Сталь для сортового проката

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к производству сталей, применяемых в производстве периодического профиля, преимущественно,большого диаметра для армирования железобетонных конструкций.(Авторское свидетельство СССР Не 277248, кл. С 22 С 38/02, 1962 г).Сталь применяется в термоупрочненном состоянии, в связи с чем для уменьШения прокаливаемости в нее введен марганец. Однако известно, что присутствие в стали марганца способствует росту аустенитного зерна, что отрицательно сказь 1 вается на механических свойствах. Помимо этого при термоупрочнении в наружных слоях арматуры неизбежно образуется крупноигольчатый мартенсит, что сопровождается возникновением микротрещин.Известна также сталь следующего химического состава, мас.(Авторское свидетельство СССР Не 524853, кл. С 22 С 38/12, 1975 г).Известная сталь используется в термоупрочненном состоянии, т.е. для обеспечения требуемых свойств металл подвергается специальной обработке - закалка при 900 С и отпуск при 550 С, что в целом удорожает и усложняет сквозную технологию производства стали. Кроме того, сталь обладает относительно низкой пластичностью и ударной вязкостью при низких температурах.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является сталь следующего химического состава, мас.Кроме того, сталь содержит примесное содержание элементов сера до 0,035Недостатком известной стали является низкая прочность, пластичность, а также ударная вязкость металла при минусовых температурах. Кроме того, наблюдается значительная нестабильность механических свойств проката по длине, а также от плавки к плавке, что объясняется значительной структурной неоднородностью по диаметру и длине проката. Невысокие значения ударной вязкости при минусовыхтемпературах объясняются неблагоприятной формой неметаллических включений И строчечнь 1 м расположением сульфидов и силикосульфидов, что повышает ее устойчивость против отпуска.Целью изобретения является повышение выхода годного по механическим свойствам при одновременном повышении прочности, пластичности и ударной вязкости при минусовых температурах.Поставленная цель достигается тем, что для сортового проката , содержащая углерод, марганец, кремний, железо, согласно изобретению, дополнительно содержит германий и барий при следующем соотношении компонентов, мас.при условии, что отношение концентрации германий к барию составляет 1,02,0 Допускается примесное содержание элементовПрименение в заявляемом составе стали германия и бария в указанных пределах,а также ограничение их отношения в пределах 1,02,0 придают стали новые свойства,а именно одновременное повышение прочности, пластичности и ударной вязкости при минусовых температурах.Германий, обладая высоким сродством к кислороду, вступает с ним во взаимодействие на ранней стадии кристаллизации слитка. Германий измельчает дендридную структуру и уменьшает склонность стали к перегреву. МодифицируюЩее и упрочняюЩее действие германия обьясняется образованием дисперсных окислов германия,спобствует получению мелкого зерна и тормозит перераспределение дислокаций при пластической деформации. Для получения высокой прочности и пластичности проката,как показали исследования, содержание германия должно быть в оптимальных пределах 0,0001-0,002 .Повышение содержания германия выше заявляемых пределов приводит к получению чрезмерно мелкозернистой структуры, что приводит к падению пластичности проката и, тем самым, не обеспечивает условия одновременного повышения прочности и пластичности. А снижение содержания германия ниже заявляемых пределов не обеспечивает их достаточного модифицируюЩего воздействия на структуру слитка,малоэффективно и не обеспечивает повышения выхода годного по механическим свойствам.Барий способствует образованию глобулярной формы сульфидов и силикосульфидов стали на более поздних стадиях кристаллизации стали в объеме слитка и обеспечивает при этом равномерное распределение неметаллических включений как по сечению, так и по длине проката.Образование точечных неметаллических включений сульфидов и силикосульфидов глобулярной формы, которые практически не дробятся в деформированном металле предотвращает образование строчек сульфидов, что позволяет повысить пластичность металла и ударную вязкость проката при их минусовых температурах.При содержании бария более 0,001 образуются в период кристаллизации,относительно крупные включения сульфидов и силикосульфидов, которые деформируются и дробятся при деформации металла с образованием строчечных включений,снижает структурную однородность проката и, как следствие, снижает пластичность и ударную вязкость металла при минусовых температурах.При содержании бария меньше нижнего предела не обеспечиваются модифицируюЩие действия по образованию скоагулированных точечных равномерно распределенных неметаллических включений и, как правило, не достигается повышение пластичности и ударной вязкости малоэффективно.Как показали исследования, модифицирующие действия бария проявляются при относительно низких концентрациях в присутствии в стали германия. Причем процесс модифицирования неметаллических включений растянут во времени. Если германий размельчает размер зерна на ранних стадиях кристаллизации слитка, то действия бария проявляется на поздних стадиях. Причем окислы германия является зародышами, на которых впоследствии происходит выделение сульфидов и силикосульфидов, которые имеют округлую форму и равномерно распределяются в объеме кристаллизируюЩего слитка, что устраняет структурную неоднородность и, в конечном счете, стабилизирует механические свойства проката, как по сечению, так и по длине заготовки.Совместное действие германия и бария позволяет повысить прочность проката за счет измельчения размера зерна и одновременно с этим повысить пластичность и ударную вязкость при минусовых температурах за счет устранения структурной неоднородности и обеспечения в деформированном металле точечных скоогулированных сульфидов и силикосульфидов равномерно распределенных по сечению заготовки.Для получения наилучших механических свойств проката и повышения выхода по механическим свойствам готового периодического профиля, в особенности большого типоразмера необходимо не только поддерживать в стали концентраций германия и бария в указанных пределах, но и отношение концентрации германия и бария в оптимальных пределах - 1,0-2,0.При значениях этого отношения ниже нижнего предела не обеспечивается повышения прочности, пластичности и ударной вязкости при минусовых температурах и, как следствие, низкий выход по механическим свойствам готового проката,связанный с низким модифицирующим действием германия и бария. При значениях этого отношения более верхнего предела хотя и достигается мелкозернистая структура и в соответствии с этим повышение прочности проката, но при этом снижается пластичность и ударная вязкость. Падение пластичности и ударной вязкости объясняется образованием крупных сульфидов и силикосульфидов, которые при деформации имеют склонность к дроблению с образованием строчек из сульфидов и силикосульфидов,которые имеют угловатую форму и являются концентраторами напряжения и снижают текучесть металла при прокатке.Для экспериментальной проверки предлагаемого состава было проведено несколько серий опытных плавок, при выплавке которых изменяли содержание элементовв различных пределах предлагаемого состава, включая И заграничные значения, а также согласно прототипу Результаты опытных плавок приведены в таблице.Наибольший выход годного по механическим свойствам при повышении прочности, пластичности, а также ударной вязкости при минусовьгх температурах до стигается даже не при Максимальных содержаниях германия и бария, а при средних( состав 7) - в пределах предлагаемого интервала, так как отношение концентраций германия к барию оптимальны, что позволяет наряду с диспергированием структуры получить более однородную структуру с равномернораспределенньгми точечными скоагулированными частицами сульфидов и силикосульфидов.Предлагаемые составы стали выплавлялись в 100-т мартеновских печах, работаюЩие скрап-процессом без продувки кислородом с дачей в завалку чушкового чугуна. Раскисление металла производили силикомарганцем и ферросилицием комбинированным способом с вводом 2/3 необходимого количества силикомарганца и 45 ферросилиция в ковш из расчета получения среднезаданного содержания марганца и кремния в готовой стали. Германий вводили в ванну с природнолегированным чугуном. Силикобарий вводили в сталеразливочный ковш при выпуске плавки.Разливку стали производили снизу сифоном на слитки сечением (219 х 219)х х (180 х 180) х (9001300) мм, а также ГМНЛЗ на сортовые заготовки сечением 145 х 145 х 1700 мм.Нагрев слитков и сортовых заготовок ГМНЛЗ производили в методических толкательных печах. Прокатку производили на среднесортном стане 400, где на обжимных клетях за 7-9 пропусков прокатывались до формы и сечения, соответствуюЩих схеме прокатки, а в клетях чистовой группы за 5-7- пропусков обеспечивался готовый профиль типоразмеров 32, 36, 40 по ГОСТ 5781-82.Металл указанных составов подвергался разрывным испытаниям, при этом определялось сопротивление разрыву Св предел текучести от, относительное удлинение 55 по ГОСТ 1497-84, ГОСТ 12004-81 и ударную вязкость по ГОСТ 9455-78.Исследовалась макро и микроструктура готового проката при этом рассматривалась структурная неоднородность по сечению образцов, балл и расположения неметаллических включений.Из приведенных в таблице данных следует, что использование стали при предлагаемых пределах ингредиентов ( составы 6,7,8,) и отношения концентраций германий к барию позволяет повысить выход годного по механическим свойствам готового проката, повысить одновременно прочностные и пластические свойства и при этом стабилизировать механические свойства по сравнению с прототипом.Анализ проведенных исследований показал повышение выхода годного по мех. свойствам на 10-15, сужение в 2-4 раза поля колебаний нормируемых показателей механических свойств. Так, колебания от на предложенном составе стали составляет 3,0 кг/мм 2 против 11,5 кг/мм 2 в прототипе Св 12 против 21 кг/мм 2 удлинение - 3,5 против 14 .Анализ микроструктуры готового проката указывает на отсутствие структурной неоднородности по сечению образцов, что приводит к значительной стабилизации механических свойств металла по сравнению с прототипом.