|
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
|
(19)
|
RU
|
(11)
|
2373297
|
(13)
|
C1
|
|
(51) МПК
C22B9/20 (2006.01)
C22C38/50 (2006.01)
|
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
|
|
|
|
(21), (22) Заявка: 2008146210/02, 25.11.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
25.11.2008
(45) Опубликовано: 20.11.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 377331 А, 17.04.1973. RU 2016130 C1, 15.07.1994. RU 2124067 C1, 27.12.1998. RU 2336364 C1, 20.10.2008. GB 668889 A, 26.03.1952. GB 741053 A, 23.11.1955. KR 940007374 В, 16.08.1994.
Адрес для переписки:
115088, Москва, Шарикоподшипниковская, 4, ОАО НПО "ЦНИИТМАШ"
|
(72) Автор(ы):
Дуб Владимир Семенович (RU),
Левков Леонид Яковлевич (RU),
Лебедев Андрей Геннадьевич (RU),
Волков Виталий Георгиевич (RU),
Васильев Яков Маркович (RU),
Баринова Светлана Николаевна (RU),
Коростин Олег Степанович (RU),
Чуев Владимир Васильевич (RU),
Шурыгин Дмитрий Александрович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество Научно-производственное Объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)
|
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ИЗ АУСТЕНИТНЫХ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ТИТАНОМ СТАЛЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей. Способ включает выплавку в вакуумно-индукционной печи путем расплавления начальной шихтовой садки, расплавление шихтовой садки в вакуумно-индукционной печи с получением расплава, отливку слитка в изложнице, вакуумно-дуговой переплав полученного слитка и термодеформационную обработку полученной заготовки. Шихтовая садка содержит железо, углерод, никель и присадку раскислителя в виде алюминия и кремния, расплав выдерживают до завершения процесса деазотирования в течение времени, зависящего от массы расплавленной садки, после чего вводят в расплав нитридообразующие элементы в виде хрома, титана и ванадия согласно марочному составу. Заготовку последовательно деформируют, после чего осуществляют промежуточный высокотемпературный гомогенизирующий отжиг при температуре 1230-1270°С в течение 8-12 часов в зависимости от массы заготовки. Изобретение позволяет снизить максимально содержание нитридов и карбонитридов в заготовках аустенитных сталей, стабилизированных титаном, а также повысить однородность их распределения. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству высококачественных сложнолегированных аустенитных сталей, стабилизированных титаном для особо ответственных изделий.
Известен способ получения заготовок аустенитных сталей, стабилизированных титаном, включающий в себя выплавку в вакуумно-индукционной печи путем расплавления садки, содержащей железо, хром, никель, молибден, в начале рафинирования - ванадий, титан, перед выпуском -алюминий для раскисления.
Такой способ ведения вакуумно-индукционной плавки не позволяет провести глубокое деазотирование металла, и поэтому неоднородность полученного металла по карбонитридам титана не менее 3-3,5 балла, содержание азота составляет 0,015-0,025% по массе. Для существенного снижения неоднородности по карбонитридам до 1,5-2,0 необходимо уменьшить содержание азота в металле до уровня менее 0,01% по массе (предпочтительно не выше 0,006% по массе). Отмеченные недостатки обусловлены присутствием значительных количеств кислорода в металле после расплавления, поскольку основная часть раскислителей вводится в конце процесса плавки, а кислород существенно замедляет процесс деазотирования при плавке в вакууме.
Наиболее близким, принятым за прототип является способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей, включающий в себя выплавку в вакуумно-индукционной печи, отливку в изложницу, вакуумно-дуговой переплав и термодеформационную обработку.
Недостатком способа является низкая скорость деазотирования за счет совместного расплавления хрома с железом и никелем и, как следствие, - повышенное содержание карбонитридов и азота в стали.
Предложен способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей, включающий в себя выплавку в вакуумно-индукционной печи, отливку в изложницу, вакуумно-дуговой переплав и термодеформационную обработку, в котором в процессе вакуумно-индукционной плавки проводят расплавление начальной шихтовой садки, далее выдерживают расплав до завершения процесса деазотированияя в течение времени, зависящего от массы расплавленной садки, и в диапазоне от 0,1 до 10 т, связанного зависимостью:
Т=А+В·m,
где А - 0,6 час, В - 0,45 час/т,
m - масса садки в тоннах, от 0,1 до 10 т,
Т - время выдержки, час,
после чего вводят в расплав нитридообразующие элементы согласно марочному составу, затем отливают слиток в изложницу, проводят вакуумно-дуговую плавку и термодеформационную обработку; последовательно деформируют заготовки, после чего осуществляют промежуточный высокотемпературный гомогенизирующий отжиг при температуре 1230-1270°С в течение 8-12 часов в зависимости от массы заготовки, при этом начальная шихтовая садка содержит железо, углерод и инертные по отношению к азоту элементы, например никель, и присадку раскислителей Al и Si в соответствии с соотношением 3·10-3 10·[Al]+[Si] 8·10-3, где {Al} и {Si} - содержание алюминия и кремния, выраженное в массовых долях, а гомогенизирующий отжиг осуществляют после предварительной деформации, составляющей 0,55-0,75 от суммарной деформации заготовки до требуемого размера.
Технический эффект предлагаемого способа заключается в снижении максимального балла нитридов и карбонитридов в заготовках аустенитных сталей, стабилизированных титаном, а также повышение однородности их распределения.
Технический результат предложенного способа достигается тем, что при вакуумно-индукционной плавке достигается минимальное содержание азота в стали (на уровне 0,004-0,007% по массе) за счет расплавления начальной садки, состоящей из элементов, инертных по отношению к азоту, одновременным введением в шихту заданного количества раскислителей Al и Si по соотношению 3·10-3 10·[Al]+[Si] 8·10-3.
При легировании раскислителями в пределах, ограничиваемых неравенством, происходит наиболее интенсивное удаление кислорода и азота из расплавленного металла начальной шихтовой садки. Далее расплав выдерживается для окончательного удаления азота в течение времени, которое зависит от массы садки по эмпирическому соотношению:
Т=А+В·m,
где А - 0,6 час, В - 0,45 час/т,
m - масса садки в тоннах, от 0,1 до 10 т,
Т - время выдержки, час.
Данное соотношение наглядно представлено графиком Фиг.1 зависимости содержания азота от времени выдержки при +1550°С для разных объемов печи.
Далее загружают шихту, состоящую из элементов, имеющих повышенное сродство к азоту (хром, титан, ванадий), согласно марочному составу, проводят полное расплавление садки и отливают слиток, который используют в качестве электрода вакуумно-дуговой плавки. Проводят вакуумно-дуговой переплав, полученный слиток подвергают термодеформационной обработке, которая заключается, например, в ковке с диаметра 250 мм на диаметр 100 мм, гомогенизирующем отжиге 1250°C, 10 ч и дальнейшей линейной прокатке на диаметр 60 мм. Проведение высокотемпературного отжига на сталях с низким содержанием азота позволяет более эффективно управлять процессами растворения нитридных и карбонитридных включений и получать необходимые размеры и распределение этих включений. Проведение отжига на промежуточной степени деформации заготовки обусловлено двумя факторами:
- необходимостью максимально измельчить и усреднить наследственную дендритную структуру слитка;
- иметь после отжига возможность деформировать металл для получения необходимого размера зерна (обычно 5-7 баллов), т.к. в отожженной заготовке зерно весьма крупное (~1 балл).
Для опробования предлагаемого способа были проведены опытные плавки стали марки 06Х16Н15М8Г2ТФР, результаты исследования заготовок, полученных по различным режимам, приведены в таблице.
Как уже описывалось, преимуществом способа является возможность управлять размером и характером распределения карбонитридных включений в заготовках, аустенитных стабилизированных титаном сталях; как видно из таблицы, максимальный балл карбонитридов можно снизить с 3-4 до 1,5 и уменьшить неоднородность распределения титана с 2,5 до 1,07.
Литература
1. Г.Н.Окороков, Ал.Г.Шалимов, В.М.Антипов, Н.А.Тулин. Производство стали и сплавов в вакуумных индукционных печах. М.: Металлургия, 1972 г., с.149-159.
2. SU 377331, C22B 9/22, 17.04.73, А.В.Куцев. Способ выплавки стали в вакуумной индукционной печи.
Формула изобретения
1. Способ производства заготовок из аустенитных сталей, стабилизированных титаном, включающий расплавление шихтовой садки в вакуумно-индукционной печи с получением расплава, отливку слитка в изложнице, вакуумно-дуговой переплав полученного слитка и термодеформационную обработку полученной заготовки, отличающийся тем, что осуществляют расплавление шихтовой садки, содержащей железо, углерод, никель и раскислители в виде алюминия и кремния, полученный расплав выдерживают до завершения процесса деазотирования в течение времени, которое определяют по соотношению:
Т=А+В·m,
где А - 0,6 ч, В - 0,45 ч/т,
m - масса садки в тоннах от 0,1 до 10,
Т - время выдержки, ч,
после чего в расплав вводят шихту, содержащую титан и нитридообразующие элементы, в соответствии с марочным составом стали.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе термодеформационной обработки осуществляют деформирование полученной заготовки и ее последующий промежуточный высокотемпературный гомогенизирующий отжиг при температуре 1230-1270°С в течение 8-12 ч в зависимости от массы заготовки.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что гомогенизирующий отжиг заготовки осуществляют после ее предварительной деформации, составляющей 0,55-0,75 от суммарной деформации заготовки до требуемого размера.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку раскислителей в виде алюминия и кремния осуществляют в соответствии с соотношением: 3·10-3 10·[Al]+[Si] 8·10-3,
где Al и Si - содержание алюминия и кремния, мас.%.
РИСУНКИ
PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата и номер государственной регистрации договора: 09.04.2012 № РД0097328
Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)
Приобретатель исключительного права: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Дата внесения записи в Государственный реестр: 09.04.2012
Дата публикации: 20.05.2012
|
|
|
|
| |
