СТАЛЬ Российский патент 1997 года по МПК C22C38/28 C22C38/38 

Изобретение относится к металлургии, в частности к массовому производству коррозионно-стойкого листового проката, и может быть использовано в автомобильной промышленности для изготовления системы выхлопа, а также в легкой промышленности, машиностроении, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства, для изготовления товаров народного потребления.

В настоящее время сталь для изготовления коррозионно-стойкого проката изготавливают с высоким содержанием хрома, никеля, титана и других элементов, или состоящую из двух и более слоев: основного, содержащего углерод, кремний, марганец, и поверхностного, плакирующего слоя, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан и другие элементы.

Для изготовления коррозионно-стойкого проката также используют низколегированные термические упрочненные стали с поверхностным высокоотпущенным слоем.

Известна сталь для изготовления коррозионно-стойкого проката содержит, мас. углерод до 0,12; кремний до 0,8; марганец до 2,0; хром 17 19; никель 9 11; титан до 0,8; железо остальное.

Недостатком стали является то, что она после холодного деформирования имеет низкое относительное удлинение, что исключает возможность изготовления глубокой вытяжкой, штамповкой различных изделий.

Известна сталь для изготовления коррозионно-стойкого проката, состоящая из двух слоев: основного, содержащего, мас. углерод 0,28 0,34; кремний 0,9 1,2; марганец 0,8 1,1; хром 0,8 1,1; железо остальное, и коррозионно-стойкого плакирующего слоя, содержащего, мас. углерод до 0,08; кремний до 0,8; марганец до 2,0; хром 17 19; никель 9-11; титан до 0,7 железо остальное.

Недостатком стали является низкое относительное удлинение, коррозионное разрушение основного слоя, сложная и трудоемкая технология получения проката, низкое качество соединения основного и плакирующего слоев, снижающее прочность и пластичность проката.

Известны низколегированные стали марок 20ГС, 35ГС термически упрочненные в потоке стана с высокоотпущенным поверхностным слоем, имеющие относительное удлинение не менее 7% и временное сопротивление разрыву до 1200 Н/мм² /3/.

Недостаток сталей в том, что они имеют относительно низкую коррозионную стойкость в агрессивных средах, сложную и длительную технологию производства, включающую закалку, самоотпуск, а затем нагрев поверхностного тонкого слоя токами высокой частоты.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является известная сталь, содержащая, мас. углерод до 0,8; кремний до 0,8; марганец до 0,7; хром 17 19; титан 0,6-1,0, железо - остальное.

Недостатком стали является то, что она имеет низкое относительное удлинение, неудовлетворительную штампуемость изделий из листового проката, что ведет к низкой производительности технологического оборудования и браку изделий, в частности, для системы выхлопа автомобилей.

Целью изобретения является повышение относительного удлинения биметаллического проката.

Поставленная цель достигается тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

углерод 0,05-0,14
марганец 0,5-2,0
кремний 0,3 -1,0
хром 8-14
титан 0,5-1,2
железо остальное.

Предлагаемая сталь для изготовления коррозионно-стойкого биметаллического проката содержит углерод, марганец, кремний, хром, титан и железо.

Отличается сталь для изготовления коррозионностойкого биметаллического проката от прототипа тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

углерод 0,05-0,14
марганец 0,5-2,0
кремний 0,3-1,0
хром 8-14
титан 0,5-1,2
железо остальное.

Анализ известных технических решений (аналогов) в сравнении с заявляемым показал, что предлагаемое техническое решение не имеет сходных с ними признаков, следовательно, обладает существенными отличиями.

Сущность предлагаемой стали для изготовления коррозионно-стойкого биметаллического проката заключается в следующем. Комплекс механических свойств и надежность изделий из коррозионно-стойкого проката определяется относительным удлинением, скоростью коррозии, окалиностойкостью, толщиной плакирующего слоя и, следовательно, предельно доступным сечением, обеспечивающим требуемую работоспособность изделия.

Анализ большого количества изделий показал, что окалиностойкий, коррозионно-стойкий слой сталей составляет от 3 до 40% всего сечения проката.

В предлагаемом техническом решении основной внутренний слой стали изготовили из более пластичного сплава, полученного за счет уменьшения содержания хрома и повышения содержания углерода, кремния, марганца, титана, железа. Причем их количественное содержание сохраняет высокую коррозионную стойкость основного слоя.

Изменение химического состава основного слоя стали получают при отливке стали в изложницу по следующей технологии:
отливка до прибыльной части коррозионностойкой, окалиностойкой стали;
выдержка стали в течение заданного времени;
доливка в прибыльную часть изложницы стали, которая перемешиваясь с жидкой фазой коррозионностойкой, окалиностойкой стали обеспечивает заданный химсостав основного слоя стали для изготовления проката.

Значение содержания углерода в основном слое стали менее 0,05 мас. связано со значительными технологическими трудностями получения низкого содержания элемента при выплавки стали в электродуговых печах и не ведет к повышению относительного удлинения.

Увеличение содержания углерода в основном слое стали более 0,14% ведет к снижению относительного удлинения (сталь N 5). Причем значения его ниже, чем у известной стали.

При содержании марганца в основном слое стали менее 0,5% относительное удлинение ферритных сталей снижается (N 4) до значений известной стали.

Увеличение содержания марганца ведет к повышению относительного удлинения, которое достигает максимального значения при содержании марганца 2,0% а затем к плавному, переходящему в резкое снижение относительного удлинения (N 7).

Минимальное содержание кремния в основном слое стали 0,3% мас. определяется тем, что с целью упрощения технологии производства для создания основного слоя используют стали легированные марганцем и титаном, у которых содержание кремния в качестве примеси обычно составляет не менее 0,3%
При содержании кремния более 1,0% мас. наблюдается плавное снижение относительного удлинения (N 9).

Содержание в основном слое стали хрома от 8,0 до 14% мас. определяется тем, что при меньшем его содержании (N 10) относительное удлинение стали не повышается.

При увеличении содержания хрома от предлагаемого значения относительное удлинение уменьшается (N 11).

Содержание титана в основном слое стали (N 12) менее 0,5% мас. не обеспечивает структурное состояние (преимущественно размер зерна). определяющее высокое значение относительного удлинения. Относительное удлинение с уменьшением содержания титана от предлагаемого значения не изменяется, а при больших отклонениях уменьшается.

Увеличение содержания титана более 1,2% (N 13) ведет к снижению относительного удлинения и особенно в сварных соединениях стали. Производство стали для изготовления коррозионностойкого проката опробовано на электрометаллургическом заводе "Днепроспецсталь". В изложницу массой 11,8 т сифонной разливкой до уровня прибыльной части заливали сталь марки 08 х 18Т1. Под слоем экзометрической смеси выдерживали в течение 6 12 мин, а затем сверху доливали в прибыльную часть различное количество стали второго состава, содержащую, мас. углерод 0,03 0,30; марганец 1,0 3,0; кремний 0,3 1,5; хром до 0,25; титан 0,6 2,0; железо остальное.

Отливку утепляли экзометрической смесью и охлаждали до температуры горячего всада по существующей на заводе технологии.

Толщину основного слоя получали за счет различной продолжительности выдержки стали 08 х 18Т1 до заливки второго состава.

Слиток прокатывали на слябы размером 130 х 1040 х 4500 мм, затем на подкат толщиной 3,8 мм, или на горячекатаный лист толщиной 3 7 мм. Из подката изготовляли холоднокатаный лист толщиной 0,8 3 мм.

В качестве базовой стали для изготовления коррозионно-стойкого проката принята сталь марки 08 х 18Т1.

Полученные результаты приведены в табл. 1,2. В табл. 1 приведен химический состав основного слоя стали для изготовления коррозионно-стойкого проката; в табл. 2 механические свойства известной и предлагаемой стали с различным химическим составом основного слоя.

В качестве известной стали принята сталь марки 08 х 18Т1.

Из полученных данных следует, что предлагаемая сталь для изготовления коррозионно-стойкого проката (стали N 1,2,3) имеет более высокие значения относительного удлинения при высоких значениях прочности, чем известная сталь (сталь N 14). В передельных заготовках и готовом прокате площадь основного слоя стали составляла 70-90% площадей всего сечения. Химический состав поверхностного слоя стали отвечает требованиям ГОСТ 5632, предъявляемым к сталям для изготовления коррозионно-стойкого проката.

Относительное удлинение предлагаемой стали для изготовления коррозионно-стойкого проката на 3.30% превышало относительное удлинение стали 08 х 18Т1, принятой в качестве базовой. Предлагаемая сталь выдерживает загиб на 180^o, удовлетворительно штампуется, завальцовывается.

Производство коррозионно-стойкого проката из предлагаемой стали для изготовления деталей системы выхлопа автомобилей позволяет сократить до 20% расход хрома в стали при повышении относительного удлинения и улучшении штампуемости изделий, за счет чего повышается производительность производства и снижается брак к потребителя.

Изобретение относится к области металлургии, к производству сталей для изготовления коррозионно-стойкого биметаллического проката, используемого в машиностроении, пищевой промышленности, для производства товаров народного потребления, и позволяет повысить относительное удлинение биметаллического проката. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,05-0,14; марганец 0,5-2,0; кремний 0,3-1,0; хром 8,0-14,0; титан 0,5-1,2; железо - остальное. 2 табл.

Сталь преимущественно для изготовления коррозионно-стойкого биметаллического проката, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, титан и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения относительного удлинения биметаллического проката, она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Углерод 0,05 0,14
Марганец 0,5 2,0
Кремний 0,3 1,0
Хром 8,0 14,0
Титан 0,5 1,2
Железо Остальное-