RU2807799C1 - Fireproof steel production method - Google Patents
Fireproof steel production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807799C1 RU2807799C1 RU2023115867A RU2023115867A RU2807799C1 RU 2807799 C1 RU2807799 C1 RU 2807799C1 RU 2023115867 A RU2023115867 A RU 2023115867A RU 2023115867 A RU2023115867 A RU 2023115867A RU 2807799 C1 RU2807799 C1 RU 2807799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- minutes
- during
- temperature
- less
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 17
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 15
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 7
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- -1 titanium nitrides Chemical class 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 229910001568 polygonal ferrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве сталей, предназначенных для изготовления различных металлоконструкций, к которым предъявляются повышенные требования по огнестойкости.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the production of steels intended for the manufacture of various metal structures that are subject to increased requirements for fire resistance.
Известен способ выплавки безуглеродистой жаропрочной стали, согласно которому осуществляют загрузку в вакуумную индукционную печь шихтовых материалов, расплавление, выдержку металла под вакуумом в течение 20-30 мин при температуре, превышающей температуру ликвидус металла на 150-170°С при давлении 5⋅10-3 - 1⋅10-2 мм рт.ст., напуск инертного газа, причем раскислители и высокореакционные легирующие добавки вводят после снижения температуры до значений, превышающих температуру ликвидус на 100-110°С в атмосфере инертного газа при давлении 70-250 мм рт.ст., а раскисление металла осуществляют в три стадии [Патент RU № 2469117, C22C1/02, C22C38/18, 2012].There is a known method for smelting carbon-free heat-resistant steel, according to which charge materials are loaded into a vacuum induction furnace, melted, and the metal is kept under vacuum for 20-30 minutes at a temperature exceeding the liquidus temperature of the metal by 150-170°C at a pressure of 5⋅10 -3 - 1⋅10 -2 mmHg, injection of inert gas, wherein deoxidizers and highly reactive alloying additives are introduced after reducing the temperature to values exceeding the liquidus temperature by 100-110°C in an inert gas atmosphere at a pressure of 70-250 mmHg. Art., and metal deoxidation is carried out in three stages [Patent RU No. 2469117, C22C1/02, C22C38/18, 2012].
Недостатком данного способа является высокая себестоимость химических составов рассматриваемого класса сталей для применения в массовом строительстве зданий и сооружений из металлоконструкций.The disadvantage of this method is the high cost of the chemical compositions of the class of steels under consideration for use in the mass construction of buildings and structures from metal structures.
Известен способ выплавки высокохромистых сталей и сплавов в открытых индукционных печах, согласно которому осуществляют завалку шихты, ее расплавление, введение в печь шлакообразующих материалов, предварительное раскисление, легирование расплава, усвоение легирующих компонентов, окончательное раскисление, скачивание шлака и разливку в ковш, при этом в конце легирования после усвоения легирующих компонентов при температуре расплава не выше 1600°С одновременно порциями вводят хром и легирующие компоненты, повышающие растворимость азота в железе, и после их усвоения за время 5-7 минут проводят окончательное раскисление, скачивание шлака и разливку в ковш, причем после введения каждой порции на расплав дополнительно подают шлакообразующую смесь в количестве 1-3% от массы порции [Патент RU № 2630101, C22C38/18, F27B14/00, 2017].There is a known method for smelting high-chromium steels and alloys in open induction furnaces, according to which the charge is filled, melted, slag-forming materials are introduced into the furnace, preliminary deoxidation, melt alloying, assimilation of alloying components, final deoxidation, slag downloading and pouring into the ladle, while at the end of alloying, after assimilation of the alloying components at a melt temperature not higher than 1600°C, chromium and alloying components are simultaneously introduced in portions, increasing the solubility of nitrogen in iron, and after their assimilation, final deoxidation is carried out within 5-7 minutes, the slag is downloaded and poured into the ladle, and after introducing each portion, a slag-forming mixture is additionally fed to the melt in an amount of 1-3% by weight of the portion [Patent RU No. 2630101, C22C38/18, F27B14/00, 2017].
Недостатком данного способа является также высокая себестоимость высокохромистых марок сталей для применения в массовом строительстве зданий и сооружений из металлоконструкций, а также ограничения по свариваемости данных сталей. Недостатком является и выплавка в открытых печах, которая не позволяет получить требуемую чистоту стали по неметаллическим включениям.The disadvantage of this method is also the high cost of high-chromium steel grades for use in the mass construction of buildings and structures from metal structures, as well as restrictions on the weldability of these steels. Another disadvantage is smelting in open furnaces, which does not allow obtaining the required purity of steel for non-metallic inclusions.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства низколегированного рулонного полосового проката с повышенной огнестойкостью, который включает выплавку в сталеплавильном агрегате низколегированной малоуглеродистой стали заданного химического состава, микролегирование металла титаном и алюминием, внепечную обработку в ковше, получение непрерывнолитой заготовки, аустенизацию полученной заготовки, черновую прокатку до толщины промежуточного подката, чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки и ламинарное охлаждение водой до температуры смотки в рулон. Для производства рулонных полос используют сталь следующего химического состава, мас. %: C = 0,06-0,20; Mn = 0,5-1,6; Si = 0,15-0,6; V = 0,03-0,20; Nb = 0,01-0,04; Al = 0,01-0,10; Ti = 0,005-0,05; Мо = 0,02-0,50; Cr = 0,10-0,30; Ni = 0,10-0,30; N = 0,005-0,012; S = 0,001-0,020; P = 0,005-0,025 остальное железо [Патент RU № 2183222, B21DВ1/46, C21D8/02, 2002].The closest in its technical essence to the proposed invention is a method for the production of low-alloy rolled strip with increased fire resistance, which includes smelting low-alloy low-carbon steel of a given chemical composition in a steel-smelting unit, microalloying the metal with titanium and aluminum, out-of-furnace processing in a ladle, obtaining a continuously cast billet, austenitizing the resulting workpieces, rough rolling to the thickness of the intermediate strip, finishing rolling with a regulated temperature at the end of rolling and laminar cooling with water to the temperature of winding into a roll. For the production of rolled strips, steel of the following chemical composition, wt., is used. %: C = 0.06-0.20; Mn = 0.5-1.6; Si = 0.15-0.6; V = 0.03-0.20; Nb = 0.01-0.04; Al = 0.01-0.10; Ti = 0.005-0.05; Mo = 0.02-0.50; Cr = 0.10-0.30; Ni = 0.10-0.30; N = 0.005-0.012; S = 0.001-0.020; P = 0.005-0.025 rest iron [RU Patent No. 2183222, B21DB1/46, C21D8/02, 2002].
Недостатком данного способа является отсутствие стабильности получения проката с высокой степенью чистоты по неметаллическим включениям, что может не гарантировать получение ударной вязкости огнестойкого проката при критических температурах испытаний -60°С.The disadvantage of this method is the lack of stability in obtaining rolled products with a high degree of purity based on non-metallic inclusions, which may not guarantee the impact strength of fire-resistant rolled products at critical test temperatures of -60°C.
Технический результат изобретения - разработка способа производства огнестойкой стали с обеспечением в ней низкого содержания неметаллических включений и улучшенного качества макроструктуры.The technical result of the invention is the development of a method for producing fire-resistant steel ensuring a low content of non-metallic inclusions and improved quality of the macrostructure.
Огнестойкая сталь должна характеризоваться следующими показателями:Fire-resistant steel must have the following characteristics:
- пределом текучести при комнатной температуре не мене 390 МПа для 390 класса;- yield strength at room temperature not less than 390 MPa for class 390;
- пределом прочности при комнатной температуре не мене 520 МПа для 390 класса;- tensile strength at room temperature not less than 520 MPa for class 390;
- относительным удлинением не менее 20,0% для 390 класса;- relative elongation of at least 20.0% for class 390;
- пределом текучести при температуре испытания 600°С не мене 230 МПа для 390 класса;- yield strength at a test temperature of 600°C not less than 230 MPa for class 390;
- пределом прочности при температуре испытания 600°С не мене 280 МПа для 390 класса;- tensile strength at a test temperature of 600°C not less than 280 MPa for class 390;
- ударной вязкостью KCV при температуре испытания -20°С не менее 40 Дж/см2 для 390 класса;- impact strength KCV at a test temperature of -20°C not less than 40 J/cm 2 for class 390;
- ударной вязкостью KCV при температуре испытания -40°С не менее 50 Дж/см2 для 390 класса;- impact strength KCV at a test temperature of -40°C not less than 50 J/cm 2 for class 390;
- ударной вязкостью KCV при температуре испытания -60°С не менее 34 Дж/см2 для 390 класса;- impact strength KCV at a test temperature of -60°C not less than 34 J/cm 2 for class 390;
- ударной вязкостью KCU при температуре испытания -40°С не менее 45 Дж/см2 для 390 класса;- impact strength KCU at a test temperature of -40°C not less than 45 J/cm 2 for class 390;
- ударной вязкостью KCU при температуре испытания -70°С не менее 55 Дж/см2 для 390 класса;- impact strength KCU at a test temperature of -70°C not less than 55 J/cm 2 for class 390;
- коэффициентом огнестойкости, определяемого как отношение фактического предела текучести при температуре 600°С к номинальному значению предела текучести при комнатной температуре для соответствующего класса прочности, не менее 0,60 отн. ед.;- fire resistance coefficient, defined as the ratio of the actual yield strength at a temperature of 600°C to the nominal value of the yield strength at room temperature for the corresponding strength class, not less than 0.60 rel. units;
- пределом текучести при комнатной температуре не мене 355 МПа для 355 класса;- yield strength at room temperature not less than 355 MPa for class 355;
- пределом прочности при комнатной температуре не мене 470 МПа для 355 класса;- tensile strength at room temperature not less than 470 MPa for class 355;
- относительным удлинением не менее 21,0% для 355 класса;- relative elongation of at least 21.0% for class 355;
- пределом текучести при температуре испытания 600°С не мене 200 МПа для 390 класса;- yield strength at a test temperature of 600°C is not less than 200 MPa for class 390;
- пределом прочности при температуре испытания 600°С не мене 240 МПа для 390 класса;- tensile strength at a test temperature of 600°C not less than 240 MPa for class 390;
- ударной вязкостью KCV при температуре испытания -40°С не менее 34 Дж/см2 для 390 класса;- impact strength KCV at a test temperature of -40°C not less than 34 J/cm 2 for class 390;
- ударной вязкостью KCV при температуре испытания -60°С не менее 34 Дж/см2 для 390 класса.- impact strength KCV at a test temperature of -60°C not less than 34 J/cm 2 for class 390.
Низкое содержание неметаллических включений (не более 2,5 балла по средним значениям) и улучшенное качество макроструктуры (осевая химическая неоднородность (ОХН) не более 2-го балла; точечная неоднородность (ТН) не более 2-го балла) позволяют добиться в огнестойкой стали требуемого комплекса прочностных и пластических свойств при комнатной температуре, требуемого комплекса прочностных свойств при повышенной температуре испытания (600°С), а также высоких значений ударной вязкости проката с V-образным надрезом во всем интервале температур испытаний от +25°С до -60°С.Low content of non-metallic inclusions (no more than 2.5 points according to average values) and improved quality of the macrostructure (axial chemical heterogeneity (ACH) no more than 2 points; point heterogeneity (PH) no more than 2 points) can be achieved in fire-resistant steel the required set of strength and plastic properties at room temperature, the required set of strength properties at elevated test temperatures (600°C), as well as high values of impact strength of rolled products with a V-shaped notch throughout the entire test temperature range from +25°C to -60° WITH.
Указанный технический результат достигается тем, что способ производства огнестойкой стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, ее выпуск, внепечную обработку и разливку, характеризуется тем, что выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталь-ковш осуществляют при температуре не менее 1620 °С в течение не менее 3 мин, во время выпуска присаживают кальцийсодержащие шлакообразующие материалы в количестве не менее 7,0 кг/т стали, во время внепечной обработки осуществляют продувку стали нейтральным газом в течение не менее 20 мин, с обеспечением длительности промывочного периода не менее 5 мин, осуществляют непрерывную разливку стали на заготовки с поддержанием температуры в промежуточном ковше выше температуры ликвидуса на 10 - 45 °С, при этом заготовку получают из стали, содержащей, в мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that the method of producing fire-resistant steel, including the smelting of steel in a steel-smelting unit, its release, out-of-furnace processing and casting, is characterized by the fact that the release of steel from the steel-smelting unit into a steel ladle is carried out at a temperature of at least 1620 °C for for at least 3 minutes, during tapping, calcium-containing slag-forming materials are added in an amount of at least 7.0 kg/t of steel, during out-of-furnace processing, the steel is purged with a neutral gas for at least 20 minutes, ensuring a flushing period of at least 5 minutes, carry out continuous casting of steel into billets while maintaining the temperature in the tundish above the liquidus temperature by 10 - 45 ° C, while the billet is produced from steel containing, in wt.%:
Во время внепечной обработки осуществляют вакуумирование стали, при котором обеспечивают время выдержки на остаточном давлении не более 0,25 кПа в течение не менее 10 мин.During out-of-furnace processing, the steel is vacuumed, during which a holding time at a residual pressure of no more than 0.25 kPa is provided for at least 10 minutes.
Во время внепечной обработки легирование стали титансодержащими материалами осуществляют не менее чем через 2 минуты после присадки алюминийсодержащих материалов.During out-of-furnace processing, alloying of steel with titanium-containing materials is carried out no less than 2 minutes after the addition of aluminum-containing materials.
Во время внепечной обработки осуществляют ввод в сталь кальцийсодержащей проволоки не менее чем через 2 минуты после присадки титансодержащих материалов.During out-of-furnace processing, calcium-containing wire is introduced into the steel no less than 2 minutes after the addition of titanium-containing materials.
Содержание неметаллических включений в заготовке не превышает 2,5 баллов.The content of non-metallic inclusions in the workpiece does not exceed 2.5 points.
Непрерывную разливку стали на заготовки осуществляют со скоростью 0,55 - 1,4 м/мин.Continuous casting of steel onto billets is carried out at a speed of 0.55 - 1.4 m/min.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Непрерывно-литую заготовку выплавляют и разливают с заданным химическим составом. Содержание углерода в низколегированной стали определяет ее прочностные характеристики. Содержание углерода менее 0,04% технологически сложно обеспечить на сталеплавильном переделе. Увеличение содержания углерода более 0,23% приводит к образованию перлита, увеличению зональной ликвации по толщине проката, в следствие чего происходит увеличение прочностных свойств выше требуемого уровня, снижению ударной вязкости и огнестойкость рулонной полосы.A continuously cast billet is smelted and cast with a given chemical composition. The carbon content of low-alloy steel determines its strength characteristics. A carbon content of less than 0.04% is technologically difficult to ensure in a steelmaking process. An increase in carbon content of more than 0.23% leads to the formation of pearlite, an increase in zonal segregation along the thickness of the rolled product, resulting in an increase in strength properties above the required level, a decrease in the impact strength and fire resistance of the rolled strip.
Снижение содержания марганца менее 0,4% приводит к снижению предела текучести и предела прочности ниже допустимых пределов, т.к. не достигается требуемый эффект от твердорастворного упрочнения и не достигается формирования микроструктуры квазиполигонального феррита и бейнита. В то же время содержание марганца должно быть ограничено величиной Mn < 2,0%, поскольку только до этих значений он способствует растворению в твердом растворе микролегирующих элементов, образующих дисперсные термически устойчивые частицы карбонитридных фаз, способствующие повышению огнестойкости. Относительно низкое содержание углерода и марганца способствует получению низких значений углеродного эквивалента, т.е. хорошей свариваемости проката.A decrease in manganese content to less than 0.4% leads to a decrease in the yield strength and tensile strength below the permissible limits, because the required effect from solid solution hardening is not achieved and the formation of a microstructure of quasi-polygonal ferrite and bainite is not achieved. At the same time, the manganese content should be limited to Mn < 2.0%, since only up to these values does it contribute to the dissolution of micro-alloying elements in the solid solution, forming dispersed thermally stable particles of carbonitride phases, which contribute to increased fire resistance. The relatively low carbon and manganese content contributes to low carbon equivalent values, i.e. good weldability of rolled products.
Кремний используется в сталеплавильном процессе для раскисления стали. Снижение содержания кремния менее 0,1% не желательно с точки зрения проведения выплавки и разливки стали. Увеличение содержания кремния более 1,2% приводит к существенному росту прочностных свойств за счет твердорастворного упрочнения, а также ухудшению свариваемости проката.Silicon is used in the steelmaking process to deoxidize steel. A reduction in silicon content to less than 0.1% is not desirable from the point of view of steel smelting and casting. An increase in silicon content of more than 1.2% leads to a significant increase in strength properties due to solid solution strengthening, as well as a deterioration in the weldability of rolled products.
Содержание азота в химическом составе более 0,012% приводит к образованию крупных частиц нитридов титана, которые неблагоприятно влияют на ударную вязкость проката.A nitrogen content in the chemical composition of more than 0.012% leads to the formation of large particles of titanium nitrides, which adversely affect the impact strength of rolled products.
Алюминий в концентрациях до 0,1% используется для раскисления и модифицирования стали. Алюминий связывает избыточный азот в нитриды, уменьшая его негативное воздействие на механические свойства проката. Увеличение алюминия более 0,1% нецелесообразно с точки зрения себестоимости химического состава стали.Aluminum in concentrations up to 0.1% is used for deoxidation and modification of steel. Aluminum binds excess nitrogen into nitrides, reducing its negative impact on the mechanical properties of rolled products. An increase in aluminum by more than 0.1% is impractical from the point of view of the cost of the chemical composition of steel.
Хром является одним из основных элементов формирующих требуемые свойства высокопрочного огнестойкого проката. Хром повышает стабильность частиц избыточных фаз микролегирующих элементов при нагреве, что позволяет сохранять высокий уровень прочностных свойств при повышенных температурах. При его содержании менее 0,1% данный эффект не достигается, а при содержании более 1,0% происходит существенное удорожание химического состава и ухудшение свариваемости.Chromium is one of the main elements that forms the required properties of high-strength fire-resistant rolled products. Chromium increases the stability of particles of excess phases of micro-alloying elements when heated, which allows maintaining a high level of strength properties at elevated temperatures. When its content is less than 0.1%, this effect is not achieved, and when its content is more than 1.0%, there is a significant increase in the cost of the chemical composition and a deterioration in weldability.
Легирование никелем в пределах до 0,85% способствует повышению ударной вязкости проката при температурах до -60°С, а также улучшает технологичность производства полосы на станах горячей прокатки за счет снижения налипания металла на рабочие валки стана. Дальнейшее увеличение содержания никеля приводит к существенному увеличению себестоимости проката.Alloying with nickel in the range of up to 0.85% helps to increase the impact strength of rolled products at temperatures down to -60°C, and also improves the manufacturability of strip production in hot rolling mills by reducing metal adhesion to the work rolls of the mill. A further increase in nickel content leads to a significant increase in the cost of rolled products.
Легирование медью в пределах до 0,85% позволяет достигать требуемого уровня прочностных свойств за счет эффекта твердорастворного упрочнения. Дальнейшее увеличение содержания меди приводит к увеличению себестоимости химического состава и образованию неблагоприятных частиц меди, влияющих на ударную вязкость проката.Alloying with copper up to 0.85% makes it possible to achieve the required level of strength properties due to the effect of solid solution hardening. A further increase in copper content leads to an increase in the cost of the chemical composition and the formation of unfavorable copper particles that affect the impact strength of rolled products.
Сера и фосфор являются вредными примесями в данном классе сталей. Содержание серы более 0,011% и фосфора более 0,015% приводит к ухудшению ударной вязкости проката и его огнестойкости, т.е. прочностным свойствам при повышенных температурах испытаний.Sulfur and phosphorus are harmful impurities in this class of steels. A sulfur content of more than 0.011% and phosphorus of more than 0.015% leads to a deterioration in the impact strength of rolled products and its fire resistance, i.e. strength properties at elevated test temperatures.
Ванадий является одним из основных элементов, влияющих на свойства высокопрочного огнестойкого проката. Использование концентраций элемента в диапазоне от 0,003% до 0,2% позволяет получать огнестойкий прокат классов прочности 355 и 390. Формирование требуемых свойств происходит за счет увеличения объемной доли избыточных выделений карбидов ванадия в процессе термомеханической обработки проката. Значения ванадия менее 0,003% не позволяют получить требуемый комплекс механических свойств. Использование концентраций более 0,2% приводит к избыточным прочностным свойствам проката для рассматриваемых классов прочности.Vanadium is one of the main elements influencing the properties of high-strength fire-resistant rolled products. The use of element concentrations in the range from 0.003% to 0.2% makes it possible to obtain fire-resistant rolled products of strength classes 355 and 390. The formation of the required properties occurs by increasing the volume fraction of excess vanadium carbide precipitation during the thermomechanical processing of rolled products. Vanadium values less than 0.003% do not allow obtaining the required set of mechanical properties. The use of concentrations greater than 0.2% leads to excessive strength properties of rolled products for the strength classes under consideration.
Бор увеличивает прокаливаемость проката и склонность к прохождению промежуточных превращений при ускоренном охлаждении проката после горячей прокатки. Использование концентраций до 0,005% позволяет получить прокат с необходимой микроструктурой квазиполигонального феррита и бейнита во всем диапазоне толщин. Химический состав с концентрациями более 0,005% приводит к получению в микроструктуре стали (проката) низкотемпературного бейнита неблагоприятной реечной морфологии для ударной вязкости стали (проката).Boron increases the hardenability of rolled products and the tendency to undergo intermediate transformations during accelerated cooling of rolled products after hot rolling. The use of concentrations up to 0.005% makes it possible to obtain rolled products with the required microstructure of quasi-polygonal ferrite and bainite over the entire thickness range. Chemical composition with concentrations of more than 0.005% leads to the formation of low-temperature bainite in the microstructure of steel (rolled steel), which has a lath morphology unfavorable for the impact toughness of steel (rolled steel).
Титан необходим для получения прочностных свойств огнестойкого проката как при комнатной, так и при повышенной температурах за счет дисперсных выделений нитрида и карбида титана в ходе термомеханической обработки. Также титан используется для связывания азота в нитриды. Частицы нитрида титана препятствуют росту зерна аустенита в ходе нагрева, в процессе сварки при изготовлении строительных металлоконструкций не происходит их растворения и разупрочнения зоны сварного шва. Значения титана менее 0,001% могут быть получены только при использовании специальных ферросплавов, что приводит к существенному удорожанию химического состава. Использование концентраций титана более 0,05% нецелесообразно ввиду образования крупных частиц нитридов титана, образующихся в процессе разливки стали и влияющих на ударную вязкость проката.Titanium is necessary to obtain the strength properties of fire-resistant rolled products both at room and at elevated temperatures due to dispersed precipitation of titanium nitride and carbide during thermomechanical processing. Titanium is also used to bind nitrogen into nitrides. Titanium nitride particles prevent the growth of austenite grains during heating; during the welding process in the manufacture of building metal structures, they do not dissolve and soften the weld zone. Titanium values of less than 0.001% can only be obtained by using special ferroalloys, which leads to a significant increase in the cost of the chemical composition. The use of titanium concentrations of more than 0.05% is impractical due to the formation of large particles of titanium nitrides formed during the casting of steel and affecting the impact strength of rolled products.
Ниобий используется в данном классе сталей для управления рекристаллизацией аустенита в ходе горячей прокатки, а также для получения механических свойств за счет мелкодисперсных выделений в ходе охлаждения проката после горячей прокатки. Значения ниобия менее 0,003% могут быть получены только при использовании специальных ферросплавов и руды, что приводит к существенному удорожанию химического состава. Значения концентраций ниобия более 0,15% приводят к неблагоприятному увеличению прочностных свойств для проката классов 355 и 390.Niobium is used in this class of steels to control the recrystallization of austenite during hot rolling, as well as to obtain mechanical properties due to fine precipitation during cooling of the rolled product after hot rolling. Niobium values of less than 0.003% can only be obtained by using special ferroalloys and ores, which leads to a significant increase in the cost of the chemical composition. Niobium concentrations of more than 0.15% lead to an unfavorable increase in strength properties for rolled products of classes 355 and 390.
Молибден в концентрациях до 0,55% играет существенную роль в стабилизации мелкодисперсных частиц микролегирующих элементов, таких как карбиды титана, карбонитриды ванадия и ниобия, при нагреве до температур испытаний огнестойкого проката.Molybdenum in concentrations up to 0.55% plays a significant role in stabilizing fine particles of micro-alloying elements, such as titanium carbides, vanadium and niobium carbonitrides, when heated to test temperatures for fire-resistant rolled products.
Температура выпуска стали из сталеплавильного агрегата должна составлять не менее 1620°С. Температура выпуска менее 1620°С не позволит в дальнейшем осуществить внепечную обработку стали.The temperature at which steel is released from a steel-smelting unit must be at least 1620°C. A tapping temperature of less than 1620°C will not allow further out-of-furnace processing of steel.
Продолжительность выпуска стали из сталеплавильного агрегата в течение менее 3 минут не позволяет полностью растворить ферросплавы и шлакообразующие материалы, что затрудняет последующую внепечную обработку стали и приводит к повышению в ней содержания неметаллических включений и ухудшению качества макроструктуры.The duration of steel production from a steel-smelting unit for less than 3 minutes does not allow the complete dissolution of ferroalloys and slag-forming materials, which complicates the subsequent out-of-furnace processing of steel and leads to an increase in the content of non-metallic inclusions and a deterioration in the quality of the macrostructure.
Расход кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве не менее 7 кг/т обусловлен необходимостью десульфурации стали. При расходе кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в меньшем количестве, содержание серы в стали будет выше допустимого значения.The consumption of calcium-containing slag-forming materials in an amount of at least 7 kg/t is due to the need for steel desulfurization. If calcium-containing slag-forming materials are consumed in smaller quantities, the sulfur content in steel will be higher than the permissible value.
Продувка стали нейтральным газом (аргоном) в течение менее 20 минут не позволяет провести десульфурацию стали и произвести усреднение ее химического состава. Продолжительность промывочного периода в течение менее 5 минут не позволяет полностью удалить неметаллические включения из стали.Blowing the steel with a neutral gas (argon) for less than 20 minutes does not allow desulfurization of the steel and averaging of its chemical composition. A washing period of less than 5 minutes does not allow complete removal of non-metallic inclusions from steel.
Перегрев металла над температурой ликвидус менее 10 °С приводит к затягиванию сталеразливочного стакана и не позволяет провести разливку стали. Перегрев стали более 45 °С приводит к повышению в ней содержания неметаллических включений и не позволяет обеспечить их балл менее 2,5.Overheating of the metal above the liquidus temperature of less than 10 °C leads to the tightening of the steel-pouring nozzle and does not allow steel to be cast. Overheating steel to more than 45 °C leads to an increase in the content of non-metallic inclusions and does not allow their score to be less than 2.5.
Скорость разливки менее 0,55 м/мин и более 1,4 м/мин не позволяет получить непрерывнолитую заготовку требуемого качества с точки зрения макроструктуры.A casting speed of less than 0.55 m/min and more than 1.4 m/min does not allow obtaining a continuously cast billet of the required quality in terms of macrostructure.
Вакуумирование стали при остаточном давлении более 0,25 кПа в течение менее 10 мин, в ряде случаев может приводить к не возможности удаления растворенных в стали газов и неметаллических включений.Evacuation of steel at a residual pressure of more than 0.25 kPa for less than 10 minutes, in some cases, can lead to the impossibility of removing gases and non-metallic inclusions dissolved in the steel.
Легирование стали титансодержащими материалами менее чем через 2 минуты после присадки алюминийсодержащих материалов приводит к образованию крупных, трудно удаляемых неметаллических включений.Alloying steel with titanium-containing materials less than 2 minutes after adding aluminum-containing materials leads to the formation of large, difficult-to-remove non-metallic inclusions.
Ввод в сталь кальцийсодержащей проволоки менее чем через 2 минуты после присадки титансодержащих материалов приводит к образованию крупных неметаллических включений, трудно удаляемых из стали.The introduction of calcium-containing wire into steel less than 2 minutes after the addition of titanium-containing materials leads to the formation of large non-metallic inclusions that are difficult to remove from the steel.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Выплавку огнестойкой стали осуществляли в кислородном конвертере, после чего производили ее внепечную обработку, во время которой, в ряде случаев, осуществляли вакуумирование стали, далее выполняли непрерывную разливку стали, осуществляли аустенизацию слябов и последующую их прокатку. В таблице 1 приведены химические составы сталей с различным содержанием легирующих элементов. В таблице 2 представлены контролируемые параметры технологии, в таблице 3 контролируемые параметры огнестойких сталей.The smelting of fire-resistant steel was carried out in an oxygen converter, after which it was subjected to out-of-furnace processing, during which, in some cases, the steel was vacuum-sealed, then continuous casting of steel was carried out, austenitization of the slabs was carried out and their subsequent rolling. Table 1 shows the chemical compositions of steels with different contents of alloying elements. Table 2 presents the controlled parameters of the technology, and Table 3 shows the controlled parameters of fire-resistant steels.
Примеры 1 - 4 с соблюдением предложенных параметров. Примеры 5 - 6 с несоблюдением ряда параметров.Examples 1 - 4 in compliance with the proposed parameters. Examples 5 - 6 with non-compliance with a number of parameters.
Как следует из таблицы 3, при соблюдении заявляемых параметров (примеры 1 - 4), сталь характеризуется требуемым уровнем прочностных и пластических свойств для соответствующего класса прочности (355, 390), а также коэффициентом огнестойкости (σт +600/σт +20>0,60) и ударной вязкостью проката.As follows from Table 3, subject to the stated parameters (examples 1 - 4), the steel is characterized by the required level of strength and plastic properties for the corresponding strength class (355, 390), as well as a fire resistance coefficient (σ t +600 /σ t +20 > 0.60) and impact strength of rolled products.
примераNo.
example
кг/т сталиCa containing slag-forming agents,
kg/t steel
минDuration of the washing period,
min
(P не более 0,25 кПа),
минDuration of vacuuming
(P no more than 0.25 kPa),
min
примераNo.
example
ТН - 1OCN - 1
TN - 1
ТН - 2OCN - 2
TN - 2
ТН - 1OCN - 1
TN - 1
ТН - 1OCN - 1
TN - 1
ТН - 3OCN - 3
TN - 3
ТН - 3OCN - 3
TN - 3
Claims (14)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807799C1 true RU2807799C1 (en) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5370838A (en) * | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-base superalloy |
| RU2183222C1 (en) * | 2001-11-16 | 2002-06-10 | Кулик Дмитрий Владимирович | Method of fire-resistant plates production |
| CN106521354A (en) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 安徽瑞鑫自动化仪表有限公司 | High temperature resistant alloy steel for temperature sensor and preparation method of high temperature resistant alloy steel |
| RU2630101C1 (en) * | 2016-05-30 | 2017-09-05 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Method for melting high-chromium steels and alloys in open induction furnaces |
| CN110042326B (en) * | 2019-05-21 | 2020-05-22 | 马鞍山市庄芝耐磨合金有限公司 | Centrifugal casting stirring impeller and method |
| JP6737208B2 (en) * | 2017-03-13 | 2020-08-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Wear-resistant steel plate |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5370838A (en) * | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-base superalloy |
| RU2183222C1 (en) * | 2001-11-16 | 2002-06-10 | Кулик Дмитрий Владимирович | Method of fire-resistant plates production |
| RU2630101C1 (en) * | 2016-05-30 | 2017-09-05 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Method for melting high-chromium steels and alloys in open induction furnaces |
| CN106521354A (en) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 安徽瑞鑫自动化仪表有限公司 | High temperature resistant alloy steel for temperature sensor and preparation method of high temperature resistant alloy steel |
| JP6737208B2 (en) * | 2017-03-13 | 2020-08-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Wear-resistant steel plate |
| CN110042326B (en) * | 2019-05-21 | 2020-05-22 | 马鞍山市庄芝耐磨合金有限公司 | Centrifugal casting stirring impeller and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5079793B2 (en) | Steel material excellent in high temperature characteristics and toughness and method for producing the same | |
| US8303734B2 (en) | High strength thick steel material and high strength giant H-shape excellent in toughness and weldability and methods of production of same | |
| JP2760713B2 (en) | Method for producing controlled rolled steel with excellent fire resistance and toughness | |
| CN107208212B (en) | Thick-walled high-toughness high-strength steel plate and method for producing same | |
| JP5079794B2 (en) | Steel material excellent in high-temperature strength and toughness and manufacturing method thereof | |
| CN113846260B (en) | Production method of high-strength steel plate for engineering machinery | |
| US5879479A (en) | Method of making ultra low-carbon steel | |
| WO2001057286A1 (en) | High strength, high toughness, seamless steel pipe for line pipe | |
| RU2358024C1 (en) | Method of production of strips out of low alloyed steel | |
| TWI506146B (en) | High strength cold rolled steel sheet excellent in weldability and method for manufacturing the same | |
| CN111051555B (en) | Steel sheet and method for producing same | |
| RU2807799C1 (en) | Fireproof steel production method | |
| RU2339705C2 (en) | Section iron made of low-carbon chrome-bearing steel for cold extrusion | |
| RU2385350C1 (en) | Method of production strips for pipes of main pipelines | |
| RU2348703C2 (en) | Method of candies production | |
| JP3397271B2 (en) | Rolled section steel for refractory and method for producing the same | |
| JPH0530888B2 (en) | ||
| JP3285732B2 (en) | Rolled section steel for refractory and method for producing the same | |
| JP2009270165A (en) | Extra-low carbon steel sheet, and method for producing the same | |
| JP3426425B2 (en) | Slab for refractory rolled section steel and method for producing refractory rolled section steel from the same | |
| CN115679221B (en) | Preparation method of drill steel | |
| RU2286395C2 (en) | Method of production of the rolled section steel in the form of bars made out of the medium-carbon chromium-containing steel | |
| RU2809057C1 (en) | Method for producing low-alloy steel strips | |
| JP2001335882A (en) | Mg-CONTAINING STEEL FOR EXTREMELY HIGH HEAT INPUT WELDING | |
| RU2686758C1 (en) | Structural cryogenic steel and method of its production |