RU2686758C1 - Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения - Google Patents
Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686758C1 RU2686758C1 RU2018111911A RU2018111911A RU2686758C1 RU 2686758 C1 RU2686758 C1 RU 2686758C1 RU 2018111911 A RU2018111911 A RU 2018111911A RU 2018111911 A RU2018111911 A RU 2018111911A RU 2686758 C1 RU2686758 C1 RU 2686758C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- steel
- furnace
- nickel
- during
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 40
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims 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 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к особохладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления оборудования, предназначенного для хранения и транспортировки сжиженного природного газа. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,03-0,10, кремний 0,10-0,45, марганец 0,20-0,80, алюминий 0,02-0,06, хром не более 0,20, никель 6,5-11,0, медь не более 0,20, ниобий не более 0,020, титан не более 0,020, ванадий до 0,020, молибден до 0,30, сера не более 0,005, фосфор не более 0,010, азот не более 0,010, бор не более 0,008, олово не более 0,015, сурьма не более 0,015, мышьяк до 0,005, железо и неизбежные примеси - остальное. Обеспечивается получение высокопрочной конструкционной криогенной стали, обладающей улучшенным комплексом механических свойств, характеризующихся высокими значениями ударной вязкости при сохранении высоких прочностных характеристик, удовлетворяющих требования EN 10028-4. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, к особохладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления оборудования, предназначенного для хранения и транспортировки сжиженного природного газа, а также к способам производства данных сталей.
Известна хладостойкая сталь, предназначенная для изготовления резервуаров хранения сжиженного природного газа, содержащая, мас. %:
| Углерод | 0,03-0,15 |
| Кремний | 0,18-0,40 |
| Марганец | 0,5-2,0 |
| Никель | 5,0-7,0 |
| Ниобий | 0,01-0,06 |
| Азот | 0,005-0,025 |
| Алюминий | 0,02-0,2 |
| Титан | 0,01-0,3 |
| Железо и неизбежные примеси | остальное. |
Сталь после двойной нормализации и высокого отпуска имеет следующий комплекс свойств при криогенных температурах:
При температуре - 196°С:
Предел прочности σв=900 Н/мм2
Предел текучести σ0,2=650 Н/мм2
Относительное удлинение δ5=25%
Ударная вязкость KCV=30 Дж/см2
[Авторское свидетельство СССР №840183, МПК С22С 38/84, 1981].
Недостатком известной стали являются невысокие значения ударной вязкости при криогенных температурах, не удовлетворяющие требованиям Европейского стандарта EN 10028-4 для никелевых сталей (KCV -196 > 100 Дж/см2). Двойная нормализация и отпуск подразумевает дополнительный цикл нагрева и охлаждения по сравнению с технологией закалка плюс отпуск, что увеличивает время и стоимость производства, а также неблагоприятно сказывается на качестве поверхности.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкционная криогенная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас. %:
| углерод | 0,05-0,10 |
| марганец | 0,30-0,60 |
| кремний | 0,15-0,35 |
| никель | 5,50-6,50 |
| ниобий | 0,02-0,06 |
| титан | 0,01-0,03 |
| кальций | 0,001-0,005 |
| кобальт | 0,01-0,5 |
| медь | не более 0,30 |
| сера | не более 0,005 |
| фосфор | не более 0,010 |
| олово | не более 0,005 |
| сурьма | не более 0,005 |
| железо | и неизбежные примеси | остальное, |
при выполнении следующих зависимостей:
(Nb+Ti)/C=(0,6-0,9),
Ca/S≥1,0,
(Sn+Sb+P)≤0,018 мас. %,
где Nb, Ti, С, Са, S, Sn, Sb, Р - содержание ниобия, титана, углерода, кальция, серы, олова, сурьмы и фосфора соответственно, мас. %.
[Патент RU 2414520, МПК С22С 38/16, С22С 38/14, 2011]
Производство стали согласно данного изобретения было следующим. Ковали слитки (25 кг) на сутунки диаметром 45×500 мм. Сутунки катали на лист 12 мм. Термообработку проводили на заготовках 12×70×500 мм по режиму двойная нормализация с высоким отпуском.
Недостатком известной стали являются нестабильный уровень ударной вязкости при криогенных температурах, не удовлетворяющий требованиям Европейского стандарта EN 10028-4 для никелевых сталей (KCV -196 > 100 Дж/см2).
Технический результат первого объекта изобретения - получение высокопрочной конструкционной криогенной стали обладающей улучшенным комплексом механических свойств, характеризующихся высокими значениями ударной вязкости при сохранении высоких прочностных характеристик, удовлетворяющих требования EN 10028-4, что позволяет использовать сталь для изготовления внутренней оболочки резервуаров сжиженного природного газа.
Указанный технический результат первого объекта изобретения достигается тем, что конструкционная криогенная высокопрочная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, медь, ниобий, титан, серу, фосфор, олово, сурьму, железо и неизбежные примеси, согласно изобретению дополнительно содержит алюминий, хром, ванадий, молибден, бор, азот и мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Углерод | 0,03-0,10 |
| Кремний | 0,10-0,45 |
| Марганец | 0,20-0,80 |
| Алюминий | 0,02-0,06 |
| Хром | не более 0,20 |
| Никель | 6,5-11,0 |
| Медь | не более 0,20 |
| Ниобий | не более 0,020 |
| Титан | не более 0,020 |
| Ванадий | до 0,020 |
| Молибден | до 0,30 |
| Сера | не более 0,005 |
| Фосфор | не более 0,010 |
| Азот | не более 0,010 |
| Бор | не более 0,008 |
| Олово | не более 0,015 |
| Сурьма | не более 0,015 |
| Мышьяк | до 0,005 |
| железо и неизбежные примеси | остальное. |
Сталь может содержать дополнительно, мас. %: до 0,003% кальция, до 0,005% РЗМ и имеет, преимущественно структуру отпущенного мартенсита с содержанием остаточного аустенита не менее 5%. Средний балл неметаллических включений в стали не превышает 2,5.
Сущность изобретения состоит в следующем. Комплекс механических свойств и хладостойкость стали определяется в основном ее химическим составом. Поэтому для получения высокой хладостойкости при криогенных температурах при сохранении достаточного уровня прочностных характеристик необходимо оптимизировать химический состав стали, соблюдать требуемый уровень неметаллических включений в стали, а также иметь структуру, обеспечивающую одновременную вязкость и жесткость стали.
Углерод в заявляемой стали определяет прочностные свойства. Содержание углерода ниже 0,03% не обеспечивает после закалки достаточной твердости мартенсита и, следовательно прочности, а при содержании выше 0,10% образуется после отпуска избыточное количество карбидной фазы, которая чрезмерно упрочняет сталь и снижает хладостойкость.
Марганец улучшает прокаливаемость стали, способствует получению остаточного аустенита, повышает прочностные характеристики стали.
Содержание марганца менее 0,20% снижает количество остаточного аустенита, что негативно отразится на свойствах материала. При увеличении концентрации марганца более 0,80% понижается уровень ударной вязкости, увеличивается хрупкость, ухудшается свариваемость.
Кремний дополнительно упрочняет сталь, его минимальное содержание должно быть не менее 0,1%, однако может оказывать неблагоприятное влияние на уровень ударной вязкости, поэтому его максимальное содержание ограничено 0,45%.
Алюминий применяется для раскисления жидкой стали, он способствует образованию мелкозернистой структуры, уменьшает старение и повышает ударную вязкость при низких температурах. Содержание алюминия более 0,06% приводит к перерасходу алюминия на легирование и увеличению себестоимости, выплавляемой стали. При содержании растворенного алюминия менее 0,02% его концентрация оказывается недостаточной для внесения вклада в характеристики стали и механические свойства горячекатаных листов ухудшаются.
Никель является основным легирующим элементом повышающим хладостойкость при температуре до -196°С. Содержание никеля 6,5 - 11,0% обеспечивает необходимое содержание остаточного аустенита (не менее 5%) для получения высокой хладостойкости при температуре до -196°С.
Хром, медь более 0,2% и молибден более или равный 0,3% повышают прочностные характеристики проката. Легирование данными элементами в предложенной концепции технически и экономически не целесообразно.
Ниобий, титан, ванадий являются сильными карбонитридообразующими элементами. Содержание этих элементов в количестве до 0,02% не даст образоваться избыточному количеству карбонитридов, которые могут снизить хладостойкость. То же влияние оказывает азот при содержании более 0,010%.
Содержание бора более 0,008%, олова и сурьмы более 0,015%, мышьяка более 0,005%, а также содержание серы более 0,005%, фосфора более 0,010% ведет к отпускной хрупкости и снижает хладостойкость стали.
Дополнительное введение в сталь редкоземельных металлов (РЗМ) приводит к модифицированию структуры стали и к улучшению ее пластических характеристик. Повышение содержания РЗМ в стали выше 0,005% является экономически нецелесообразным.
Содержание в структуре остаточного аустенита в количестве не менее 5% обеспечивает получение требуемых механических свойств стали (ударной вязкости).
Обеспечение среднего балла неметаллических включений в стали не более 2,5 позволяет добиться улучшения комплекса механических свойств стали: предела прочности, текучести и удлинения.
Производство заявленной стали осуществляется следующим образом.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения конструкционной криогенной аустенитной высокопрочной свариваемой стали, включающий загрузку в печь не содержащей РЗЭ шихты, плавку шихты с получением расплава, выпуск его в ковш, рафинирование расплава от примесей методом внепечной обработки и его раскисление до достижения содержаний серы и кислорода в расплаве не более 0,0025 мас. % каждого, после чего осуществляют присадку РЗЭ, удаляют крупные неметаллические включения путем продувки расплава газом или электромагнитного перемешивания и осуществляют разливку готового металла [Патент RU 2545856, МПК С22С 33/04, С22С 38/58, С22С 38/60, 2015].
Недостатком данного способа является то, что предложенная технология не обеспечивает средний бал неметаллических включений не более 2,5 (по всем видам включений), что негативно сказывается на механических свойствах готового проката.
Технический результат второго объекта изобретения - разработка технологии получения конструкционной криогенной высокопрочной стали, обладающей пониженным содержанием неметаллических включений.
Указанный технический результат второго объекта изобретения достигается тем, что в способе производства конструкционной криогенной стали, включающием загрузку в печь шихты, выплавку металла, выпуск металла из печи в сталь-ковш, внепечную обработку металла, во время которой осуществляют его вакуумирование и разливку металла, согласно изобретению легирование металла никелем осуществляют путем присадки в печь никельсодержащих материалов в количестве 50-90% от общего количества никеля и дополнительной присадки никельсодержащих материалов в количестве 10-50% от общего количества никеля во время выпуска и/или внепечной обработки металла, выпуск металла из печи осуществляют при температуре не менее 1630Х, во время внепечной обработки металла производят продувку металла аргоном с интенсивностью от 100 до 1000 л/мин в течение не менее 60 мин., после этого металл разливают на установке непрерывной разливки стали.
Во время внепечной обработки металла в сталь-ковш осуществляют присадку кальцийсодержащих материалов в количестве 0,15-0,35 кг/т металла.
Окисленность металла перед выпуском из печи составляет не более 1000 ррm.
Во время внепечной обработки обеспечивают толщину слоя шлака в сталь-ковше не более 200 мм при содержании в нем FeO не более 3,0%.
Сущность второго объекта изобретения заключается в следующем.
Требуемый химический состав и комплекс заданных характеристик стали определяется технологией выплавки и внепечной обработки стали.
Количество никельсодержащих материалов, присаживаемых в печь определяет гарантированное получение, заданного содержания никеля. При присадке в печь менее 50% от общего количества, увеличивается продолжительность внепечной обработки и ухудшается качество металла, при присадке более 90% возникает риск непопадания в заданный химический состав по содержанию никеля.
Окисленность металла, перед выпуском из печи влияет на содержание образующихся неметаллических включений. При окисленности металла более 1000 ррm увеличивается количество образующихся при раскислении неметаллических включений.
Температура металла перед выпуском из печи не менее 1630°С минимизирует необходимость нагрева металла электродуговым способом, во время обработки стали в ковше и снижает вероятность насыщения расплава растворенными газами.
Продувка металла аргоном с интенсивностью от 100 до 1000 л/мин в течение не менее 60 мин. позволяет полностью усреднить расплав по температуре и химическому составу, удалить до 90% неметаллических включений, образовавшиеся в ходе раскисления и модифицирования металла.
Присадка 0,15-0,35 кг/т металла кальцийсодержащих материалов позволяет модифицировать неметаллические включения на основе Аl2О3, перевести включения из твердого состояния в жидкое и наиболее полно удалить их из металла в шлак.
Содержание в шлаке FeO не более 3,0% обусловлено необходимостью проведения операции десульфурации металла и исключения образования вторичных неметаллических включений, за счет окисления алюминия и кальция металла кислородом шлака. Количество шлака в сталь-ковше, более 200 мм затрудняет раскисление и легирование металла, приводит к нестабильному усвоению раскислителей и легирующих расплавом.
Пример реализации.
Предложенный способ выплавки конструкционной криогенной стали был реализован в электросталеплавильном цехе. После выплавки, металл выпускали в сталь-ковш, осуществляли внепечную обработку во время которой производили вакуумирование стали, после чего осуществляли ее разливку. Было произведено 6 опытных плавок.
Условия проведения экспериментов приведены в таблице 1. Примеры 1-3 с соблюдением предложенных технических параметров, примеры 4-6 с не соблюдением некоторых параметров.
Химические составы выплавленных сталей указаны в таблице 2. Результаты экспериментов представлены в таблице 3. Из представленных результатов видно, что при выполнении всех предложенных технических решений (примеры 1-3) сталь содержит минимальное количество неметаллических включений (что повышает ее механические свойства) и обладает улучшенным комплексом механических свойств. Напротив, при не выполнении предложенных технических решений (примеры 4-6) в стали увеличивается количество неметаллических включений и происходит снижение механический свойств стали.
Таким образом, предложенный способ производства конструкционной криогенной стали позволяет получать высокопрочную конструкционную криогенную сталь, обладающую улучшенным комплексом механических свойств, удовлетворяющих требования EN 10028-4.
Claims (11)
1. Конструкционная криогенная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, медь, ниобий, титан, серу, фосфор, олово, сурьму, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, хром, ванадий, молибден, бор, азот и мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
железо и неизбежные примеси - остальное.
2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит до 0,003 мас.% кальция.
3. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит до 0,005 мас.% РЗМ.
4. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет преимущественно структуру отпущенного мартенсита с содержанием остаточного аустенита не менее 5%.
5. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что средний балл неметаллических включений в стали не превышает 2,5.
6. Способ производства конструкционной криогенной стали по п. 1, включающий загрузку в печь шихты, выплавку металла, выпуск металла из печи в сталь-ковш, внепечную обработку металла, во время которой осуществляют его вакуумирование и разливку металла, при этом легирование металла никелем осуществляют путем присадки в печь никельсодержащих материалов в количестве 50-90% от общего количества никеля и дополнительной присадки никельсодержащих материалов в количестве 10-50% от общего количества никеля во время выпуска и/или внепечной обработки металла, выпуск металла из печи осуществляют при температуре не менее 1630°С, во время внепечной обработки металла производят продувку металла аргоном с интенсивностью от 100 до 1000 л/мин в течение не менее 60 мин., после этого металл разливают на установке непрерывной разливки стали.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что во время внепечной обработки металла в сталь-ковш осуществляют присадку кальцийсодержащих материалов в количестве 0,15-0,35 кг/т металла.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что окисленность металла перед выпуском из печи составляет не более 1000 ррm.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что во время внепечной обработки обеспечивают толщину слоя шлака в сталь-ковше не более 200 мм при содержании в нем FeO не более 3,0%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111911A RU2686758C1 (ru) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111911A RU2686758C1 (ru) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686758C1 true RU2686758C1 (ru) | 2019-04-30 |
Family
ID=66430579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018111911A RU2686758C1 (ru) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686758C1 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946516A (en) * | 1988-03-08 | 1990-08-07 | Nippon Steel Corporation | Process for producing high toughness, high strength steel having excellent resistance to stress corrosion cracking |
| WO2000039352A2 (en) * | 1998-12-19 | 2000-07-06 | Exxonmobil Upstream Research Company | Ultra-high strength steels with excellent cryogenic temperature toughness |
| RU2216599C2 (ru) * | 1997-12-19 | 2003-11-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Сверхвысокопрочная двухфазная сталь с высокой ударной вязкостью при криогенной температуре |
| RU2234542C2 (ru) * | 1998-12-19 | 2004-08-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ получения стального листа (варианты) и стальной лист |
| RU2235792C2 (ru) * | 1998-12-19 | 2004-09-10 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ получения стального листа (варианты) и стальной лист |
| WO2007080645A1 (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 溶接熱影響部のｃｔｏｄ特性に優れた極低温用鋼 |
| EP2933347A1 (en) * | 2012-12-13 | 2015-10-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Thick steel plate having excellent cryogenic toughness |
| EP2987885A1 (en) * | 2013-04-17 | 2016-02-24 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Thick steel plate having excellent ultralow-temperature toughness |
-
2018
- 2018-04-02 RU RU2018111911A patent/RU2686758C1/ru active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946516A (en) * | 1988-03-08 | 1990-08-07 | Nippon Steel Corporation | Process for producing high toughness, high strength steel having excellent resistance to stress corrosion cracking |
| RU2216599C2 (ru) * | 1997-12-19 | 2003-11-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Сверхвысокопрочная двухфазная сталь с высокой ударной вязкостью при криогенной температуре |
| WO2000039352A2 (en) * | 1998-12-19 | 2000-07-06 | Exxonmobil Upstream Research Company | Ultra-high strength steels with excellent cryogenic temperature toughness |
| RU2234542C2 (ru) * | 1998-12-19 | 2004-08-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ получения стального листа (варианты) и стальной лист |
| RU2235792C2 (ru) * | 1998-12-19 | 2004-09-10 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ получения стального листа (варианты) и стальной лист |
| WO2007080645A1 (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 溶接熱影響部のｃｔｏｄ特性に優れた極低温用鋼 |
| EP2933347A1 (en) * | 2012-12-13 | 2015-10-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Thick steel plate having excellent cryogenic toughness |
| EP3190201A1 (en) * | 2012-12-13 | 2017-07-12 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Thick steel plate having excellent cryogenic toughness |
| EP2987885A1 (en) * | 2013-04-17 | 2016-02-24 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Thick steel plate having excellent ultralow-temperature toughness |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6460292B1 (ja) | 高Ｍｎ鋼およびその製造方法 | |
| JP5212124B2 (ja) | 厚鋼板およびその製造方法 | |
| JP2016094649A (ja) | 継目無鋼管およびその製造方法 | |
| CN111051553B (zh) | 高Mn钢及其制造方法 | |
| CN113846260B (zh) | 一种工程机械用高强度钢板的生产方法 | |
| KR102628769B1 (ko) | 고Mn강 및 그의 제조 방법 | |
| CN111433381B (zh) | 高Mn钢及其制造方法 | |
| JP5194572B2 (ja) | 耐溶接割れ性が優れた高張力鋼材の製造方法 | |
| RU2358024C1 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали | |
| RU2533469C1 (ru) | Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью | |
| KR102289520B1 (ko) | 철근 및 그 제조방법 | |
| CN111788325B (zh) | 高Mn钢及其制造方法 | |
| CN111051555B (zh) | 钢板及其制造方法 | |
| RU2665854C1 (ru) | Толстолистовая хладостойкая сталь | |
| RU2686758C1 (ru) | Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения | |
| JP5194571B2 (ja) | 引張強さ５７０Ｎ／ｍｍ２級以上の溶接割れ感受性に優れた高張力鋼の製造方法 | |
| KR19980073737A (ko) | 압력용기용 고인성 크롬-몰리브덴 강 | |
| RU2414520C1 (ru) | Сталь конструкционная с высокой ударной вязкостью при криогенных температурах | |
| CN107190201B (zh) | 液化石油气运输船用钢及制造方法 | |
| KR20200123831A (ko) | 고Mn강 및 그의 제조 방법 | |
| KR20150014733A (ko) | 극후 강판 및 그 제조 방법 | |
| RU2774692C1 (ru) | Высокопрочный низкотемпературный свариваемый арматурный стержень | |
| RU2484173C1 (ru) | Автоматная свинецсодержащая сталь | |
| KR101193780B1 (ko) | 고주파 및 파팅라인부 크랙민감도가 저하된 비조질강 | |
| RU2479645C1 (ru) | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый |