СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ ЛИСТОВ И ПОЛОС Российский патент 1994 года по МПК B23K20/00 

Изобретение относится к металлургии/ а именно к получению трехслойных листов и полос с плакирующим слоем из коррозионностойкой хромоникелевой стали аустенитного класса. Основные требования/ предъявляемые к указанным полосам и листам/ - высокие характеристики прочности сцепления слоев/ коррозионной стойкости плакирующего слоя и его технологической пластичнолсти/ а также удовлетворительное качество поверхности после прокатки.

Известен способ получения трехслойных полос прокаткой заготовок/ полученных сваркой взрывом.

Недостатком этого способа является недостаточно высокая прочность сцепления слоев (сопротивление среза 280-330 МПа).

Известен способ получения трехслойных полос в рулонах с двусторонней плакировкой из коррозионностойких сталей аустенитного класса/ включающий получение трехслойной заготовки методом наплавки и ее последующую прокатку. При этом для наплавки используются известные коррозионностойкие стали аустенитного класса 08Х18Н10; 12Х18Н9 и др. (ГОСТ 5632-70).

Недостатками известного способа являются низкая коррозионная стойкость плакирующего слоя/ связанная с разбавлением и выгоранием при наплавке легирующих элементов/ склонность наплавленного слоя к образованию горячих трещин при его кристаллизации и охлаждении/ низкая технологическая пластичность наплавленного слоя/ которая может приводить к появлению при прокатке на поверхности листов и полос дефектов типа плен.

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости/ качества поверхности трехслойных листов при высоком качестве соединения слоев и отсутствии горячих трещин в наплавленном слое/ а также высокая технологическая пластичность исходной стали для наплавки.

Глубина проплавления основного слоя в пределах 2-10 мм обеспечивает прочность сцепления слоев на уровне 400 МПа (сопротивление срезу - σ_cp) и выше; при этом разбавление легирующих элементов при наплавке невелико/ что позволяет получить удовлетворительную коррозионную стойкость плакирующего слоя. Содержание хрома в исходной стали для наплавки в пределах 20-24%/ а никеля в пределах 10-15% позволяет получить в наплавленном слое при указанной глубине проплавления основного слоя содержание указанных элементов на уровне требований ГОСТ 5632-70 и химсоставу коррозионностойких сталей аустенитного класса и/ следовательно/ высокую коррозионную стойкость. Высокая техническая пластичность/ обеспечивающая высокое качество поверхности после проката/ достигается поддержанием содержания марганца в стали для наплавки в пределах 1-4% .

Углерод является одним из основных элементов/ определяющих склонность к МКК. Нижний предел содержания 0/01% определен тем/ что при выплавке достижение более низкого содержания углерода техническо сложно и экономически нецелесообразно. Верхний предел содержания 0/15% определен тем/ что при более высоком содержании углерода данный химический состав не обеспечивает высокую коррозионную стойкость.

При снижении содержания хрома в исходной стали до значения менее 20% / а никеля - менее 10% снижается коррозионная стойкость плакирующего листа.

При повышении содержания хрома исходной стали до значения более 24% / а никеля - более 15% существенно снижается технологическая пластичность исходной стали/ что затрудняет получение из нее электродов для наплавки.

При повышении содержания хрома в исходной стали до значений более 24% / а никеля - более 15% сталь наплавленного слоя становится склонной к образованию горячих трещин/ что снижает качество поверхности трехслойной стали после наплавки и после прокатки. При содержании марганца менее 1% из-за низкого уровня технологической пластичности при прокатке возможно образование плен и трещин/ что снижает качество поверхности листов.

Увеличение содержания марганца выше 4% приводит к снижению коррозионной стойкости в некоторых агрессивных средах.

Кремний вводится как раскислитель. Количество ограничено 0/2-1% Si. При содержании кремния 0/2% не обеспечивается раскисление стали. Увеличение содержания более 1% нежелательно из-за сильного ферритообразующего действия и облегчения образования σ-фазы.

При глубине проплавливания основного слоя менее 2 мм прочность сцепления снижается до 300 МПа и ниже. При глубине проплавления более 10 мм из-за разбавления наплавляемой стали содержание хрома и никеля в наплавленном слое может оказаться ниже требований ГОСТ 5632-70 к коррозионностойким сталям аустенитного класса. При этом снижается коррозионная стойкость плакирующего слоя.

Пример 1. Трехслойные заготовки с основным слоем из стали/ а плакирующим слоем из хромоникелевой стали аустенитного класса размером 250×1400×3000 мм с толщиной плакирующего слоя 30-50 мм с каждой стороны были получены электрошлаковой наплавкой электродами различного химсостава. Глубина проплавления основного слоя менялась от 1 до 12 мм. Глубину проплавления варьировали в зависимости от напряжения на электродах/ глубина шлаковой ванны и толщины наплавляемого слоя в соответствии с уравнением h = K₁U-K₂h_ш.в-K₃H, где h - глубина проплавления/ мм;
h_ш.в.- глубина шлаковой ванны/ 70-90 мм;
Н - толщина наплавляемого слоя/ 38-42 мм;
U - напряжение на электродах/ 32-48 В;
К₁, К₂/ К₃- коэффициенты пропорциональности/ равные 0/1; 0/1 мм/В соответственно.

Заготовки нагревали для горячей прокатки на стане 2000 Череповецкого металлургического комбината до 1250^°С и прокатывали на толщину 2/5-6 мм. На полученных заготовках и полосах иссдежлвали прочность сцепления слоев(сопротивление срезу - σ_cp определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 10885-85)/ химический состав наплавленного слоя/ коррозионную стойкость/ технологическую пластичность стали для наплавки и наплавленного слоя в интервале температур 900-1200^°С - ∂/ Ψ (на пластометре при скорости деформации 7/5 с^-1)/ а также качество поверхности полос после прокатки (наличие дефектов типа плен и раскатанных трещин).

Испытания образцов на стойкость против общей коррозии проводили в 30% -ной кипящей азотной кислоте.

По результатам испытаний образцы условно разделили на две группы: 1 - с высокой коррозионной стойкостью/ скорость коррозии составила 0/15-0/4 мм/год; 2 - с низкой коррозионной стойкостью/ скорость коррозии - 0/5-0/8 мм/год.

Значения глубины проплавления основного слоя/ химический состав стали для наплавки/ а также значения указанных выше характеристик качества трехслойного металла представлены в таблице.

Как следует из таблицы способ производства листов/ в котором в качестве наплавки используется сталь предлагаемого состава при указанной глубине проплавления слоя/ обеспечивает максимальный комплекс свойств (примеры/ соответствующие формуле 1-6). Следует отметить/ что наплавка может производиться не только электрошлаковым/ но и другими способами - плазменная/ электронно-лучевая наплавка и т.д.

Использование: получение трехслойных листов и полос с плакирующим слоем из коррозионностойкой хромоникелевой стали аустенитного класса. Сущность изобретения: способ получения трехслойных листов и полос включает получение трехслойной заготовки наплавкой плакирующего слоя из коррозионностойкой хромоникелевой стали аустенитного класса на заготовку основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и последующую прокатку заготовки, наплавляют коррозионностойкую сталь, содержащую, мас. %: углерод 0,01-0,15; хром 20-24; никель 10-15; марганец 1-4; кремний 0,2-1; железо - остальное, а наплавку проводят с глубиной проплавления основного слоя 2-10 мм. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ ЛИСТОВ И ПОЛОС, при котором получают трехслойную заготовку наплавкой плакирующего слоя из коррозионностойкой хромоникелевой стали аустенитного класса на заготовку основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и осуществляют последующую прокатку заготовки, отличающийся тем, что наплавляют коррозионностойкую сталь, содержащую, мас.%:
Углерод 0,01 - 0,15
Хром 20 - 24
Никель 10 - 15
Марганец 1 - 4
Кремний 0,2 - 1
Железо Остальное
а наплавку проводят с глубиной проплавления основного слоя 2 - 10 мм.