УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ
CARBON STEEL

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве сортовой стали различного назначения.
Углеродистая сталь, выплавляемая в двухванных сталеплавильных агрегатах и электродуговых печах, имеет весьма широкий спектр свойств и используется для последующего передела на сортовой прокат.
Требования, предъявляемые, к химическому составу и механическим свойствам готовой стали, регламентируются различными стандартами (ГОСТ 380-2005, 1050-1988, 5317-1995 и др.)
Кроме обязательных компонентов углеродистая сталь может содержать такие, которые присутствуют в металлоломе, используемом при выплавке стали (титан, ниобий, молибден и др.), или же их присутствие обусловлено необходимостью технологии разливки плавки - алюминий. Его расход при раскислении стали следует свести до оптимального, из-за высокой цены.
Известна углеродистая полосовая сталь, содержащая, углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, мышьяк и железо и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:
Углерод
0,14…0,22
Марганец
0,4…0,60
Кремний
0,005…0,17
Фосфор
Не более 0,030
Сера
Не более 0,040
Хром
Не более 0,30
Никель
Не более 0,30
Медь
Не более 0,30
Мышьяк
Не более 0,8
Железо
Остальное,
при условии, что суммарное содержание марганца, фосфора и серы
составляет 0.392…2.155 вес.%. (см. Патент RU №2114208, кл. C22C 38/20, опубл. 27.06.1998).
Недостатком такой стали является отсутствие интервала по содержанию в ней алюминия, что может привести к появлению в стали нежелательных свойств и удорожает ее производство.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является углеродистая сталь 08Ю, описанная в ГОСТ 9045 «Сталь тонколистовая холоднокатаная низкоуглеродистая качественная для холодной штамповки». Она содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, алюминий, мышьяк и железо и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:
Углерод
Не более 0,07
Марганец
Не более 0,35
Кремний
Не более 0,03
Фосфор
Не более 0,020
Сера
Не более 0,025
Хром
Не более 0,03
Никель
Не более 0,06
Медь
Не более 0,06
Мышьяк
Не более 0,08
Алюминий
0,02…0,07
Железо
Остальное
Недостатком этой стали является относительно небольшая область ее применения (для холодной штамповки). Кроме того, вышеуказанное содержание в стали алюминия приводит к ее удорожанию.
Технической задачей изобретения является расширение области применения углеродистой стали и снижение расхода алюминия при ее производстве.
Для решения этой задачи углеродистая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, мышьяк, алюминий и железо, и характеризуется содержанием компонентов в следующем соотношении, мас.%:
Углерод
0,05…0,95
Марганец
0,25…1,20
Кремний
0,05…0,37
Фосфор
Не более 0,035
Сера
Не более 0,040
Хром
Не более 0,10
Никель
Не более 0,25
Медь
Не более 0,25
Мышьяк
Не более 0,08
Алюминий
Не более 0,005
Железо
Остальное,
при этом величина отношения σт/σв=0,5…0,8.
Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.
Сущность заявляемого технического решения заключается в расширении диапазона содержания в стали основных компонентов (углерод, кремний, марганец), в уменьшении содержания в ней алюминия. Это значительно увеличивает область использования углеродистой стали и приведет к снижению ее себестоимости.
Предлагаемая сталь получается путем выплавки в сталеплавильном агрегате, последующей ее разливки на сортовых машинах непрерывной разливки стали. Химический состав и механические свойства стали контролируются в процессе ее изготовления и обязательно указываются в сопроводительной документации (сертификате). Конкретный состав и свойства стали определяются ее назначением.
2
2
Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли при производстве стали Ст3сп в электросталеплавильном цехе ОАО «ММК» с последующей ее прокаткой в сортопрокатном цехе на различные профили. Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний сортового проката. Был получен предел прочности 320-550 Н/мм, предел текучести 190-305 Н/мм.
4
3
Опыты подтвердили известное положение о том, что при содержании алюминия в стали 0,02-0,07% понижается критическая точка А (на диаграмме железо-углерод) и повышается критическая точка А (смотри, например, справочник под ред. Н.Т.Гудцова «Металловедение и термическая обработка». М.: Металлургия, 1956, с.302-303). В результате этого снижается величина σт/σв, а сталь становится малопригодной для ковки при высоких температурах (до 1200°С). Кроме того, содержание алюминия ближе к верхней границе интервала приводит к измельчению зерна в стали, что в ряде случаев ухудшает потребительские свойства стали.
Среднее содержание алюминия в опытных плавках составило 0,003 мас.%, что более чем на порядок меньше среднего его содержания в известной стали 08Ю. Средняя величина σт/σв составила 0,65.
Таким образом, опытная проверка показала приемлемость заявляемого технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом.
Применение изобретения позволит снизить расход алюминия при производстве стали и соответственно снизить себестоимость стали.
Пример конкретного исполнения.
2
2
Углеродистая сталь содержит, мас.%: углерод - 0,4; кремний - 0,27; марганец - 0,6; фосфор - 0,009; сера - 0,019; хром - 0,05; никель - 0,09; медь 0,15; мышьяк - 0,005; алюминий - 0,003; остальное железо. σт=290 Н/мм. σв=450 Н/мм. Величина отношения σт/σв равна 0,64.