the prototype are shown in table 1. The results of the study of the mechanical properties of the known and proposed steel are shown in table 2.

Опытно-промышленные испытания по критерию стойкости инструмента провела фирма «EDSCHA», изготавливающая петли дверей автомобилей различных типоразмеров. В таблице 3 приведены результаты испытаний предлагаемой стали. Продукция с указанными параметрами удовлетворила потребителей фирмы. Поступило предложение о замене марки стали S355JO mod всех поставляемых горячекатаных профилей на предлагаемую как наиболее удовлетворяющую условиям обработки и эксплуатации.Pilot tests on the criterion of tool durability were carried out by EDSCHA, a manufacturer of door hinges for cars of various sizes. Table 3 shows the test results of the proposed steel. Products with the specified parameters satisfied the consumers of the company. There was a proposal to replace the steel grade S355JO mod of all supplied hot-rolled profiles with the one proposed as the most satisfying processing and operating conditions.

Таким образом, предложенный химический состав позволяет получить сталь с повышенной в 1,2-1,4 раза обрабатываемостью резанием на металлорежущих станках по всему сечению и объему проката с сохранением механических свойств, на уровне низколегированной конструкционной стали повышенной прочности при изготовлении горячекатаных автомобильных компонентов.Thus, the proposed chemical composition makes it possible to obtain steel with a 1.2-1.4 times higher machinability by cutting on metal cutting machines over the entire cross section and volume of rolled metal while maintaining mechanical properties at the level of low alloy structural steel of increased strength in the manufacture of hot rolled automotive components.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение №2505618. RU.1. Patent for the invention No. 2505618. RU.

Claims

Горячекатаный прокат из низкоуглеродистой низколегированной конструкционной стали повышенной прочности и обрабатываемости резанием, содержащей углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, азот, медь, молибден, ванадий, железо и примеси, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,14-0,20 марганец 1,3-1,5 кремний 0,05-0,45 фосфор не более 0,02 сера от более 0,05 до 0,09 медь не более 0,25 молибден не более 0,05 ванадий 0,015-0,055 висмут 0,005-0,02 азот 0,004-0,015 железо и примеси остальное

Hot-rolled steel from low-carbon low-alloy structural steel with increased strength and machinability by cutting containing carbon, silicon, manganese, phosphorus, sulfur, nitrogen, copper, molybdenum, vanadium, iron and impurities, characterized in that the steel additionally contains bismuth in the following ratio of components, wt .%:
carbon 0.14-0.20 manganese 1.3-1.5 silicon 0.05-0.45 phosphorus no more than 0,02 sulfur from more than 0.05 to 0.09 copper no more than 0.25 molybdenum no more than 0,05 vanadium 0.015-0.055 bismuth 0.005-0.02 nitrogen 0.004-0.015 iron and impurities rest