RU2081182C1

RU2081182C1 - Method of heat treatment of rolled products

Info

Publication number: RU2081182C1
Application number: RU94042006A
Authority: RU
Inventors: Р.С. Айзатулов; С.И. Морозов; А.И. Погорелов; Е.М. Демченко; А.Г. Клепиков; Н.Г. Дехтеренко; М.В. Зезиков; А.А. Маслаков; М.В. Никиташев; А.А. Бабушкин
Original assignee: Акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат"
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1997-06-10
Also published as: RU94042006A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, in particular, heat treatment of reinforcing bars with utilization of heat of rolled product heating; applicable in heat hardening in flow of small-section mills. SUBSTANCE: to obtain the required strength and ductility characteristics, with high impact strength at subzero temperatures, technology of heat treatment of steel is offered with utilization of heat of rolling heating, including hot rolling, preliminary cooling of feed to temperature of Ar3+(20-50) C with holding for (0.025-0.115)D s, cyclic cooling of surface for (0.015-0.035)D s to temperature Mn+(20-100) C in each cycle with, at least, two cycles and intermediate and final heating of surface to temperature below temperature Acl and final cooling; where D is feed diameter. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к термической обработке арматурной стали с использованием тепла прокатного нагрева и может быть использовано при термическом упрочнении проката в потоке мелкосортных станов. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular, to the heat treatment of reinforcing steel using the heat of rolling heat and can be used for thermal hardening of rolled products in a stream of small sections.

Известны способы термической обработки проката. Например, известен способ термической обработки проката, преимущественно стержневой арматуры, с использованием тепла прокатного нагрева, включающий циклическое охлаждение в течение 1-2 с с количеством циклов, равным двум и переохлаждением поверхности на глубине 0,15-0,20 R ниже точки Мн в процессе каждого цикла с промежуточным отогревом до Мн+(5-20)^oC и окончательным отогревом поверхности до Мн+(100-250)^oC и окончательное охлаждение, где R радиус стержневой арматуры /1/.Known methods of heat treatment of hire. For example, there is a known method of heat treatment of rolled products, mainly of reinforcing bars, using the heat of rolling heating, including cyclic cooling for 1-2 s with a number of cycles equal to two and surface supercooling at a depth of 0.15-0.20 R below the point Mn in the process of each cycle with intermediate heating to Mn + (5-20) ^o C and final heating of the surface to Mn + (100-250) ^o C and final cooling, where R is the radius of the rod reinforcement / 1 /.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому положительному результату является способ термической обработки с использованием тепла прокатного нагрева, включающий циклическое переохлаждение поверхности ниже точки Мн на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью V, определяемой из соотношения V=(2,4•10⁴/D±150^oC/c с отогревом поверхности в течение (1,3-0,0583D)c≅t≥0,9 c до температур Мн+(200-300)^oC, где D диаметр стержня, мм /2/.Closest to the claimed method in terms of technical nature and the achieved positive result is a method of heat treatment using heat of rolling heat, including cyclic supercooling of the surface below the point Mn to a depth of 0.3-0.5 mm with a speed V, determined from the relation V = (2 , 4 • 10 ⁴ / D ± 150 ^o C / s with heating the surface for (1.3-0.0583D) c≅t≥0.9 s to temperatures Mn + (200-300) ^o C, where D is the diameter rod, mm / 2 /.

Недостатком известных способов является невысокий уровень прочностных и пластических характеристик. Кроме того, использование известных способов не позволяет получать высокую ударную вязкость при отрицательных температурах. A disadvantage of the known methods is the low level of strength and plastic characteristics. In addition, the use of known methods does not allow to obtain high impact strength at low temperatures.

Задачей заявляемого изобретения является возможность получения высоких прочностных и пластических характеристик при высокой ударной вязкости при отрицательных температурах. The task of the invention is the ability to obtain high strength and plastic characteristics at high impact strength at low temperatures.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе термической обработки проката с использованием тепла прокатного нагрева, включающем циклическое охлаждение поверхности в течение времени (0,015-0,035)D c с промежуточными и окончательным отогревами поверхности до температур ниже точки Ac1 и окончательное охлаждение, согласно изобретению перед циклическим охлаждением проводят предварительное охлаждение раската до температур Ar3+(20-50)^oC с выдержкой (0,025-0,115)D c, а циклическое охлаждение до температур Мн+(20-100)^oC в каждом цикле при количестве циклов не менее 2-х, где D диаметр раската в мм.The problem is achieved in that in the known method of heat treatment of rolled products using rolling heat, comprising cyclic cooling of the surface over a period of time (0.015-0.035) D c with intermediate and final heating of the surface to temperatures below the point Ac1 and final cooling, according to the invention, before cyclic cooling pre-cooling the roll to temperatures Ar3 + (20-50) ^o C with exposure (0.025-0.115) D c, and cyclic cooling to temperatures Mn + (20-100) ^o C in each cycle at ve cycles of at least 2, where D is the diameter of the roll in mm.

Экспериментально установлено, что для получения равномерного распределения перлитной составляющей на большую глубину по сечению раската при циклическом охлаждении необходимо перед циклическим охлаждением провести предварительное охлаждение раската до температур выше точки Ar3 на 20-50^oC. При этом для получения этой температуры по всему сечению раската выдержка перед циклическим охлаждением должна быть не менее 0,025 D c при выдержке более 0,115 D c температура поверхностных слоев металла может понизиться до температур промежуточной области, что не позволит при дальнейшем переохлаждении получить требуемые свойства металла. Проведение циклического переохлаждения только до температур выше точки Мн на 20-100^oC обусловлено тем, что при переходе через точку Мн будет увеличиваться количество неравновесного перлита в центральных слоях стержней, что приведет к понижению пластичности и вязкости. Кроме того, при переохлаждении до температур ниже точки мартенситного превращения будет отбираться много тепла из центра раската, что приведет к недостаточному протеканию процессов отпуска в поверхностных слоях по времени и температуре, что также понижает пластичность металла. При количестве циклов переохлаждения менее 2-х температура в центральных слоях раската выходит выше точки Ac1, что не позволяет получить требуемые свойства у готового проката.It has been experimentally established that in order to obtain a uniform distribution of the pearlite component to a greater depth over the section of the roll during cyclic cooling, it is necessary to pre-cool the roll before cycling to temperatures above the Ar3 point by 20-50 ^° C. Moreover, to obtain this temperature over the entire section of the roll, hold before cyclic cooling, there must be at least 0.025 D c with an exposure of more than 0.115 D c the temperature of the surface layers of the metal can drop to temperatures of the intermediate region, it will not allow in further supercooling obtain the desired properties of the metal. Conducting cyclic supercooling only to temperatures above the Mn point by 20-100 ^o C is due to the fact that when passing through the Mn point, the amount of nonequilibrium perlite in the central layers of the rods will increase, which will lead to a decrease in ductility and viscosity. In addition, when supercooling to temperatures below the martensitic transformation point, a lot of heat will be taken from the center of the roll, which will lead to insufficient tempering processes in the surface layers in time and temperature, which also reduces the ductility of the metal. When the number of subcooling cycles is less than 2, the temperature in the central layers of the roll goes above the Ac1 point, which does not allow to obtain the required properties from the finished product.

Предлагаемый способ термической обработки арматурной стали с указанной совокупностью, последовательностью выполнения операций и выбором интервалов значений признаков в указанном диапазоне их изменений обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении прочностных и пластических характеристик при высокой ударной вязкости за счет создания технологии термической обработки стали. The proposed method of heat treatment of reinforcing steel with the specified combination, the sequence of operations and the choice of intervals of the values of the attributes in the specified range of their changes ensures the achievement of the technical result, which consists in providing strength and plastic characteristics at high impact toughness due to the creation of the technology of heat treatment of steel.

Получение данного технического результата достигнуто решением задачи на изобретательском уровне, например, выбор пределов выдержки перед циклическим охлаждением, а также пределов температур предварительного и циклического охлаждения, что не следует из известного уровня техники. The receipt of this technical result was achieved by solving the problem at the inventive step, for example, the choice of the exposure limits before cyclic cooling, as well as the temperature limits of preliminary and cyclic cooling, which does not follow from the prior art.

Пример. Реализация способа изготовления стержневой термоупрочненной арматурной стали осуществлялась следующим образом: в сортопрокатном цехе АО "ЗСМК" на стане 250-1 проводили опытно-промышленные испытания предложенного способа термической обработки проката, стержневой арматуры N 14 из стали 15Г2СФ промышленной плавки. Для этого заготовки сечением 80•80 нагревали до температуры 1200±20^oC, прокатывали на непрерывном мелкосортном стане 250-1 и проводили предварительное охлаждение до температуры 875±25^oC с последующей выдержкой в течение 0,070 D или 1,0 c. Затем проводили циклическое охлаждение поверхности в течение 0,025 D или 0,35 c до температуры 420±20^oC, после чего проводили отогрев поверхности до температуры 650±25^oC, где D диаметр раската в мм. Количество циклов составило 2. Окончательное охлаждение проводили на воздухе.Example. Implementation of a method for manufacturing heat-strengthened bar reinforced steel was carried out as follows: in the rolling mill of ZSMK JSC, on a mill 250-1, pilot tests of the proposed method for the heat treatment of rolled bar steel reinforcement N 14 from steel 15G2SF industrial melting were carried out. For this purpose, billets with a section of 80 • 80 were heated to a temperature of 1200 ± 20 ^o C, rolled on a continuous small-grade mill 250-1, and preliminary cooling was carried out to a temperature of 875 ± 25 ^o C followed by exposure for 0.070 D or 1.0 s. Then the surface was cyclically cooled for 0.025 D or 0.35 s to a temperature of 420 ± 20 ^o C, after which the surface was heated to a temperature of 650 ± 25 ^o C, where D is the diameter of the roll in mm. The number of cycles was 2. Final cooling was carried out in air.

По предлагаемому способу было испытано несколько режимов, предусматривающих изменение времени выдержки, температур предварительного и циклического охлаждения в заявляемом диапазоне их изменений с выходом за граничные значения. После осуществления указанных режимов определяли предел прочности, предел текучести, пятикратное удлинение и ударную вязкость при температуре -60^oC.According to the proposed method, several modes were tested, providing for a change in the exposure time, temperatures of preliminary and cyclic cooling in the claimed range of their changes with going beyond the boundary values. After the implementation of these modes was determined tensile strength, yield strength, five-fold elongation and impact strength at a temperature of -60 ^o C.

Полученные результаты промышленных испытаний приведены в таблице. The results of industrial tests are shown in the table.

Из таблицы видно, что оптимальными режимами способа изготовления термоупрочненной арматурной стали являются режимы по примерам 1-3. The table shows that the optimal modes of the method of manufacturing thermally hardened reinforcing steel are the modes of examples 1-3.

Предлагаемый способ термической обработки арматурной стали обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении прочностных и пластических характеристик у сталей за счет создания технологии термической обработки стали. Например, из данных таблиц видно, что при изготовлении термоупрочненной арматурной стали по предлагаемому способу получены максимальные прочностные характеристики металла (предел прочности 62,5-63,5 кгс/см², предел текучести 52-53 кгс/мм²) при сохранении высокой пластичности (на уровне 28%), при этом ударная вязкость на образцах U-образным надрезом составила 12,6-13,0, а с V-образным надрезом 4,6-5,2 кгсм/см². Данные подтверждены актом промышленных испытаний.The proposed method of heat treatment of reinforcing steel ensures the achievement of a technical result, which consists in ensuring the strength and plastic characteristics of steels by creating a technology for heat treatment of steel. For example, from these tables it is seen that in the manufacture of thermally hardened reinforcing steel according to the proposed method, the maximum strength characteristics of the metal were obtained (tensile strength 62.5-63.5 kgf / cm ² , yield strength 52-53 kgf / mm ² ) while maintaining high ductility (at the level of 28%), while the impact strength on the samples with a U-shaped notch was 12.6-13.0, and with a V-shaped notch 4.6-5.2 kgcm / cm ² . Data confirmed by an industrial test report.

Предложенный способ применим на металлургических предприятиях, имеющих непрерывные мелкосортные станы и выпускающих прокат различного назначения. Например применение указанного способа при изготовлении термоупрочненной стержневой арматуры на мелкосортном стане 250-1 АО "ЗСМК" показало высокую эффективность технологии. The proposed method is applicable at metallurgical enterprises having continuous small-grade mills and producing rolled products for various purposes. For example, the application of this method in the manufacture of heat-strengthened bar reinforcement in a small-grade mill 250-1 of ZSMK JSC has shown the high efficiency of the technology.

Claims

A method of heat treatment of rolled products, mainly of reinforcing bars, using the heat of rolling heating, comprising cyclic cooling of the surface with a number of cycles equal to two, with intermediate and final heating of the surface to temperatures below the point Ac _I and final cooling, characterized in that before cyclic cooling is carried out preliminary cooling of the roll to temperatures Ac ₃ + (20 - 50) ^o C with a holding time of (0.025 0.115) D _s , and cyclic cooling is carried out over a period of time (0.015 0.035) D _s to temperatures M _n + (20 100) ^o С in each cycle, where D is the diameter of the roll, mm.