Результат интеллектуальной деятельности: СВАРОЧНАЯ ПРОВОЛОКА ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве проволоки, предназначенной для изготовления специальной сварочной проволоки, содержащей кремний, марганец и бор и характеризующейся повышенной деформируемостью при изготовлении проволоки волочением.

Известна сталь Св-08ГСМТ, описанная в ГОСТ 2246 - 70 «Проволока стальная сварочная». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, молибден, титан и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Известная сталь марки Св-08ГСМТ не обеспечивает предела прочности (σ_в) менее 550 Н/мм², что необходимо для производства проволоки без отжига.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь Св-08Г2С, описанная в ГОСТ 2246 - 70 «Проволока стальная сварочная». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Известная сталь не обеспечивает получение необходимой прочности, пластичности и вязкости сварного шва, из-за повышенного уровня прочности (σ_в=560-690 Н/мм²) и низкой пластичности (Ψ<60%) катанки, при производстве проволоки требуется предварительный отжиг. Данная операция приводит к повышению затрат на производство проволоки, повышенному уровню загрязненности поверхности проволоки, что ухудшает сцепление с покрытием (в случае его нанесения) и ухудшает сварочно-технологические свойства по показателю разбрызгивание.

Ожидаемый технический результат - обеспечение прочности в интервале 480-550 Н/мм², позволяющей исключить проведение отжига перед перетяжкой проволоки, повысить пластические свойства, уменьшить загрязненность поверхности проволоки неметаллическими включениями, снизить затраты, повысить рентабельность и улучшить сварочно-технологические свойства проволоки.

Для решения этой задачи, сварочная проволока из низкоуглеродистой легированной стали, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, и железо, согласно изобретению дополнительно содержит азот, алюминий, кальций, бор при следующем содержании компонентов в соотношении (в мас.%):

При этом отношение В/С+N=0,02-0,09,

где - В, С и N - содержание бора, углерода и азота в стали, %.

Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания отдельных компонентов в сварочной проволоке из низкоуглеродистой легированной стали. В результате этого обеспечивается требуемый предел прочности, пластичность и вязкость сварного шва, а также пониженная прочность и высокая пластичность катанки, что обеспечивает ее переработку без предварительного и промежуточного отжига.

Содержание в металле алюминия позволяет получать металл с оптимальным содержанием кислорода, что, в свою очередь, обеспечивает получение требуемого состава алюминатов кальция, имеющих низкую температуру плавления и высокую способность их ассимиляции высокоосновным раскисленным шлаком, снижается загрязненность стали неметаллическими включениями, особенно оксидами, повышается пластичность.

Получение отношения В/С+N=0,02-0,09 обеспечивает величину временного сопротивления катанки 480-550 Н/мм² из низкоуглеродистой легированной стали для изготовления сварочной проволоки, на которую наибольшее влияние оказывают углерод и кремний.

Углерод и кремний, растворяясь в феррите, упрочняют твердый раствор. В свою очередь, часть содержащегося бора образует нитриды и карбиды малых размеров, служащие центрами кристаллизации и приводящие к некоторому измельчению зерна феррита, повышая пластичность и снижая газонасышенность стали. Бор, содержащийся в твердом растворе, способствует снижению прочности в твердом растворе в горячекатаном состоянии.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили при производстве стали Св-08Г2С в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане 170. Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний.

Наилучшие результаты (выход годного проката в пределах 98,5-99,8) получены при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава и получение не оптимальной микроструктуры приводили к получению брака по механическим свойствам.

Так, при содержании в стали (мас.%) Аl<0,010 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С<0,05, Mn<1,60, Si<0,60, бора<0,0005 и Ca<0,0001 (при том же условии) не удалось получить предел прочности у 2,5-5,1% круглого проката. При содержании в стали (мас.%) С>0,08 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), Al>0,030, Mn>2,30, Si>0,95 и Ca>0,005, а также повышенном содержании S, Р, Cr, Ni, Cu и N (соответственно, больше 0,010, 0,015, 0,10, 0,10, 0,15 и 0,010) недостаточные пластические свойства не позволили получить катанку с заданными свойствами из-за загрязненности проката неметаллическими включениями, а также обеспечить требования к качеству поверхности и химическому составу проволоки с покрытием.

При получении же проката из стали, химический состав которой имел хотя бы один компонент с отличной (от заявляемой) величиной, отсортировка готового проката по недопустимым отклонениям от заданной нормы предела прочности составляла не менее 1,5-2,9%, причем в ряде случаев пластичность была неудовлетворительной.

Сравнительные испытания стали Св-08ГСМТ, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине от 2,7-3,9% готового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Внедрение предлагаемого изобретения при производстве низкоуглеродистой легированной стали для изготовления сварочной проволоки позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 4,5%.

Пример конкретного выполнения.

Катанка из низкоуглеродистой стали диаметром 5,5 мм содержит (мас.%): С=0,07; Si=0,73; Mn=1,75; S=0,005; Р=0,011; Cr=0,03; Ni=0,050; Cu=0,06; Al=0,012; N=0,008, Са=0,0022, бор 0,0024, остальное - железо.

При этом Бор/С+N=0,03.