CS249285B1

CS249285B1 - Method of thermal treatment of cast semi-products especially of ingots from fine-grained structural steel

Info

Publication number: CS249285B1
Application number: CS782484A
Authority: CS
Inventors: Jiri Turek; Jirina Lapcikova; Martin Strakos; Frantisek Borak; Jan Uherek
Original assignee: Jiri Turek; Jirina Lapcikova; Martin Strakos; Frantisek Borak; Jan Uherek
Priority date: 1985-12-30
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Účelem řešení je zamezení vzniku trhlin způsobených precipitáty nitridů hliníku a dvoufázovou strukturou, které vedou při válcování ingotů ke vzniku trhlin. Uvedeného účelu se dosáhne tak, že lité polotovary, jejichž ocel má součet obsahů hliníku a dusíku v množství podle hmotnosti v rozmezí od 0,021 do 0,10 % a obsah dusíku v množství podle hmotnosti v rozmezí od 0,005 do 0,02 % se po odlití odstaví na dobu od 0,75 do 2,5 hodiny a s ještě neztuhlým jádrem se usadí do ohřívací pece s následným ohřevem v ohřívací peci na teplotu 1 270 až 1 330 °C, zahrnujícím v průběhu ohřevu izotermickou prodlevu s teplotou 1 200 až 1 260 °C po dobu 0,1 až 2 hodiny, při celkové době ohřevu, tj. době ohřevu a době izotermické prodlevy, od 2 do 5 hodin, přičemž doba od odlití polotovarů do jejich usazení v ohřívací peci se krátí přímo úměrně a doba izotermické prodlevy se přímo úměrně prodlužuje s rostoucím součtem obsahů hliníku a dusíku v rozmezí od 0,021 do 0,10 % v množství podle hmotnosti a s rostoucím obsahem dusíku v rozmezí od 0,005 do 0,02 % v množství podle hmotnosti.The purpose of the solution is to prevent the formation of cracks caused by aluminum nitride precipitates and a two-phase structure, which lead to the formation of cracks during ingot rolling. The stated purpose is achieved by casting semi-finished products, the steel of which has a sum of aluminum and nitrogen contents in an amount by weight ranging from 0.021 to 0.10% and a nitrogen content in an amount by weight ranging from 0.005 to 0.02%, after casting, being left for a period of 0.75 to 2.5 hours and with the core not yet solidified, being placed in a heating furnace with subsequent heating in the heating furnace to a temperature of 1,270 to 1,330 °C, including during the heating an isothermal hold at a temperature of 1,200 to 1,260 °C for a period of 0.1 to 2 hours, with a total heating time, i.e. the heating time and the isothermal hold time, of 2 to 5 hours, whereby the time from casting of the semi-finished products to their placement in the heating furnace is shortened directly proportionally and the isothermal hold time The delay time increases directly with increasing sum of aluminum and nitrogen contents in the range from 0.021 to 0.10% by weight and with increasing nitrogen content in the range from 0.005 to 0.02% by weight.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování litých polotovarů, zejména ingotů z ocelí douklidněných hliníkem a řeší zamezení vzniku trhlin způsobených precipitáty nitridů hliníku a dvoufázovou strukturou, které vedou při válcování ingotů ke vzniku trhlin.The invention relates to a method for heat treatment of cast blanks, in particular ingots made of aluminum refined steels, and to the prevention of cracks caused by precipitates of aluminum nitrides and a two-phase structure which lead to cracks when rolling ingots.

Je znám způsob výroby těchto ocelí, odlévaných do kokil klasickým způsobem, při kterém se zabraňuje vzniku trhlin při válcování ingotů z jemnozrnných konstrukčních ocelí douklidněných hliníkem, zařazením dlouhodobého odstání ingotů po odlití před ohřevem k válcování, přísadou titanu v malých množstvích nebo odléváním předmětných ocelí horem do čtvercových kokil.It is known to produce these cast steel in a conventional manner, which avoids cracks in the rolling of ingots of fine-grained structural steels, aluminum-plated, by including a long standing of the ingots after casting prior to heating for rolling, titanium addition in small quantities or into square molds.

Nevýhodou způsobu výroby jemnozrnných konstrukčních ocelí douklidněných hliníkem s odstáním odlitých ingotů na dobu od 6 do 10 hodin, úměrné hmotnosti polotovarů od 6,8 do 12 tun, s následným ohřevem na teplotu válcováni v délce 4 až 7 hodin je, že vede ke snížení kapacity výroby těchto oceli v důsledku nedostatečných možností provedení odstání většího počtu taveb souběžně nebo v těsném sledu za sebou.The disadvantage of the method of production of fine-grained aluminum steels finished with aluminum with the casting of cast ingots for 6 to 10 hours, proportional to the weight of semi-finished products from 6,8 to 12 tons, followed by heating to a rolling temperature of 4 to 7 hours production of these steels due to insufficient possibilities of execution of a large number of melts standing simultaneously or in close succession.

Dále je tento způsob výroby jemnozrnných konstrukčních ocelí s odstáním ingotů energeticky velice náročný, nebot vede k prodloužení doby ohřevu k válcování a zvýšení spotřeby energie na tento ohřev. V případě výroby jemnozrnných konstrukčních ocelí douklidněných hliníkem, s přísadou titanu odlévaných do kokil klasickým způsobem, je možno zabránit vzniku trhlin při válcování ingotů z ocelí těchto jakostí. V důsledku vzniku precipitátů karbonitridů titanu po ochlazováni z teploty doválcování na konečný hutni výrobek je nezbytné zařadit normalizační žíhání těchto výrobků k dosažení normou požadovaných vlastností.Furthermore, this method of producing fine-grained structural steels with stand-off ingots is very energy intensive, since it leads to an increase in the heating time for rolling and an increase in the energy consumption for this heating. In the case of the production of fine-grained structural steels, aluminum refined, with the addition of titanium cast into the ingot molds in a conventional manner, it is possible to prevent the formation of cracks in the rolling of ingots of steels of these grades. Due to the formation of titanium carbonitride precipitates upon cooling from the finish temperature to the final metallurgical product, it is necessary to include normalization annealing of these products in order to achieve the standard properties required.

Dále je pravděpodobný nepříznivý vliv přísady titanu na další technologická zpracování válcovaných výrobků, například svařování a jejich vnitřní homogenitu. V případě odlévání předmětných ocelí horem do čtvercových kokil se tvorbě trhlin zabraňuje v důsledku vyšší tepelné kapacity takto odlitých ingotů a příznivého geometrického tvaru kokil.Furthermore, the adverse effect of the titanium additive on further technological processing of rolled products, such as welding and their internal homogeneity, is likely. In the case of the casting of the steels concerned by the top into square molds, the formation of cracks is prevented due to the higher heat capacity of the cast ingots and the favorable geometric shape of the molds.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob tepelného zpracování litých polotovarů, zejména ingotů z jemnozrnné konstrukční oceli douklidněné hliníkem, která se odlévá do bramových kokil nebo spodem do čtvercových kokil. Podstatou vynálezu je, že lité polotovary, jejichž ocel má součet obsahů hliníku a dusíku v množství podle hmotnosti v rozmezí od 0,021 do 0,100 % a obsah dusíku v rozmezí od 0,005 do 0,020 % se po odlití odstaví na dobu od 0,75 do 2,50 h a s ještě neztuhlým jádrem se usadí do ohřívací pece s následným ohřevem v ohřívací peci na teplotu 1 270 až 1 330 °C, zahrnujícím v průběhu ohřevu izotermickou prodlevu s teplotou 1 200 až 1 260 °C po dobu 0,1 až 2 hodiny, při celkové době ohřevu, tj. době ohřevu a době izotermické prodlevy, od 2 do 5 hodin. Doba od odlití polotovarů do jejich usazení v ohřívací peci se krátí přímo úměrně a doba izotermické prodlevy se přímo úměrně prodlužuje s rostoucím součtem obsahu hliníku a dusíku v rozmezí od 0,021 do 0,100 % v množství podle hmotnosti a s rostoucím obsahem dusíku v rozmezí od 0,05 do 0,02 % v množství podle hmotnosti.These disadvantages are eliminated by the method of heat treatment of cast blanks, in particular ingots of fine-grained structural steel finished with aluminum, which is cast into slab molds or from below into square molds. It is an object of the invention that cast blanks in which the steel has a sum of aluminum and nitrogen in an amount of 0.021 to 0.100% by weight and a nitrogen content of 0.005 to 0.020% are weaned from 0.75 to 2 after casting, The 50 has still a solidified core is placed in a heating furnace with subsequent heating in a heating furnace to a temperature of 1270 to 1330 ° C, including an isothermal delay of 1200 to 1260 ° C for 0.1 to 2 hours during heating, for a total heating time, i.e. a heating time and an isothermal residence time of from 2 to 5 hours. The time from casting of the blanks to their seating in the heating furnace is reduced proportionally and the isothermal dwell time increases proportionally with increasing sum of aluminum and nitrogen in the range of 0.021 to 0.100% by weight and with increasing nitrogen content in the range of 0.05 up to 0.02% by weight.

Výhodou způsobu výroby podle vynálezu je výrazné snížení spotřeby energie při ohřevu k válcování ve srovnání s ohřevem ingotů po odstání. Výhodou je rovněž to, že zvýšením teploty ohřevu se zlepšuje tvařitelnost oceli a umožňuje se dosáhnout teplot konce válcování předvalků nad 1 080 °C, čímž je zabráněno vzniku trhlin při zajištění požadovaných a normou zaručených vlastností výrobků z daných oceli. Další výhodou je zrychlení výrobního cyklu.An advantage of the production method according to the invention is a significant reduction in energy consumption during heating for rolling compared to heating of ingots after standing. It is also an advantage that by raising the heating temperature, the formability of the steel is improved and the billet rolling end temperatures above 1,080 ° C can be achieved, thereby avoiding cracks while providing the desired and standardized properties of the steel products. Another advantage is the acceleration of the production cycle.

Jako příklad způsobu tepelného zpracování podle vynálezu se uvádí, že jemnozrnná konstrukční ocel se středními obsahy prvků podle hmotnosti: 0,21 % uhlíku, 1,2 4 manganu, 0,4 % křemíku, 0,04 % hliníku, 0,008 % dusíku, zbytek železo a obvyklé doprovodné prvky, se vyrobila v 75tunovém konvertoru a byla odlita spodem do 8tunových bramových ingotů. Po celkové době od konce liti bramových ingotů do ukončení ohřevu na blokovně v délce 4,25 h, zahrnující nezbytnou dobu před stripováním bramových ingotů v délce 1 hodiny, dobu stripování včetně dopravy 0,5 h, dobu usazení do hlubinné pece v délce 0,25 h, tj. celkovou dobu od odlití polotovarů do usazení v hlubinné peci v délce 1,75 hodiny pro dosaženi výrazného snížení množství vyloučených částic nitridu hliníku v kůře polotovarů při usazeni v hlubinné peci v závislosti na hmotnosti polotovarů a koncentraci hliníku a dusíku v oceli, a dobu ohřevu na teplotu izotermioké prodlevy 1 250 °C v délce 1 h, izotermickou prodlevu na této teplotě v délce 1 h, z důvodu rozpuštění případně vzniklých menších částic nitridu hliníku v kůře polotovarů, jejichž množství je úměrné koncentraci hliníku a dusíku v oceli a po ohřevu na teplotu 1 300 °C v délce 0,5 h, byly ingoty na blokovně proválcovány na bramy s teplotou konce válcování 1 140 °C. Na těchto předvalcích nebyly zjištěny povrchové trhliny, způsobené precipitací nitridů hliníku a dvoufázovou strukturou ocelí.As an example of the heat treatment process according to the invention, it is stated that fine-grained structural steel with medium element contents by weight: 0.21% carbon, 1.2 4 manganese, 0.4% silicon, 0.04% aluminum, 0.008% nitrogen, the rest iron and the usual accompanying elements were produced in a 75-ton converter and were cast from below into 8-ton slab ingots. After a total time from the end of casting of slab ingots to a 4.25 h block heating time, including the necessary time before stripping the slab ingots for 1 hour, the stripping time including transport 0.5 h, the time of settling into the deep furnace 0, 25 hours, ie a total time from 1.75 hours of casting to deposition in a deep-hearth furnace to achieve a significant reduction in the amount of precipitated aluminum nitride particles in the cortex when deposited in the deep-hearth furnace depending on the weight of the workpieces and aluminum and nitrogen concentration in steel , and a heating time to an isothermal dwell temperature of 1 250 ° C for 1 h, an isothermal dwell at this temperature of 1 h, due to the dissolution of possibly smaller aluminum nitride particles in the bark of semi-finished products corresponding to aluminum and nitrogen concentration in steel and after heating to a temperature of 1300 ° C for 0.5 h, the ingots were fused to slabs with heat end of rolling at 1 140 ° C. No surface cracks due to precipitation of aluminum nitrides and two-phase steel structure were detected on these billets.

Claims

Method for heat treatment of cast blanks, in particular of aluminum refined fine-grained structural steel ingots, which is poured into slab molds or bottom into square molds, characterized in that cast blanks whose steel has a sum of aluminum and nitrogen contents by weight in the range of 0.021 to 0.10% and a nitrogen content in the range of 0.005 to 0.02%, after casting, are weaned for a period of from 0.75 to 2.5 hours, and are settled in a heating furnace with the still solidified core, followed by heating in a heating furnace. a temperature of 1270 to 1330 ° C, including during the heating, an isothermal delay of 1200 to 1260 ° C for 0.1 to 2 hours, with a total heating time, i.e. a heating time and an isothermal residence time of from 2 to 5 hours, while the time from casting of the blanks to their seating in the heating furnace is reduced proportionally and the isothermal dwell time is proportionally increased with increasing sum of clay contents % of nitrogen and nitrogen in the range of 0.021 to 0.10% by weight and with increasing nitrogen content in the range of 0.005 to 0.02% by weight.