Изобретение относится к области металлургии, в частности, к разработке котель- ной стали, предназначенной для изготовления элементов энергетического оборудования (котлы, сосуды высокого давления), работающих в области температур до400°С.
Известна котельная сталь, содержащая, мае.%:углерод 0 14-0,20, кремний 0,17-0,37; марганец 0,60-1,00; один из элементов (ванадий 0,05-0,09 или ниобий 0,02-0,06) остальное железо. Недостатком данной стали являются низкие характеристики длительной прочности при температуре эксплуатации 400°С.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой стали является сталь, содержащая, мас,%: углерод 0,15-0,35, марганец 0,8-1,6; кремний 0,02-0,15; никель 0,02-0,20; медь 0,03-0,40; хром 0,03-0,40; азот 0,003-0,025; ванадий 0,02-0,15; железо - остальное.
Недостатками известной стали являются широкие границы содержания марганца, никеля, ванадия, ниобия, что не позволяет получить стабильный уровень свойств; высокое содержание азота и алюминия не позволяет получить высокие характеристики длительной прочности.
Целью изобретения является повышение характеристик кратковременной и длительной прочности котельной стапи.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая сталь, содержащая уперод, кремний, марганец, ванадий, железо, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод0,18-0,22
кремний0,17-0,37
марганец0,27-0,60
ванадий0,05-0,10
ниобий0,01-0,04
железоостальное
Причем 6xV+8xl Ib 0,56
s4 NO N3
fOOOOOxVxNtr 00.
Примеси сера до 0014% фосфор до 0,014%, азот до 0,01 %, алюминий до 0,01 %, никель до 0,2%, медь до 0,0%
Приведенные сочео.р легчрукьчих элементов позволяют получить в предлша- омой стали, прошедшей контролируемую прокатку (Ткп 900-7500С), феррит о-серлит- ную или феррито-перлито-Оейнитиую сфук- туру с равномерным распредгленизм мелкодисперсныхкаобонитридовванадия и ниобич типа(/уМЬ(1 yj(CxN(i-x)}, обладающих повышенной стабильностью при температурах до 600°С Данная структура обеспечивает благоприятное чрсмносги пластичности стали как пои климатических, так и при повышенных тоипсрчтурэу
УглерОЯ И КгфбОНЧф ОбГж УЮЩЧС
элементы - ванадий и nsrvTirci в сталь для обеспечения требуемою уроинч кратковременной и длительной прочнее,ii причем ниобий управляет, в основном, про- цегсами в аустенитной области (опртол рч склонность к росту зесн nycTPi utv, лизирум структуру, обр яу,оп|уюся при тзр- момеханическои , noouunei температуру речристаятиацми стапи и как следствие, влияет на характер у - А. г.о вращения), ч ю премл f «к злия, ч ра1 щ/i проявляете мри томпературач , тгк как именно в зтоиоОл сгм находи я шпор вал наиЬол г, итепсисного вы/. кар- бонитридз ваияппя Рзр(яя грчии э содержание v глери/.; (022%) и
(0,10%) U Hl CO Я 0 ) О СЛОВЛРмЙ Ь( - б
ходимосгкю обеспечить irieO/et- ыи i GHI- пластпчносги (тзли ни .я - (coot Э i вепчо018% 005% 0 01 %) - обесп-ie н/,см требуемого уиов| т кратиечремени ои и 1 тельной прочности Относи,v,m но н содержание в стали и. обия о рсдрлчрня принципом рации-нал ьно микролегиропэ- чия, гак как максимальный темп прироста прочности в микрояегироьанно i cff rut достигается npi- увели1 енмл содержания ниобич до 0 04% А ПРИЗ оли5,1 я г и ниобия чз vr акт лрис ики про t ocui i тластичносги стали показырает, что прь i j йместном микрспегиооврн/и CVIH ем и ниобием Hd6 11ги неа/ е ва i ic увеличение прочности (i к , /чодаегс конкуренция ванадия и ниобия) образом, для получения максимального уг роч нения и предотвп .щения возмо спог -, измельчения зерна ниобием (1|то небгагоп- ричтно скаж лсл на xapsiто истикал длительной п р о чь ос т } необходимо сбалансировать микр лргирпгянче таким образом, чтоби соцер яние засадия и н и&бия отвечало следующим соотношениям,
мае %
6xV+8xNb 0,56
,2
О)
lOOOOOxV/xNb 8,0(2)
Если не выполняется соотношение (1),то
сталь не обладает требуемым уровнем длительной прочности, если не выполняется со- отношение (2) - не обеспечивается требуемый уровень пластичности.
Марганец используе.ся как упрочни- тель твердого раствора, способствующий повышению характеристик кратковременной прочности, изменяет морфологию продуктов у-а превращения, тем самым
внося дополнительное упрочнение При содержании марганца более 0,60% не обеспечивается необходимый уровень кпосгичюсги; при со/;епхан /п марганца пенсе 027% не обеспечивается уровень
дли етьной прочности и прокаливаемость
CTd/ni
Кре -нлй от i ссится к феррчтообразую- 1лим элементам Чихппй предел по кремнию - 0 17% содержание кремния ниже
этгго ПОР ic ia не обеспечивает жаростой- стали при температуре эксплуатации. Содержание кремния выше 037% неблагоприятно скажется н характеристиках Г1ластпч ои/и
Согюстаьитепьнь1й анализ с прототиncii позволяет сделать выгзод, что зачвляеШ / состав отличается or извест
предепием нового компон°нта ниобия, а
гткхе соотнон jHiieM
Ь V 8xNb 0 56
Tar IK образом зая лгемое гечниче- с кое о л не i oj pTCTBycc критерию но- тизна
Анализ патентной и кау но-техниче- hOu информации не выявил пешений, име- ю д и х а н а т о г и н v ю совокупность 5 физна оз i оторой бы достигался сходный зфсЬект - позьнление /аоактеристик кратко- Bpc v (Ной , длительной прочности стали
Стедовательно заявляемая совокуп- - признаков соответствует критерию 1 щесгвенные отличия
hU.xe дг«нь примеры осуществления npc j/iaiepMciо изобретения, не исключаю- то других в объеме формулы изобретения. Hd ос перименильном заводе ЦН1/11/1- j lEPMETa в 60 кг открытой индукционной печ выплавлено 10 плавок опытных сталей, HJV,II еский состав которы/ приведен в табл 1 Сгаль разливали на 3 слмгка весом v 17 кг которые t овапь сутунку
сечением 70x70 мм (температура нагрева слитка перед ковкой 1200°С). Затем сутунки катали по контролируемому режиму на лист толщиной 14 мм (интервалы между проходами - 10 с, температура конца прокатки - 800°С).
Из листа изготавливали тангенциальные образцы для определения характеристик кратковременной и длительной прочности.
Механические свойства при растяжении определяли на образцах тип 1 по ГОСТ 1497-84. Ударную вязкость - на образцах тип 1 по ГОСТ 9454-78; характеристики длительной прочности при 400°С (т 10000 ч) - на тангенциальных образцах по ГОСТ 10145-81.
Механические свойства представлены в табл. 2.
Как видно из табл.2, предлагаемая сталь по сравнению с известной имеет более высокие характеристики кратковременной и длительной прочности.
Экономический эффект от использования предложенной стали обусловлен, с одной стороны, экономией дефицитных легирующих элементов - никеля и повышением металлургического качества металлопродукции, с другой стороны, повышением характернее:, длительной прочности на 10- 15% то приведет, как минимум, к двухкратному увеличению срока службы изделий из новой стали.
Для вычисления ожидаемого экономического эффекта от увеличения срока службы рассчитывали коэффициент изменения срока службы изделий по выражению:
Ен +НАМ1
-КИС,
Ен + НАМ2
где Ен - нормативный коэффициент эффективности, ,15%;
НАМ1, НАМ2 - доля амортизационных отчислений на полное восстановление старой и новой продукции
(Ен+1)хТс-1, где Тс - срок службы металлопродукции.
Формула изобретения
Котельная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения характеристик кратковременной и длительной прочности, она дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод0,18-0,22;
кремний0,17-0,37;
марганец0,27-0,60;
ванадий0,05-0,10;
ниобий0,01-0,04;
железоостальное,
при условии выполнения следующих соотношений:
6хванадий+8хниобий 0,56;
.-.г.
1ОООООхванадийхниобиСГ 8,0.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Котельная сталь | 1990 |
|
SU1728303A1 |
ТЕПЛОСТОЙКАЯ И РАДИАЦИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ | 2016 |
|
RU2633408C1 |
СТАЛЬ ДЛЯ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ АТОМНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК | 2008 |
|
RU2397272C2 |
ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ | 2011 |
|
RU2448192C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ С ВЫСОКОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ | 2016 |
|
RU2625861C1 |
ВЫСОКОПРОЧНАЯ НЕМАГНИТНАЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ | 2018 |
|
RU2683173C1 |
СТАЛЬ ДЛЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ | 2009 |
|
RU2403313C2 |
ВЫСОКОПРОЧНАЯ ХЛАДОСТОЙКАЯ ARC-СТАЛЬ | 2012 |
|
RU2507295C1 |
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СВАРИВАЕМЫЙ АРМАТУРНЫЙ ПРОФИЛЬ | 2012 |
|
RU2478727C1 |
ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ | 2011 |
|
RU2458179C1 |
Изобретение относится к области металлургии, в частности к котельной стали, предназначенной для изготовления элементов энергетического оборудования (котлы, сосуды высокою давления), работающих в области температур до 400°С. С целью повышения характеристик кратковременной и длительной прочности сталь дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 0,18- 0,22; кремний 0,17-0,37; марганец 0,27-0,60; ванадии 0,05-0,10; ниобий 0,01-0,04, железо -остальное, при условии выполнения следующих соотношений: бхванадш ибхниобий 0,56; ЮООООхванадийхниобий2 8,0. 2 табл.
Таблица 1
Таблица 2
Сталь | 1977 |
|
SU692894A1 |
Авторы
Даты
1992-10-30—Публикация
1991-02-27—Подача