Результат интеллектуальной деятельности: ВЫСОКОПЛАСТИЧНАЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве катанки с повышенными пластическими свойствами.

Известна сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, которая дополнительно содержит кальций, что повышает ее способность к глубокой вытяжке (см. а.с. СССР №1261970, кл. С21С 38/38, опубл. в БИ №37, 1986 г.).

Недостатком этой стали является низкая пластичность при «волочении» металла.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сталь 05 кп, описанная в ГОСТ 1050-88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Известная сталь не гарантирует получение требуемых пластических характеристик (относительное сужение не менее 70%). Это связано с высоким содержанием вредных примесей (серы и фосфора) и примесных элементов (никель и медь), что в процессе холодной деформации (в частности при волочении) приводит к обрывности и более интенсивному упрочнению, что ограничивает ее переработку без промежуточной термообработки и ухудшает потребительские свойства стали.

Ожидаемый технический результат - обеспечение необходимых высоких пластических свойств катанки (относительное сужения (Ψ) поперечного сечения после разрыва более 70,0%).

Для решения этой задачи, высокопластичная низкоуглеродистая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь и железо, согласно изобретению она дополнительно содержит алюминий, кальций и азот при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

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 высокопластичной низкоуглеродистой стали. В результате этого повышаются пластические свойства катанки (относительное сужение более 70%), при сохранении удовлетворительных прочностных свойств (предел прочности не более 390 Н/мм²), что особенно важно при ее последующей переработке.

Кальций реагирует с алюминием и продуктами первичного раскисления с образованием жидких алюминатов кальция, что улучшает условия разливаемости металла. Таким образом, кальций позволяет уменьшить включения глинозема и сульфидов марганца. Введение в металл кальция позволяет изменить морфологию образующих неметаллических включений, переводя ее из "опасных" в более благоприятную, глобулярную и очистить границы зерен от карбонитридов.

Содержание кремния не более 0,01% позволяет снизить количество хрупких силикатов, а также при последующей холодной деформации избежать резкого снижения пластических свойств (в связи с тем, что более высокое содержание кремния препятствует движению дислокации), в то же время данное содержание кремния позволяет улучшить «разливаемость» металла на сортовых машинах непрерывной разливки стали.

Регламентированное содержания алюминия и азота позволяет максимально снизить содержание неметаллических включений, повысить качество непрерывнолитой заготовки.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили, при производстве стали С4С в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане 170. Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний катанки.

Наилучшие результаты (выход годного проката в пределах 98,1-99,3 при заданной величине его относительного сужения) получены, при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава и необходимой оптимальной микроструктуры приводили к получению брака по механическим свойствам.

Так, при содержании в стали (мас.%) Al<0,005 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С<0,01, Mn<0,10, Si>0,01 и Са<0,0001 (при том же условии) не удалось получить требуемое относительное сужение у 3-9% катанки. При содержании в стали (мас.%) Al>0,015 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), 0,06, Mn>0,30 и Са>0,005, а также повышенном содержании S, P, Cr, Ni, Cu (соответственно, больше 0,015, 0,020, 0,10, 0,1 и 0,15) недостаточные пластические свойства не позволили получить катанку с заданными свойствами.

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 относительного сужения составляла не менее 0,5-1,1%, причем в ряде случаев предел прочности был выше требований.

Сравнительные испытания стали 05 кп, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине от 4-6% 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 высокопластичной низкоуглеродистой стали позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 3,0-5,0% за счет более высокой цены, которая устроит потребителя в связи с уменьшением у него себестоимости переработки данной катанки до 20%.

Пример конкретного выполнения.

Катанка из высокопластичной низкоуглеродистой стали диаметром 5,5 мм содержит (мас.%): С=0,045; Sr=0,005; Mn=0,27; S=0,008; P=0,013; Cr=0,03; Ni=0,04; Cu=0,04; Al=0,006; Са=0,00392, остальное - железо.