SU1789325A1 - Method of reconditioning stainless steel billets - Google Patents

Description

Изобретение относится к сварке в среде инертных газов плавящимся электродом и может быть использовано при ремонте (восстановлении) слябов из стали, преимущественно из нержавеющих, имеющей поверхностные дефекты типа рванин, закатов, трещин.The invention relates to welding in inert gases with a consumable electrode and can be used in the repair (restoration) of steel slabs, mainly stainless steel, with surface defects such as flaws, sunsets, cracks.

Известны способы восстановления металлических деталей, при которых дефекты удаляют огневой зачисткой и далее производят заплавление с использованием различных методов сварки.There are known methods of restoring metal parts, in which defects are removed by fire stripping and then fusion is performed using various welding methods.

Недостатком указанных способов является затрудненность визуального определения полного удаления дефекта при огневой зачистке и связанная с этим ненадежность способов восстановления металлических изделий.The disadvantage of these methods is the difficulty in visually determining the complete removal of the defect during fire stripping and the associated unreliability of methods for restoring metal products.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, взя-. тый за прототип.The closest in technical essence to the claimed is the method, taken. for the prototype.

Недостатком способа-прототипа является удаление дефектного участка методом расплавления, а также заварка внутреннего дефекта высококонцентрированным источником тепла. Оба эти технологические факторы способствуют образованию крупнозернистой структуры наплавленного слоя и напряжению в околошовной зоне, что отрицательно сказывается на деформируемости отремонтированных слябов. Двухфазная структура нержавеющих сталей усиливает вероятность образования дефектов при прокатке в виде рванин и трещин, особенно в зонах заплавления.The disadvantage of the prototype method is the removal of the defective area by melting, as well as welding of the internal defect with a highly concentrated heat source. Both of these technological factors contribute to the formation of a coarse-grained structure of the deposited layer and stress in the heat-affected zone, which negatively affects the deformability of repaired slabs. The two-phase structure of stainless steels increases the likelihood of rolling defects in the form of flaws and cracks, especially in weld zones.

1789325 AJ1789325 AJ

Целью изобретения является повышение качества восстановления проката при переделе дефектных слябов.The aim of the invention is to improve the quality of the restoration of rolled products in the redistribution of defective slabs.

' Предложенный способ восстановления слябов позволяет организовать производство годного проката нержавеющих сталей надлежащего качества. Экономический эффект от использования способа на одном из металлургических предприятий Юга страны может составить до 5 млн. рублей.'The proposed method of slab recovery allows organizing the production of suitable rolled stainless steels of proper quality. The economic effect of using the method at one of the metallurgical enterprises in the South of the country can amount to up to 5 million rubles.

Поставленная цель достигается тем, что заварку дефекта осуществляют в два слоя. Первый слой заваривают дуговой сваркой, а второй поверхностный слой толщиной не менее 3 мм выполняют аргонодуговой сваркой при напряжении 10-20 В, токе 50-100 А присадочной проволокой с диаметром 2-4 мм. Предложенный режим наплавления обеспечивает получение мелкозернистой структуры поверхностного наплавленного слоя.This goal is achieved by the fact that the welding of the defect is carried out in two layers. The first layer is welded by arc welding, and the second surface layer with a thickness of at least 3 mm is performed by argon-arc welding at a voltage of 10-20 V, a current of 50-100 A with a filler wire with a diameter of 2-4 mm. The proposed deposition mode provides a fine-grained structure of the surface deposited layer.

Мелкозернистая структура поверхности благотворно сказывается в процессе нагрева перед прокаткой восстановленных слябов, так как не происходит межграничное (межзеренное) окисление, так и при прокатке. потому, что площадь границ зерен большая и значительно прочней чем при крупном зерне.The fine-grained structure of the surface has a beneficial effect during the heating process before rolling of the reduced slabs, since there is no inter-boundary (intergranular) oxidation, and during rolling. because the area of grain boundaries is large and much stronger than with coarse grains.

Поставленная цель достигается также тем, что присаживаемая сталь дополнительно содержит 0,001-0,005 мас.% бора и 0,050,12 мас.% кальция.This goal is also achieved by the fact that the steel to be set additionally contains 0.001-0.005 wt.% Boron and 0.050.12 wt.% Calcium.

Содержание бора в электродной стали ниже указанных пределов не обеспечивает образование в достаточном количестве боридной эвтектики, что не вызывает заметного улучшения деформируемости наплавленного металла при температурах горячей прокатки или ковки восстановленных заготовок.The boron content in the electrode steel below the specified limits does not ensure the formation of a sufficient amount of boride eutectic, which does not cause a noticeable improvement in the deformability of the deposited metal at temperatures of hot rolling or forging of reduced workpieces.

Содержание бора в металле швов выше указанных пределов кроме удорожания электродов ухудшает стойкость к трещинообразованию наплавленной стали.The boron content in the weld metal is higher than the specified limits, in addition to the rise in the cost of electrodes, worsens the resistance to cracking of the deposited steel.

Содержание кальция ниже указанных пределов не обеспечивает необходимого увеличения центров кристаллизации при застывании сварного шва, что не вызывает заметного повышения вязкости и пластичности наплавленного металла и повышает отбраковку при прокатке восстановленных слябов.The calcium content below the specified limits does not provide the necessary increase in the centers of crystallization during solidification of the weld, which does not cause a noticeable increase in the toughness and ductility of the deposited metal and increases rejection during rolling of reduced slabs.

При содержании кальция выше указанных пределов повышается содержание неметаллических включений в металле сварного шва и эффект повышения вязкости и пластичности от введения кальция в электродный металл ослабевает. Концентрация кальция выше указанных пределов повышает также расходы при производстве стали.When the calcium content is above the specified limits, the content of non-metallic inclusions in the weld metal increases, and the effect of increasing the toughness and plasticity from the introduction of calcium into the electrode metal weakens. Calcium concentrations above these limits also increase steelmaking costs.

Первые слои при заполнении полости дефекта заваривают дуговой сваркой на обычных общепринятых известных режимах. Поставленная цель достигается при наплавлении поверхностных слоев дефектных участков сляба в среде аргона при напряжении 10-16 В, что обеспечивает стабильный процесс горения дуги. При сварке в среде гелия стабильный процесс дуги остается при напряжении 14-20 В.When filling the cavity of the defect, the first layers are welded by arc welding in the usual generally accepted known modes. The stated goal is achieved by fusing the surface layers of defective sections of the slab in an argon atmosphere at a voltage of 10-16 V, which ensures a stable arc burning process. When welding in a helium environment, a stable arc process remains at a voltage of 14-20 V.

Поставленная цель достигается также при наплавлении поверхностного слоя на минимально возможных токах. Надежное сплавление наплавленного металла со слябом обеспечивается при минимальных значениях тока 50 А, Повышение тока более 100 А ведет к нежелательным последствиям, т.к. резко увеличивается объем жидкого металла в очаге сварки, что влечет рост зерна в наплавленном слое и ухудшение деформируемости отремонтированных слябов при прокатке,This goal is also achieved when the surface layer is deposited at the lowest possible currents. Reliable fusion of the deposited metal with the slab is ensured at a minimum current of 50 A. An increase in current over 100 A leads to undesirable consequences, since the volume of liquid metal in the welding seat sharply increases, which entails grain growth in the deposited layer and deterioration of the deformability of the repaired slabs during rolling,

Получение мелкозернистой структуры в поверхностном наплавленном слое достигается также при использовании присадочной сварочной проволоки диаметром 2-4 мм. Применение проволоки диаметром менее 2 мм нецелесообразно из-за низкой производительности наплавки. Увеличение диаметра сварочной проволоки более 4 мм ведет к необходимости увеличения силы тока, что увеличивает объем жидкой металлической ванны и, следовательно, к укрупнению зерна наплавленного металла.Obtaining a fine-grained structure in the surface deposited layer is also achieved when using filler welding wire with a diameter of 2-4 mm. The use of a wire with a diameter of less than 2 mm is impractical due to low deposition rate. An increase in the diameter of the welding wire more than 4 mm leads to the need to increase the current strength, which increases the volume of the liquid metal pool and, consequently, to the coarsening of the deposited metal grain.

Поверхностный мелкозернистый наплавленный слой обеспечивает качество восстановленного сляба при толщине слоя не менее 3 мм. При меньшей толщине этого слоя положительный эффект теряется после первых обжатий в валках прокатного стана вследствие появления неплотности поверхностного слоя восстановленных участков, оголяющих более крупнозернистую структуру, что способствует дальнейшему распространению надрывов в глубину сляба.The superficial fine-grained deposited layer ensures the quality of the reconstituted slab with a layer thickness of at least 3 mm. With a smaller thickness of this layer, the positive effect is lost after the first reductions in the rolls of the rolling mill due to the appearance of leaks in the surface layer of the restored sections, exposing the coarser-grained structure, which contributes to the further propagation of tears into the depth of the slab.

Увеличение толщины мелкозернистого слоя более 3 мм повышает надежность прокатки наплавленного слоя, однако это снижает производительность восстановительных работ заготовок.An increase in the thickness of the fine-grained layer more than 3 mm increases the reliability of rolling the deposited layer, however, this reduces the productivity of the restoration work of the workpieces.

При анализе патентной и научно-технической литературы не было обнаружено других технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого способа восстановления дефектных заготовок стали, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения критерию существенные отличия.When analyzing the patent and scientific and technical literature, no other technical solutions were found with features similar to the distinctive features of the proposed method for restoring defective steel blanks, which allows us to conclude that the proposal meets the criterion of significant differences.

В результате прокатки отремонтированных слябов были получены листы размерами 40 х 1120 х 6060 мм. После прокатки на местах ремонта боковых граней не было рванин либо других дефектов.As a result of rolling the repaired slabs, sheets with dimensions of 40 x 1120 x 6060 mm were obtained. After rolling, there were no flaws or other defects at the repair sites of the side faces.

Результаты успешного осуществления предлагаемого способа восстановления заготовок из нержавеющей стали с последующей прокаткой их на лист подтверждаются фиг. 1 и 2; характерная схема заварки дефектного участка показана на фиг. 3.The results of the successful implementation of the proposed method for restoring stainless steel billets with their subsequent rolling onto a sheet are confirmed by Fig. 1 and 2; a typical diagram of the welding of the defective area is shown in FIG. 3.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа восстановления дефектных заготовок проведен ремонт нескольких слябов из различных нержавеющих сталей.For experimental verification of the proposed method for restoring defective workpieces, several slabs of various stainless steels were repaired.

П р и м е р 1. Два сляба размерами 135 х 1050 х 1920 мм плавки № 227615 стали марки 10Х17Н13М2Т имели дефекты в виде раскатанных рванин на боковых гранях. Химический состав использованных слябов приведен в табл. 1.PRI me R 1. Two slabs with dimensions of 135 x 1050 x 1920 mm heat No. 227615 steel grade 10X17H13M2T had defects in the form of rolled flaws on the side faces. The chemical composition of the used slabs is shown in table. 1.

Выборку дефектов осуществляли воздушно-дуговой строжкой с последующей зачисткой под сварку наждачным камнем с развалкой при соотношении глубины к ширине 1:6.The sampling of defects was carried out by air-arc gouging, followed by cleaning for welding with an emery stone with a breakout at a depth-to-width ratio of 1: 6.

На слябе С2 (227615-02) протяженность удаленных дефектов составила 1260 мм, на слябе Н4(227615~Н4)-940 мм, глубина залегания дефектов составила 15-50 мм. Заварку разделки производили ручной дуговой сваркой электродами толщиной 8 мм на глубине более 10 мм, а оставшуюся часть разделки заплавляли ручной аргонодуговой сваркой с присадкой проволоки толщиной 2 мм на слябе С2 и 4 мм - на слябе Н4. Электроды и проволока были изготовлены из стали типа 10Х17Н13М2Т с дополнительной присадкой 0,001 мас.% бора и 0,05 ма'с.% кальция.On the C2 slab (227615-02), the length of the removed defects was 1260 mm, on the H4 slab (227615 ~ H4) - 940 mm, the depth of the defects was 15-50 mm. The groove was welded by manual arc welding with electrodes 8 mm thick at a depth of more than 10 mm, and the rest of the groove was fused with manual argon-arc welding with a wire additive 2 mm thick on a C2 slab and 4 mm on an H4 slab. The electrodes and wire were made of steel of the 10Kh17N13M2T type with an additional additive of 0.001 wt% boron and 0.05 wt% calcium.

Сварку выполняли при напряжении 10 В и силе тока 50 А для сляба С2 и напряжения 20 В и силе тока 100 А для сляба Н4.Welding was carried out at a voltage of 10 V and a current of 50 A for the C2 slab and a voltage of 20 V and a current of 100 A for the H4 slab.

После ремонта слябы были прокатаны на стане ЛП-4500 на листы толщиной 40 мм. Нагрев слябов для прокатки осуществляли в методических печах по режиму: температура посадки - 600°С; выдержка при 1100°С 2 ч; подъем температуры до 1220°С и выдержка при этой температуре 1,5 часа.After the repair, the slabs were rolled on the LP-4500 mill into sheets with a thickness of 40 mm. Heating of the slabs for rolling was carried out in continuous furnaces according to the following regime: fit temperature - 600 ° C; exposure at 1100 ° C for 2 h; rise in temperature to 1220 ° C and hold at this temperature for 1.5 hours.

В табл. 2 приведен режим обжатий слябов.Table 2 shows the slab reduction mode.

В результате прокатки были получены листы размерами 40 х 1120 х 6060 мм каждый. Места ремонта боковых граней после прокатки, рванин или других дефектов не имели. Результаты успешного ремонта слябов с последующей прокаткой на лист подтверждаются фотографиями. Лис'ты использованы для изготовления пластинчатых электродов (фиг. 1 и 2).As a result of rolling, sheets of 40 x 1120 x 6060 mm each were obtained. Places of repair of the side faces after rolling, flaws or other defects did not have. The results of the successful repair of slabs followed by rolling onto sheet are confirmed by photographs. Lis'ty are used for the manufacture of plate electrodes (Fig. 1 and 2).

П р и м е р 2. Сляб размером 130 х 105 х 4610 мм массой 4655 кг плавки №№ 225433 стали марки 12Х18Н10Т имел глубокие дефекты браковочного характера (завороты). Химический состав сляба приведен в таблице 3.PRI me R 2. Slab size 130 x 105 x 4610 mm weighing 4655 kg melt No. 225433 steel grade 12X18H10T had deep defects of a rejection nature (turns). The chemical composition of the slab is shown in Table 3.

Технология удаления дефектов такая же, как и в примере 1. Глубина залегания дефектов достигала 60 мм.The technology for removing defects is the same as in example 1. The depth of the defects reached 60 mm.

Заварку дефектов производили ручной дуговой сваркой электродами толщиной 8 мм на глубине более 10 мм. а верхнюю часть заплавляли ручной аргонодуговой сваркой с присадкой проволоки толщиной 3 мм. Проволока и электроды были изготовлены из стали типа 12Χ18Ή10Τ с дополнительной присадкой 0.005 мас.% бора и 0,12 мас.% калия.The defects were welded by manual arc welding with electrodes 8 mm thick at a depth of more than 10 mm. and the upper part was fused with manual argon-arc welding with a wire 3 mm thick. The wire and electrodes were made of steel of the 12Χ18Ή10Τ type with an additional additive of 0.005 wt% boron and 0.12 wt% potassium.

Сварку выполняли при напряжении 15 В,силе тока 75-80 А. После ремонта слябы были прокатаны на стане 1680 на заготовку толщиной 3,6 мм с последующим прокатом ее на стане холодной прокатки на лист толщиной 1,2 мм, отвечающего требованиям ГОСТ 5582-75 и 5632-72.Welding was carried out at a voltage of 15 V, current strength of 75-80 A. After repair, the slabs were rolled on a 1680 mill into a billet with a thickness of 3.6 mm, followed by rolling it on a cold-rolling mill onto a sheet with a thickness of 1.2 mm that meets the requirements of GOST 5582- 75 and 5632-72.

Claims (2)

Формула изобретенияClaim 1. Способ восстановления заготовок из нержавеющей стали, включающий полное удаление дефектного участка и последующую его заварку, отличающийся тем, что. с целью повышения качества восстановления проката при переделе дефектных слябов, заварку дефекта осуществляют в два слоя, первый слой заваривают дуговой сваркой, а второй поверхностный слой тол щиной не менее 3 мм выполняют аргонодуговой сваркой при напряжении 10-20 В, токе 50-100 А присадочной проволокой с диаметром 2-4 мм.1. A method of restoring stainless steel blanks, including the complete removal of the defective area and its subsequent welding, characterized in that. in order to improve the quality of rolled products restoration during the redistribution of defective slabs, the defect is welded in two layers, the first layer is welded by arc welding, and the second surface layer with a thickness of at least 3 mm is performed by argon arc welding at a voltage of 10-20 V, a current of 50-100 A by filler wire with a diameter of 2-4 mm. 2. Способ поп. 1,отличающийся тем, что при восстановлении дефектных заготовок из стали, не содержащей бор и кальций, в присадочную проволоку дополнительно вводят 0,001-0,005% бора и 0,05-0,12% (по массе) кальция.2. The way to pop. 1, characterized in that when restoring defective steel blanks that do not contain boron and calcium, 0.001-0.005% boron and 0.05-0.12% (by weight) calcium are additionally introduced into the filler wire. гаha ΣίΣί S ιο гаS ιο ha ΗΗ 3· 3 о о о- г- <т о' о о σι со σ>O oh oh- r- <t o ' oh oh σι with σ> οί οίοί οί ΙΌ in > О о о о о о §ΙΌ in> O oh oh oh oh O § о о г- г- ·— z LO LO O o g- r - - z LO LO •чГ• hG Ϊ— о о о Г- Г-’ Ϊ— O oh oh G- G-' см 04cm 04 Г“ ω о о Г “ω O O о оO O LO шLO NS CL СМ 04 о о ю ш ω ш in о о гм 04 о о CL CM 04 about oh w w ω NS in about oh um 04 about O со со о о о о оwith from about O oh oh O CD <U оCD <U O ΪΖ Ю смΪΖ NS cm L CD a и IL CD a and I I О ςI about ς Q.· оQ. O Таблица 2table 2 Номер прохода Толщина раската, мм Обжатие, мм --ΊPass number Roll thickness, mm Compression, mm --Ί 0 135 -0 135 - 1 130 51 130 5 2 120 102 120 ten 3 100 203 100 twenty 4 80 204 80 twenty 5 60 205 60 twenty 6 50 106 50 ten 7 45 57 45 5 8 40 5eight 40 5 9 40 0nine 40 0 Номер плавки Содержание элементов, мае %Swim number Content of elements, May% Г С Мп ^Si р 5 | Сг Ni ; Vv V Mo Ti СиГ С Мп ^Si р 5 | Cr Ni; Vv V Mo Ti Cu 225433 0.08 0.98 0.37 0.028 ! 0.012 17.78 J ΐ 10.82 j 0.05 0.06 0.19 0.S4 0.17 i—— ремонта225433 0.08 0.98 0.37 0.028 ! 0.012 17.78 J ΐ 10.82 j 0.05 0.06 0.19 0.S4 0.17 i—— repair Фиг.1 ефектн на слябахFig. 1 defective on slabs Ф'ЛГ. ?F'LG. ?