Сталь Советский патент 1993 года по МПК C22C38/28 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам низкоуглеродистых легированных сталей с высокой теплостойкостью, вязкостью, хладостойко- стью, предназначенных для изготовления толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперабатывающей промышленности, а также для работы в условиях Крайнего Севера при низких температурах.

Известна низкоуглеродистая легированная сталь, содержащая, мас.%: Углерод 0,16 Кремний 0,17-0,35 Марганец 0,40-0,70 Никель 0,30 Хром 0,8-1,1 Молибден 0,4-0,55 Медь 0,20 Железо Остальное

примеси фосфора не более 0,04% и серы не более 0,04%.

Механические свойства известной стали: OB 430 МПа; оь,2 S: 230 МПа; б 20%;анпри20°С 40Дж/см.

Эти характеристики не обеспечивают достаточную прочность толстостенных сосудов, эксплуатируемых при температурах до 450°С, а также вязкости при 20°С и хладо- стойкости при -40°С.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сталь, содержащая, мас,%:

УглеродДо 0,15 Марганец До 0,70 Кремний До 0,30 Хром 2,0-2,5 Молибден 0,9-1,1 Никель До 0,20 Медь До 0,10 Алюминий До 0,03

х|

00

о

ел

Олово

Сурьма

Мышьяк

Азот

Кислород

Ванадий

Титан

Ниобий

Фосфор

Јера

Железо

Известная сталь обладает высоким сопротивлением тепловой хрупкости при длительной эксплуатации.

Однако при температурах 450°С она 15 теряет прочностные свойства, что ограничивает ее промышленную ценность. Кроме того, работая при низких температурах, сталь не обладает достаточной хладостойко- стью.20

Целью изобретения является повышение предела текучести при температурах до 450°С, ударной вязкости при температуре 20°С, хладостойкости при температуре -40°С.25

Указанная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, титан, алюминий, азот, серу, железо, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении 30 компонентов, мас.%:

Углерод0,10-0,15

Марганец0,30-0,60

Кремний0,17-0,40

Хром2,0-2,5 35

Молибден0,9-1,1

Титан0,01-0,03

Алюминий0,015-0,05

Азот0,006-0,02

Сера0,003-0,015 40

Кальций0,01-0,05

Железо .Остальное при выполнении соотношений кальций/ сера 3, , :.......

1,5 титан Ч-алюминий 1 45 азот

Содержание кальция ниже 0,01 мас,% не приводит к полном связыванию серы в сульфиды кальция. В связи с этим в стали наряду с сульфидами кальция будут лрисут- 50 ствовать сульфиды марганца. Сульфиды кальция, являясь более тугоплавкими, чем сульфиды марганца, выделяются непосредственно в осях дендритов в виде частиц округлой формы, что повышает вязкость 55 стали и предел текучести при температурах до 450°С, Наличие наряду с сульфидами кальция сульфидов марганца вытянутой формы (при содержании Са 0,01 мас.%)

До 0,01ухудшает вязкость и изотропность стали. До 0,006 Кроме того, в стали, предназначенной для До 0,010 изготовления сосудов гидроочистки и гид- До 0,015 рокрекинга нефти с повышенным содержа- До 0,008 5 нием серы, присутствие сульфидов До 0,03 марганца вытянутой формы нежелательно, До 0,03 так как водород, применяемый для очистки До 0,03 нефти от серы, концентрируется у заострен- До 0,015 ных краев этих включений и создает опас- До 0,010 10 ность растрескивания по границам раздела Остальное включения MnS-сталь, что ухудшает вязкость стали.

Содержание кальция выше 0,05 мас.% может отрицательно сказываться на вязкость стали в связи с повышенной ее загряз- ненностью. В случае не выполнения соотношения Ca/S 3 в стали наряду с сульфидами кальция будет присутствовать нежелательное количество сульфидов марганца, что ухудшит ее свойства.

Нижний предел по титану в составе стали составляет 0,01 мас.%, при содержании его ниже этого предела не сказывается на измельчение зерна стали, а следовательно, на ее вязкость и хладостойкость. Содержание титана выше 0,03 мас.% приводит к ухудшению вязких свойств стали и хладостойкости.

При содержании алюминия ниже 0,015 мас.% не обеспечивается достаточное рас- кисление стали, а при содержании более 0,05%, сталь вследствие повышенной загрязненности нитридами и оксидами алюминия имеет низкие характеристики вязкости и хладостойкости. Кроме того, между нитридорбразующими элементами и азотом должно быть выдержано соотношение

1,5 титан 4- алюминий

азот

.

При значении этого соотношения менее 2 в твердом растворе будет повышенное содержание азота, что отрицательно сказывается на вязкости. При значении соотношения более 10 понижается вязкость стали и предел текучести при повышенных температурах, из-за повышенного остаточного содержания алюминий в стали, находящегося в твердом растворе.

Сталь опытных составов выплавляли в основных электродуговых печах на чистых шихтовых материалах, Слитки проковывали в кованные заготовки по типу раскатных колец, которые обрабатывались механическим способом до получения обечаек с толщиной стенки 100 мм.

Для получения требуемого комплекса

свойств, сталь подвергают аустенизации

при 900-960°С, охлаждение со скоростью,

4- алюминий

азот

.

При значении этого соотношения менее 2 в твердом растворе будет повышенное содержание азота, что отрицательно сказывается на вязкости. При значении соотношения более 10 понижается вязкость стали и предел текучести при повышенных температурах, из-за повышенного остаточного содержания алюминий в стали, находящегося в твердом растворе.

Сталь опытных составов выплавляли в основных электродуговых печах на чистых шихтовых материалах, Слитки проковывали в кованные заготовки по типу раскатных колец, которые обрабатывались механическим способом до получения обечаек с толщиной стенки 100 мм.

Для получения требуемого комплекса

свойств, сталь подвергают аустенизации

при 900-960°С, охлаждение со скоростью,

превышающей критическую скорость, при

которой происходит распад аустенита в диффузионной области, отпуску при 680- 700°С с последующим охлаждением до 400°С со скоростью не менее 800°С/ч. Технологические отпуска для снятия остаточных напряжений после сварки проводятся при 620-650°С. При этом скорость охлаждения должна быть не менее 25°С/ч. Металл испытывали на кратковременный разрыв при температурах 20, 250°С и ударный из0

Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, титан, алюминий, азот, серу, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения предела текучести при температурах до 450°С, ударной вязкости при температуре 20°С, хладостойкости при температуре (-) 40°С, она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам низкоуглеродистой легированной стали с высокой теплостойкостью, вязкостью, хладостойко стью, предназначенным для изготовления толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также для работы в условиях Крайнего Севера при низких температурах. С целью повышения предела текучести при температурах до 450°С, ударной вязкости при температуре 20°С и хладостой- кости при температуре -40°С сталь дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,10-0,15; марганец 0,30-0,60; кремний 0,17- 0,40; хром 2,0-2,5; молибден 0,9-1,1; титан 0,01-0,03; алюминий 0,015-0,05; азот 0,006- 0,02; сера 0,003-0,015; кальций 0,01-0,05; железо - остальное, при выполнении соотно- шений: кальций/сера 2г3; 1,5 титан -f алюминий азот . 2 табл. 00 С