RU1770398C - Способ термического упрочнени проката - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение используют в металлургии дл  повышени  стабильности прочностных свойств проката. Сущность изобретени : прокат нагревают до температуры аустенизации и закаливают , а в процессе закалки осуществл ют деформацию с посто нной скоростью до достижени  уровн  сопротивлени  деформации , соответствующего заданному уровню прочностных свойств. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к термической обработке проката в потоке прокатных станов, и может быть использовано при производстве высокопрочной арматуры.

Известен способ термического упрочнени  проката, включающий нагрев заготовок под прокатку и прокатку на арматуру с последующим термическим упрочнением с прокатного нагрева, в процессе которогоох- лаждение ведут непрерывно до достижени  стержн ми определенной среднемассовой температуры. Регулирование конечного уровн  механических свойств проката осуществл ют путем изменени  длительности охлаждени  1.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  стабильность конечных механических свойств. В св зи с возможностью колебаний температуры нагрева под прокатку в пределах 50-100°.. изменени  температуры охлаждающей воды в пределах 10-40°, площади поперечного сечени  проката до 10%, неоднородностью химического состава в пределах 40-50% (по углероду) колебани  механических свойств проката после термического упрочнени  достигают -25-30%.

В качестве прототипа вз т известный способ (2) производства катаных изделий из стали, включающий нагрев до температуры аустенизации, закалку и деформацию 2.

Аустенизаци  стали осуществл етс  при нагреве под прокатку. Закалка готового проката производитс  путем охлаждени  поверхности после выхода из последней клети стана гор чей прокатки таким образом , чтобы в поверхностном слое обеспечи- валась исключительно мартенситна  структура, причем остаточное теплосодержание сердцевинных зон издели  должно быть таким, чтобы отпуск поверхностного сло  в процессе последующего охлаждени  на воздухе за счет упом нутого внутреннего тепла обеспечивал получение переходной структуры. После охлаждени  провод т холодное деформирование и лишь затем отпуск .

Недостатком способа-прототипа  вл етс  низка  стабильность механических свойств готового проката в пределах партии , что объ сн етс  как следствие, в перСП

С

ч|

Ы О

СО

ю со

вую очередь, колебаний химического состава стали в пределах слитка и по ходу разливки плавки из-за развити  ликвационных  влений при разливке и кристаллизации стали, не устран ема  термомеханическим упрочнением по известному способу.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  повышение стабильности прочностных свойств готового проката.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что деформацию ведут при посто нной скорости в процессе закалки до достижени  уровн  сопротивлени  деформации, соответствующего заданному уровню прочностных свойств.

За вл емый способ включает нагрев до температуры аустенизации, закалку и деформацию . Деформацию ведут при посто нной скорости одновременно с закалкой, прекраща  этот процесс по достижении уровн  сопротивлени  деформации, соответствующего заданному уровню прочностных свойств.

Сравнение за вл емого способа с прототипом позволило установить соответствие его критерию Новизна. Сравнительный анализ известных технических решений и за вл емого не обнаружил у них сходных признаков. Следовательно, за вл емый способ соответствует критерию Существенные отличи .

В аустенитном состо нии при температуре гор чей деформации арматурный стер- жень имеет низкое сопротивление деформации. При закалке на поверхности проката по вл етс  мартенситный слой, толщина которого растет по мере увеличени  длительности закалки. Скорость формировани  мартенситного сло  зависит от многихфакторов. Например, увеличение содержани  углерода, марганца, хрома и др. карбидообразующих элементов способствует ускорению формировани  этого сло . Повышение температуры охлаждающей среды замедл ет рост-указанного сло . Повышение температуры закалки замедл ет формирование поверхностного упрочненного сло ,

С учетом вышеизложенного в реальных услови х технологических допусков толщина сформировавшегос  за одинаковое врем  мартенситного сло  будет разна  и, как следствие, будут иметь место соответствующие колебани  механических свойств готового проката.

При закалке по мере роста мартенситного сло  повышаетс  сопротивление деформации при одинаковой скорости деформировани .

Фиксаци  величины сопротивлени  деформации на разных этапах закалки с деформацией и прерывание этого процесса на разных этапах позвол ет установить зависимость между сопротивлением деформации во врем  закалки и уровнем конечных механических свойств.

В дальнейшем по построенным заранее экспериментальным кривым зависимости

механических свойств от уровн  сопротивлени  деформации устанавливаетс  необходимый задаваемый предел сопротивлени  деформации дл  получени  требуемых (заданных ) механических свойств, что используетс  в системе управлени  процессом закалки.

Предлагаемый способ дает возможность технологически просто и экономично изготавливать катанные издели  из стали,

например, арматурные элементы, имеющие высокую стабильность механических свойств готового проката в пределах партии , необходимую дл  успешного применени  его в строительных конструкци х.

Пример. Сталь марки 35ХС2 с химическим составом 0,29% С; 1,80% Si; 0,75% Мп и 0,72% Сг в услови х предпри ти  ПЯ Р-6335 выплавл ли в конвертере и прокатывали на непрерывно-заготовочном стане на

заготовку мм по существующей технологии . Температура аустенизации составл ла 1050°С. Закалку осуществл ли в проточной воде при температуре 18°С. Степень деформации при холодном деформированиираст жениемпо

способу-прототипу составл ла 0,5-1,5%, По за вл емому способу деформацию раст жением проводили со скоростью 5 мм/с одновременно с закалкой в воде при

температуре 18°С.

Дл  проведени  опытов по термическому упрочнению стержней по за вл емому способу и способу-прототипу были отобраны по 3 заготовки от головных, средних и

донных уровней слитка, колебание химсостава которых указаны в табл. 1.

Заготовки прокатывали на стане 250 на стержневую арматуру периодического профил  диаметром 14 мм с температурой конца прокатки 1050°.

По выходе из последней клети стана от готового проката отбирапи пробы длиной около 1,2 м дл  проведени  опытов по режимам за вл емого способа и способа-прототипа .

Ускоренное охлаждение стержней проводили в экспериментальной установке ванного типа путем погружени  стержней Е проточную воду при температуре 18°С.

Дл  упрочнени  по за вл емому способу концы стержн  в гор чем состо нии фиксировались с помощью захватов экспериментальной установки дл  деформации раст жением. Деформацию со скоро- стью 5 мм/с проводили с момента погружени  под закалку стержн  в ванну с водой при температуре 18°С до сопротивлени  деформации 5,54 т, после чего процесс деформации прекращалс , стержень извле- кали из ванны и охлаждали на воздухе. Образцы использовали дл  определени  стандартных механических свойств.

Необходимое дл  установки сопротивление деформации задавали, исход  из предварительно построенной дл  данной стали по описанной экспериментальной методике зависимости оь в от усили  сопро- тивлени  деформации (см. черт.), полученный в аналогичных услови х.

При упрочнении по способу-прототипу стержни окунали в ванну с проточной водой на 3,0 с, после чего охлаждали на воздухе до комнатной температуры. Охлажденные стержни подвергали деформации раст же-

нием до 1 %. После деформации проводили отпуск при 360°С в течение 30-40 с. Далее определ ли стандартные механические свойства.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из полученных результатов, использование за вл емого способа обеспечивает получение более стабильных механических свойств: разброс значений оь, OG.2 при упрочнении по за вл емому способу составл ет менее 3%, по способу-прототипу около 20%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ термического упрочнени  проката , преимущественно сортового, включающий нагрев до температуры аустенизации, закалку и деформацию, отличающийс  тем, что, с целью повышени  стабильности прочностных свойств готового проката, деформацию ведут при посто нной скорости в процессе закалки до достижени  сопротивлени  деформации, соответствующего заданному уровню прочностных свойств.