Колодяжная М.Г. -Влияние химического состава и технологических факторов на механические свойства стали 10Г2ФБ

Аннотация

Колодяжная М.Г. Влияние химического состава и технологических факторов на механические свойства стали 10Г2ФБ. В данной работе рассматривается оценка совместного влияния химического состава стали и технологических параметров контролируемой прокатки на механические свойства трубной стали. Оценка влияния осуществлялась путем применения регрессионного анализа.

При производстве сталей для труб большого диаметра стремятся получить высокий комплекс механических свойств. Такой эффект достигается подбором параметров контролируемой прокатки, а также применением специальных систем легирования. Целью данной работы является оценка совместного влияния химического состава стали и технологических параметров контролируемой прокатки на механические свойства трубной стали путем применения регрессионного анализа.

В качестве материала для исследований использовались данные по химическому составу, технологическим параметрам и механическим свойствам листов из стали 10Г2ФБ, полученных путем контролируемой прокатки. Анализировали изменение следующих показателей механических свойств: предела текучести (ПТ , Н/мм²), временного сопротивления разрыву (ВС, Н/мм²), ударной вязкости при отрицательных температурах ( KCV^{-20 0}С, KCU^{-60 0}С).

Ниже приведены уравнения регрессии, характеризующие изменение механических свойств стали 10Г2ФБ в зависимости от химического состава и параметров контролируемой прокатки. В качестве учитываемых в уравнениях параметров используются: среднемассовая температура нагрева сляба (Тсрм, ⁰С), длительность нагрева в печи (tн, ч.), температура начала черновой прокатки (Тн.черн., ⁰С), температуры начала (Тн.ч, ⁰С) и конца (Тк.ч, ⁰С) прокатки в чистовой клети стана.

Прочностные свойства:

ВС=1168,23+610,13[C]+35,11[Mn]+106,28[Si]-1100,32[S]-242,45[P]+331,63[Al]-375,31[Mo]+72,53[V]+460,33[Nb]- 218,76[Ca]
+0,14[Тсрм]+4,43[tн]-0,75[Тн.ч]-0,53[Тк.ч]±14, Н/мм², R=0,70 (1)

ПТ=875,2+356,22[C]+39,2[Mn]+84,14[Si]-1325,01[S]-6,17[P]+375,51[Al]-412,32[Mo]-106,54[V]+436,28[Nb]-73,7[Ca]+
0,18[Тсрм]+3,1[tн]+0,02[Тк.чер]-0,44[Тн.ч]-0,58[Тк.ч]±14,Н/мм²,R=0,58 (2)

Из анализа уравнений (1) и (2) следует, что положительно на предел прочности и предел текучести влияют такие элементы, как C, Mn, Si, Al, Nb, то есть с увеличением содержания этих элементов в изучаемых пределах, этот показатель возрастает. Отрицательное влияние на прочностные характеристики оказывают S и P, а также Mo и Ca. Ванадий может оказать положительное влияние на ВС, но отрицательное на ПТ. Что касается технологических параметров прокатки, то повышение прочности наблюдается при повышении Тсрм, tн. Повышение Тн.ч и Тк.ч способствует разупрочнению стали.

Показатели вязкости стали:

KCV = -1115,55-695,68[C]+153,96[Mn]-5,5[Si]-6705,26[S]-684,56[P]+122,21[Al]+2480[Mo]-633,49[V]-332,93[Nb]+ 4718,35[Ca]
-0,26[Тсрм]-4,4[tн]-0,02[Тк.чер]+1,07[Тн.ч]+1,01[Тк.ч]±39, Дж/см² , R=0,56 (3)

KCU= -1052,74-883,17[C]+117,33[Mn]+61,17[Si]-5293,02[S]+302,54[P]+518,48[Al]+1230,36[Mo]-510,38[V]-482,5[Nb]+ 5526,5[Ca]-
0,08[Тсрм]-0,96[tн]-0,11[Тк.чер]+1,42[Тн.ч]+0,47[Тк.ч]±40, Дж/см² , R=0,51 (4)

Как видно из этих уравнений, повышение ударной вязкости при отрицательных температурах следует ожидать при повышении концентрации в стали: Mn, Al, Mo, Ca, но уменьшении содержания C, S, V, Nb. Повышение показателей вязкости можно достигнуть за счет повышения Тн.ч и Тк.ч и снижения Тсрм,tн, Тк.чер. Различия во влиянии на показатели KCV^{-20 0}С и KCU^{-60 0}С имеют Si и P, увеличение содержания которых способствует повышению KCU^{-60 0}С , но вызывает снижение KCV^{-20 0}С.

Таким образом, можно сделать вывод, что зависимость механических свойств от химического состава и технологических параметров прокатки имеет сложный характер и часто влияние параметров технологических процессов может быть доминирующим.

Список использованной литературы

1. Матросов Ю.И. Сталь для магистральных трубопроводов / Ю.И.Матросов, Д.А. Литвиненко, С.А. Голованенко – М.:Металлургия, 1989.-288 с.
2. Матросов Ю.И. Разработка и технологический процесс производства трубных сталей в XXІ веке / Ю.И. Матросов, Ю.Д. Морозов, А.С. Болотов, Ф. Хайстеркамп // Сталь.-2001.-№ 4.-С.58-62.