RU2116360C1 - Method for heat treatment of drawn articles and installation for performing the same - Google Patents
Method for heat treatment of drawn articles and installation for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116360C1 RU2116360C1 RU97115002A RU97115002A RU2116360C1 RU 2116360 C1 RU2116360 C1 RU 2116360C1 RU 97115002 A RU97115002 A RU 97115002A RU 97115002 A RU97115002 A RU 97115002A RU 2116360 C1 RU2116360 C1 RU 2116360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- temperature
- liquid
- installation
- product
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к метизному производству, в частности, к производству проволоки и может быть использовано в сталепроволочных цехах при термообработке проволоки. Одним из видов термообработки проволоки является ее патентирование. The invention relates to hardware production, in particular, to the production of wire and can be used in steel workshops for heat treatment of wire. One of the types of heat treatment of wire is its patenting.
Известен способ термической обработки протяжных изделий (п. Украины N 6422 от 20.08.91, кл. C 21 D 9/52). A known method of heat treatment of broach products (p. Ukraine N 6422 from 08.20.91, CL C 21 D 9/52).
Известный способ термической обработки включает нагрев протяжных изделий, в частности проволоки, до температуры аустенизации, изотермическую выдержку при этой температуре в восстановительной атмосфере, интенсивное охлаждение до температуры стабилизации структуры, окончательное охлаждение до температуры окружающей среды. A known method of heat treatment includes heating broaching products, in particular wire, to an austenitizing temperature, isothermal holding at this temperature in a reducing atmosphere, intensive cooling to a temperature of stabilization of the structure, final cooling to ambient temperature.
При этом изотермическую выдержку осуществляют перед интенсивным охлаждением при 820-970oC в восстановительной атмосфере в течение 5-15 мин, а интенсивное охлаждение ведут продувкой защитным газом со скоростью газового потока 8-170 м/сек в течение 4-15 с. Затем охлажденную до 400-550oC проволоку окончательно охлаждают до температуры окружающей среды в ванне с водой и сматывают в моток или на шпулю.In this case, isothermal exposure is carried out before intensive cooling at 820-970 o C in a reducing atmosphere for 5-15 minutes, and intensive cooling is carried out by purging with protective gas at a gas flow rate of 8-170 m / s for 4-15 seconds. Then the wire cooled to 400-550 o C is finally cooled to ambient temperature in a bath of water and wound into a skein or onto a spool.
Изотермическая выдержка, которую проводят при температуре 820-970oC в термостате в атмосфере восстановительного газа, обеспечивает завершение процесса аустенизации и восстановление окисленной поверхности проволоки, однако, не оказывает влияния на прочностные свойства получаемого изделия.Isothermal exposure, which is carried out at a temperature of 820-970 o C in a thermostat in a reducing gas atmosphere, ensures the completion of the austenization process and the restoration of the oxidized surface of the wire, however, does not affect the strength properties of the resulting product.
Полученное известным способом изделие характеризуется пониженным качеством, а также низким выходом годного. Обусловлено это тем, что интенсивное охлаждение, которое ведут продувкой защитным газом со скоростью газового потока 8-170 м/с в течение 4-15 с, не обеспечивает получение необходимой однородности структуры металла и прочностных свойств изделия. Obtained in a known manner, the product is characterized by reduced quality, as well as low yield. This is due to the fact that intensive cooling, which is carried out by purging with a protective gas at a gas flow rate of 8-170 m / s for 4-15 s, does not provide the necessary uniformity of the metal structure and strength properties of the product.
Продувка газом в указанных режимах не позволяет переохладить аустенит без выделения в структуре свободных избыточных фаз, из-за которых в связи с концентрационной неоднородностью в структуре возникают местные напряжения, приводящие к браку. Gas purging in these modes does not allow austenite to be supercooled without the release of free excess phases in the structure, due to which local stresses arise in the structure due to concentration inhomogeneity, leading to marriage.
Кроме того, процесс охлаждения регулируется только температурой и скоростью подачи среды воздействия - газа. Контроль за состоянием изделия отсутствует. In addition, the cooling process is regulated only by temperature and the feed rate of the exposure medium - gas. There is no control over the condition of the product.
Охлаждение газом ведется по большой длине изделия, порядка 10 м и, являясь процессом очень инерционным, не позволяет обеспечить точное регулирование температуры изделия. Gas cooling is carried out over a long product length, of the order of 10 m, and being a very inert process, does not allow for accurate temperature control of the product.
Отсутствие возможности точно и быстро задать температуру фазового превращения и отсутствие контролируемой выдержки, осуществляемой после интенсивного охлаждения, в известном способе приводит к получению неоднородной структуры металла и как следствие, снижению выхода годного. The inability to accurately and quickly set the temperature of the phase transformation and the absence of controlled exposure, carried out after intensive cooling, in the known method leads to an inhomogeneous metal structure and, as a result, lower yield.
Ближайшим аналогом к способу термической обработки является установка, в которой раскрыт способ. The closest analogue to the heat treatment method is the installation in which the method is disclosed.
Известен способ термической обработки протяженных изделий, включающий нагрев до температуры аустенизации, интенсивное ступенчатое охлаждение в потоке охладителя до температуры изотермической выдержки, изотермическую выдержку при этой температуре и окончательное охлаждение до температуры окружающей среды (см. SU авторское свидетельство 1782245, кл. C 21 D 9/64, 1992). A known method of heat treatment of extended products, including heating to an austenitizing temperature, intensive stepwise cooling in a coolant stream to an isothermal holding temperature, isothermal holding at this temperature and final cooling to ambient temperature (see SU copyright certificate 1782245, class C 21 D 9 / 64, 1992).
Ближайшим аналогом к изобретению на установку является известная установка для термической обработки протяжных изделий, содержащая последовательно расположенные размоточное устройство, печь нагрева, камеру охлаждения, выполненную в виде чередующихся секций жидкостного и воздушного охлаждения, устройство изотермической выдержки с датчиками температуры, ванну охлаждения-промывки, намоточное устройство (SU авторское свидетельство N 1782245, кл. C 21 D 9/64, 1992). The closest analogue to the invention for the installation is the known installation for the thermal treatment of broaching products, containing sequentially unwinding device, a heating furnace, a cooling chamber made in the form of alternating sections of liquid and air cooling, an isothermal holding device with temperature sensors, a cooling-washing bath, a winding device (SU copyright certificate N 1782245, class C 21 D 9/64, 1992).
В известной установке устройство изотермической выдержки выполнено в виде ванны с расплавом соли. In a known installation, the isothermal exposure device is made in the form of a bath with molten salt.
Камера охлаждения известного устройства выполнена из чередующихся секций жидкостного и воздушного охлаждения, в которые непрерывными потоками подается через подводящие патрубки вода и воздух, соответственно. Длины секций воздушного охлаждения имеют величину в два раза большую, чем длины секций жидкостного охлаждения. Охлаждающая жидкость подается в секцию жидкостного охлаждения постоянным нерегулируемым потоком. Это отрицательно влияет на корректировку режимов охлаждения изделия для различного ассортимента изделий. The cooling chamber of the known device is made of alternating sections of liquid and air cooling, into which water and air, respectively, are supplied in continuous flows through the inlet pipes. The lengths of the air-cooling sections are twice as long as the lengths of the liquid-cooling sections. Coolant is supplied to the liquid cooling section by a constant unregulated flow. This adversely affects the adjustment of the cooling modes of the product for a different assortment of products.
С помощью известной установки осуществляется термическая обработка протяжных изделий путем их нагрева в печи до температуры аустенизации и резкого охлаждения в камере охлаждения с последующей выдержкой в ванне с солевым раствором. Using the known installation, heat treatment of broaching products is carried out by heating them in an oven to the temperature of austenization and quenching in a cooling chamber, followed by exposure in a bath with saline.
В известной установке не всегда удается осуществить переохлаждение аустенита (для разного ассортимента проволоки) до температуры необходимого фазового превращения без выделения в структуре свободных избыточных фаз в связи с тем, что в ней невозможно осуществить точность поддержания необходимой температуры изделия, так как установка не имеет средства измерения и регулирования температуры изделия в камере охлаждения. In the known installation it is not always possible to carry out supercooling of austenite (for a different assortment of wire) to the temperature of the required phase transformation without isolating free excess phases in the structure due to the fact that it is impossible to realize the accuracy of maintaining the required temperature of the product, since the installation does not have a measuring tool and regulating the temperature of the product in the cooling chamber.
Это приводит к неоднородности структуры обрабатываемого изделия, снижает выход годного. This leads to heterogeneity of the structure of the processed product, reduces yield.
Для стабилизации структуры изделия, его выдерживают в ванне с расплавом соли, что технологически сложно, требует больших затрат на эксплуатацию ванн и большого расхода электроэнергии. To stabilize the structure of the product, it is kept in a bath with molten salt, which is technologically difficult, requires large expenditures for the operation of the baths and a large consumption of electricity.
Кроме того, солевые растворы сильно загрязняют окружающую среду за счет интенсивных испарений. In addition, saline solutions strongly pollute the environment due to intense fumes.
Также солевые растворы NaCl, BaCl2 и другие являются активными реагентами с металлами, что ведет к быстрому изнашиванию установки.Also, saline solutions of NaCl, BaCl 2 and others are active reagents with metals, which leads to rapid wear of the installation.
Таким образом, с помощью известной установки осуществляется термическая обработка протяжных изделий, не обеспечивая их высокое качество, которая является экологически вредной и не экономичной. Thus, using the known installation, the heat treatment of broaching products is carried out without ensuring their high quality, which is environmentally harmful and not economical.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ термической обработки протяжных изделий, в котором путем введения дополнительных операций, изменения последовательности операций и режимов их проведения обеспечивается высокая точность достижения температуры фазового превращения при заданной скорости охлаждения, за счет чего достигается высокая степень однородности структуры по всей длине изделия, и, следовательно, повышаются физико-механические характеристики и качество изделий, увеличивается выход годного. The basis of the invention is the task to improve the method of heat treatment of broach products, in which by introducing additional operations, changing the sequence of operations and the modes of their implementation provides high accuracy of achieving the temperature of the phase transformation at a given cooling rate, thereby achieving a high degree of uniformity of the structure along the entire length of the product , and, consequently, physicomechanical characteristics and product quality increase, yield increases.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе термической обработки протяжных изделий, включающем нагрев до температуры аустенизации, изотермическую выдержку в защитной атмосфере, интенсивное охлаждение до температуры стабилизации структуры, окончательное охлаждение до температуры окружающей среды. Новым является то, что изотермическую выдержку в защитной атмосфере осуществляют после интенсивного охлаждения, а интенсивное охлаждение проводят ступенчато в потоке охлаждающей жидкости, причем после каждой ступени охлаждения измеряют температуру изделия и по ней регулируют скорость охлаждения по последующей ступени так, чтобы температура изделия после последней ступени охлаждения равнялась температуре заданной изотермической выдержки. The problem is solved in that in the known method of heat treatment of broaching products, including heating to an austenitizing temperature, isothermal holding in a protective atmosphere, intensive cooling to a temperature of stabilization of the structure, final cooling to ambient temperature. It is new that isothermal exposure in a protective atmosphere is carried out after intensive cooling, and intensive cooling is carried out stepwise in a stream of coolant, and after each cooling stage the temperature of the product is measured and the cooling rate is controlled according to the next stage so that the temperature of the product after the last stage cooling equaled the temperature of a given isothermal exposure.
При этом скорость интенсивного охлаждения регулируют изменением длины охлаждаемых участков изделия. The speed of intensive cooling is controlled by changing the length of the cooled sections of the product.
В качестве охлаждающей жидкости, используемой для ступенчатого интенсивного охлаждения, применяют жидкость на водной основе. As a cooling liquid used for stepwise intensive cooling, water-based liquid is used.
Между совокупностью существенных признаков предложенного изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Between the set of essential features of the proposed invention and the achieved technical result, there is the following cause-effect relationship.
Осуществление интенсивного охлаждения в потоке охлаждающей жидкости, которое проводят ступенчато, измеряя температуру изделия после каждой ступени охлаждения, позволяет задавать оптимальную скорость охлаждения и, таким образом, обеспечивать с высокими скоростью и точностью достижение именно той температуры, при которой происходят необходимые фазовые превращения в структуре металла. The implementation of intensive cooling in the flow of coolant, which is carried out stepwise, measuring the temperature of the product after each cooling stage, allows you to set the optimal cooling rate and, thus, ensure with high speed and accuracy the achievement of the temperature at which the necessary phase transformations occur in the metal structure .
Значение температуры изделия на каждой ступени сравнивается с заданным и на следующей ступени подача охлаждающей жидкости осуществляется таким образом, чтобы скорость охлаждения обеспечивала достижение необходимой температуры изделия с большей точностью. The temperature value of the product at each stage is compared with the set value and at the next stage, the coolant is supplied in such a way that the cooling rate ensures that the required temperature of the product is achieved with greater accuracy.
Определенная скорость охлаждения необходима для того, чтобы переохладить аустенит до температуры, при которой происходит его распад с образованием той структуры, которую надо получить. A certain cooling rate is necessary in order to subcool austenite to the temperature at which it decomposes to form the structure that needs to be obtained.
То, что в качестве охлаждающей жидкости используются жидкости на водной основе - вода, водные растворы щелочей, также позволяет повысить точность достижения заданной температуры фазового превращения, так как обеспечивает необходимо высокую скорость охлаждения и высокую управляемость и регулируемость процесса охлаждения за счет изменения длины охлаждаемых участков изделия. The fact that water-based liquids are used as a cooling liquid - water, aqueous solutions of alkalis, also allows to increase the accuracy of achieving a predetermined phase transformation temperature, as it provides the necessary high cooling rate and high controllability and controllability of the cooling process by changing the length of the cooled sections of the product .
Проведение изотермической выдержки в защитной атмосфере после интенсивного охлаждения, при котором сравнивают температуру изделия на каждой ступени охлаждения и, регулируя температуру охлаждения на последующей ступени так, что после последней ступени с высокой точностью и за оптимальное время получают заданную температуру, при которой происходит стабилизация структуры, позволяет обеспечить высокую однородность полученной структуры металла. Carrying out isothermal exposure in a protective atmosphere after intensive cooling, in which the temperature of the product is compared at each cooling stage and, by adjusting the cooling temperature at the next stage, so that after the last stage, with a high accuracy and for the optimal time, the desired temperature is obtained at which the structure is stabilized, allows you to ensure high uniformity of the obtained metal structure.
Низкая инерционность атмосферы защитного газа позволяет обеспечить высокую точность поддержания температуры выдержки. The low inertia of the shielding gas atmosphere ensures high accuracy in maintaining the holding temperature.
Однако, структуру продуктов распада аустенита определяет не скорость охлаждения, а температура превращения. Поэтому, чем точнее достигается та температура, при которой аустенит превращается в мартенсит или ферритно-цементитную смесь, тем быстрее и с большой однородностью идет процесс необходимых структурных превращений. Но для того, чтобы переохладить аустенит до температуры, при которой происходит его распад с образованием той структуры, которую требуется получить, необходима определенная скорость охлаждения. However, the structure of the decomposition products of austenite is determined not by the cooling rate, but by the transformation temperature. Therefore, the more precisely the temperature is reached at which austenite turns into martensite or ferrite-cementite mixture, the faster and with greater uniformity the process of necessary structural transformations takes place. But in order to subcool austenite to the temperature at which it decomposes to form the structure that you want to obtain, you need a certain cooling rate.
Осуществление интенсивного охлаждения ступенчато в потоке охлаждающей жидкости с измерением температуры изделия после каждой ступени охлаждения и позволяет необходимым образом изменять скорость охлаждения на последующих ступенях, например, изменяя длину охлаждаемого участка и, таким образом, быстро и точно достигать необходимую температуру изделия, при которой и осуществляют изотермическую выдержку в защитной атмосфере. The implementation of intensive cooling stepwise in the flow of coolant with measuring the temperature of the product after each cooling stage and allows you to change the cooling speed in the next steps as necessary, for example, changing the length of the cooled section and, thus, quickly and accurately achieve the required temperature of the product, at which isothermal exposure in a protective atmosphere.
Для дальнейшего распада аустенита с образованием однородной структуры при какой-то определенной температуре требуется определенное время. Further decomposition of austenite with the formation of a homogeneous structure at a certain temperature requires a certain time.
То, что изотермическую выдержку в защитной атмосфере проводят после интенсивного охлаждения и при этом осуществляют непрерывное сравнивание температуры изделия с его температурой на выходе последней ступени интенсивного охлаждения и поддерживают эти температуры одинаковыми, позволяет обеспечить высокую однородность полученной структуры металла за минимальное время. Низкая инерционность среды позволяет обеспечить высокую точность поддержания температуры выдержки. The fact that the isothermal exposure in a protective atmosphere is carried out after intensive cooling and at the same time continuously compare the temperature of the product with its temperature at the output of the last stage of intensive cooling and maintain these temperatures the same, allows for a high uniformity of the obtained metal structure in a minimum time. Low inertia of the medium allows for high accuracy of maintaining the holding temperature.
Высокая скорость охлаждения в области неустойчивого аустенита, исключающая рост его зерна, и фиксированная одинаковая температура в области фазовых превращений определяет избирательность получения любой необходимой структуры и высокую однородность полученной структуры. The high cooling rate in the region of unstable austenite, which excludes the growth of its grain, and a fixed identical temperature in the region of phase transformations determine the selectivity of obtaining any desired structure and the high uniformity of the resulting structure.
В основу изобретения поставлена также задача создания установки, в которой за счет введения новых элементов и нового выполнения известных элементов обеспечивается повышение точности поддержания температуры и получения необходимой структуры материала с высокой степенью однородности, за счет чего повышается качество изделия, увеличивается выход годного. The basis of the invention is also the task of creating an installation in which, by introducing new elements and performing new known elements, the accuracy of maintaining the temperature and obtaining the necessary structure of the material with a high degree of uniformity are improved, thereby improving the quality of the product, and increasing the yield.
Поставленная задача решается тем, что в установке для непрерывной термической обработки протяжных изделий из сталей и сплавов, содержащей последовательно расположенные размоточное устройство, печь нагрева, камеру охлаждения, выполненную в виде чередующихся секций жидкостного и воздушного охлаждения, устройство изотермической выдержки с датчиками температуры, ванну охлаждения-промывки, намоточное устройство. Новым является то, что установка дополнительно снабжена датчиками температуры, установленными в каждой из секций воздушного охлаждения, исполнительными механизмами для регулирования подачи жидкости, установленными в каждой из секций жидкостного охлаждения, блоком управления, входы которого соединены с датчиками температуры (размешенными в камере охлаждения и в устройстве изотермической выдержки), а выходы - с исполнительными механизмами для регулирования подачи жидкости. При этом устройство изотермической выдержки выполнено в виде камеры с защитной средой, каждая секция жидкостного охлаждения выполнена в виде двух частей, первая из которых - постоянного охлаждения, а вторая - регулируемого. The problem is solved in that in the installation for the continuous heat treatment of long products made of steels and alloys, containing a sequentially unwinding device, a heating furnace, a cooling chamber made in the form of alternating sections of liquid and air cooling, an isothermal holding device with temperature sensors, a cooling bath -flushing, winding device. New is that the installation is additionally equipped with temperature sensors installed in each of the sections of air cooling, actuators for regulating the flow of liquid installed in each of the sections of liquid cooling, a control unit, the inputs of which are connected to temperature sensors (placed in the cooling chamber and in isothermal exposure device), and the outputs - with actuators for regulating the flow of fluid. In this case, the isothermal exposure device is made in the form of a chamber with a protective medium, each liquid cooling section is made in two parts, the first of which is continuous cooling, and the second is adjustable.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков предложенного изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. A causal relationship between the totality of the features of the proposed invention and the achieved technical result is as follows.
Снабжение установки датчиками температуры, которые установлены в каждой из секций воздушного охлаждения, исполнительными механизмами для регулирования подачи жидкости, которые установлены в каждой из секций жидкостного охлаждения, блоком управления, входы которого соединены с датчиками температуры всей установки, выходы - с исполнительными механизмами для регулирования подачи жидкости, обеспечивает получение высококачественных изделий с равномерной по всей толщине структурой материала заданного фазового состава. Supply the installation with temperature sensors that are installed in each of the sections of air cooling, actuators for regulating the flow of liquid, which are installed in each of the sections of liquid cooling, a control unit, the inputs of which are connected to temperature sensors of the entire installation, the outputs - with actuators for regulating the flow liquid, provides high-quality products with a uniform throughout the thickness structure of the material of a given phase composition.
Необходимый режим интенсивного охлаждения осуществляется в предложенной установке автоматически по ступеням в чередующихся секциях охлаждения за счет контроля за температурой с помощью датчиков температуры, установленных в секциях воздушного охлаждения и в устройстве изотермической выдержки. The necessary intensive cooling mode is carried out in the proposed installation automatically in steps in alternating cooling sections due to temperature control using temperature sensors installed in the air cooling sections and in the isothermal holding device.
Блок управления корректирует подачу жидкости в секции жидкостного охлаждения камеры охлаждения в соответствии с показателями датчиков температуры с помощью исполнительных механизмов для регулирования подачи жидкости. Изменение потока охлаждающей жидкости, влияющее на температурный режим в установке позволяет с высокой точностью обеспечить необходимую температуру охлаждения изделия. The control unit corrects the liquid supply in the liquid cooling section of the cooling chamber in accordance with the temperature sensors using actuators to control the liquid supply. Changing the flow of coolant, affecting the temperature regime in the installation allows with high accuracy to provide the required temperature for cooling the product.
Таким образом, в установке непрерывно поддерживается требуемый температурный режим охлаждения, обеспечивающий достижение необходимых свойств обрабатываемых изделий. Thus, the installation continuously maintains the required temperature regime of cooling, ensuring the achievement of the necessary properties of the processed products.
Выполнение устройства изотермической выдержки в виде камеры с защитной средой, в которой контролируется и поддерживается постоянная заданная температура, дает возможность осуществить изотермическую выдержку изделия и является достаточным для окончательного формирования необходимой структуры материала изделия, что позволяет отказаться от применения ванн с расплавом солей. The implementation of the isothermal exposure device in the form of a chamber with a protective environment in which a constant set temperature is controlled and maintained makes it possible to carry out isothermal exposure of the product and is sufficient for the final formation of the necessary structure of the product material, which eliminates the use of baths with molten salts.
Выполнение каждой секции жидкостного охлаждения в виде двух частей, первая из которых - постоянного охлаждения, а вторая - регулируемого позволяет осуществлять более точную корректировку температуры изделия при поэтапном его охлаждении. Выполнение секций с непрерывным потоком охлаждающей жидкости и оперативно регулируемым потоком дополнительно улучшает качество охлаждаемых изделий, улучшается однородность структуры по сечению, исключает механические деформации изделия. The execution of each section of liquid cooling in the form of two parts, the first of which is continuous cooling, and the second is adjustable allows for more accurate adjustment of the temperature of the product during its gradual cooling. The implementation of sections with a continuous flow of coolant and an operatively regulated flow further improves the quality of the cooled products, improves the uniformity of the structure over the cross section, eliminates mechanical deformation of the product.
Таким образом, предложенная установка позволяет обеспечить любой заданный режим термообработки изделия, достичь высокого качества изделия, улучшить экономичность работы установки, улучшить экологичность. Thus, the proposed installation allows you to provide any given mode of heat treatment of the product, to achieve high quality products, improve the efficiency of the installation, improve environmental friendliness.
На фиг. 1 представлена общая компоновка установки для термической обработки протяжных изделий, на которой заявляемый способ был реализован; на фиг. 2 - камера охлаждения этой установки; на фиг. 3 - диаграмма изотермического превращения стали предложенным способом. In FIG. 1 shows the General layout of the installation for heat treatment of broach products, on which the inventive method was implemented; in FIG. 2 - cooling chamber of this installation; in FIG. 3 is a diagram of isothermal transformation of steel by the proposed method.
Установка содержит последовательно расположенные размоточное устройство 1, печь 2 нагрева, камеру 3 охлаждения, устройство 4 изотермической выдержки, ванну 5 охлаждения-промывки, намоточное устройство 6. Камера 3 охлаждения имеет чередующиеся секции 7, 8 жидкостного и воздушного охлаждения, соответственно. Установка снабжена блоком 9 управления, входы которого соединены с датчиками 10 температуры, а выходы - с исполнительными механизмами 11 для регулирования подачи жидкости. При этом датчики 10 температуры установлены в секциях 8 воздушного охлаждения камеры 3 охлаждения и в устройстве 4 изотермической выдержки. The installation comprises sequentially located unwinding
Каждая секция 7 жидкостного охлаждения выполнена из двух частей 12, 13 постоянного и регулируемого охлаждения, соответственно. Each liquid cooling section 7 is made of two
Исполнительные механизмы 11 для регулирования подачи жидкости установлены в каждой секции 7 жидкостного охлаждения.
Устройство 4 изотермической выдержки выполнено в виде камеры 14 с защитной средой, например, защитная среда - азот. Для поддержания в камере 14 постоянного температурного режима она оснащена электронагревателями 15. Датчики 10 температуры в камере 3 охлаждения могут быть выполнены индуктивными проходными с установкой их непосредственно в секциях или выносными пирометрического типа. The isothermal holding device 4 is made in the form of a chamber 14 with a protective medium, for example, the protective medium is nitrogen. To maintain a constant temperature in the chamber 14, it is equipped with electric heaters 15. The
Установка работает следующим образом. Installation works as follows.
Печь 2 нагрева разогревают до заданной по технологии температуры, например, до 910-930oC, применяемой для нагрева углеродистой проволоки Ст. 70 диаметром 6,5 мм.The heating furnace 2 is heated to a predetermined temperature according to the technology, for example, to 910-930 o C, used to heat the carbon wire 70 with a diameter of 6.5 mm.
Также прогревается камера 14 устройства 4 изотермической выдержки. Температура контролируется с помощью датчиков 10 температуры, а с помощью электронагревателей 15 поддерживается постоянной. Also warms up the chamber 14 of the device 4 isothermal exposure. The temperature is controlled by
Температура выбирается в зависимости от ассортимента обрабатываемых изделий и требований, предъявляемых к их свойствам и структуре. The temperature is selected depending on the assortment of processed products and the requirements for their properties and structure.
Температура изделия на выходе из камеры 3 охлаждения должна соответствовать температуре изотермической выдержки, которая в устройстве 4 - постоянная. The temperature of the product at the outlet of the cooling chamber 3 should correspond to the temperature of the isothermal holding, which in the device 4 is constant.
Данный температурный режим обеспечивается за счет оснащения установки блоком 9 управления, определяющего режим подачи охлаждающей жидкости и во вторые регулируемые части 13 водяного охлаждения камеры 3 охлаждения. При этом охлаждающая жидкость в первые части 12 секции 7 жидкостного охлаждения подается постоянно. This temperature regime is ensured by equipping the installation with a control unit 9, which determines the mode of supply of the coolant and into the second
После проведения подготовительных операций с размоточного устройства 1, на которое надеты мотки стальной проволоки, подают изделие в печь 2 нагрева. After carrying out preparatory operations from the unwinding
Далее изделие пропускают последовательно через камеру 3 охлаждения, устройство 4 изотермической выдержки, ванну 5 охлаждения-промывки, и уже полностью обработанное изделие наматывается с помощью намоточного устройства 6 на катушки или в мотки. Next, the product is passed sequentially through the cooling chamber 3, the isothermal holding device 4, the cooling-rinsing bath 5, and the fully processed product is wound using a winding device 6 onto coils or coils.
В печи 2 нагрева по мере перемещения стальная проволока нагревается до температуры аустенизации - 910-930oC с необходимой выдержкой. При этом материал приобретает структуру аустенита.In the heating furnace 2, as it moves, the steel wire is heated to an austenization temperature of 910-930 o C with the required exposure. In this case, the material acquires an austenite structure.
Попадая в камеру 3 охлаждения, изделие проходит через поочередно размещенные секции 7, 8 жидкостного и воздушного охлаждения, соответственно. Once in the cooling chamber 3, the product passes through alternately placed sections 7, 8 of liquid and air cooling, respectively.
Интенсивное охлаждение изделия осуществляется в частях 12, 13 секций 7 жидкостного охлаждения, при этом происходит постепенное снижение температуры по сечению проволоки. Intensive cooling of the product is carried out in
При прохождении изделия через секцию 8 воздушного охлаждения происходит выравнивание температуры по сечению и равномерные фазовые превращения в структуре материала, что ведет к исключению механических деформаций изделия. When the product passes through the air cooling section 8, the temperature is balanced over the cross section and uniform phase transformations occur in the material structure, which leads to the exclusion of mechanical deformation of the product.
При прохождении изделия через последующую пару секций 7, 8 жидкостного и воздушного охлаждения, соответственно, происходит следующая ступень снижения температуры и выравнивание ее по сечению. При этом обеспечивается переохлаждение аустенита без выделения избыточных фаз. With the passage of the product through the next pair of sections 7, 8 of liquid and air cooling, respectively, the next step in reducing the temperature and aligning it in cross section occurs. This provides austenite supercooling without the release of excess phases.
Из камеры 3 охлаждения изделие поступает в камеру 14 с защитной средой устройства 4 изотермической выдержки, где осуществляется стабилизация структуры материала. From the cooling chamber 3, the product enters the chamber 14 with the protective medium of the isothermal holding device 4, where the structure of the material is stabilized.
Затем изделие поступает в ванну 5 охлаждения-промывки, после которой за счет остаточного тепла высыхает и сматывается в мотки с помощью намоточного устройства 6. Then the product enters the bath 5 cooling-washing, after which due to the residual heat it dries and coils into coils using a winding device 6.
Таким образом, осуществляется термическая обработка протяжных изделий из сталей и сплавов, в результате которой обеспечивается высокая однородность структуры металла и достигается высокое качество изделия, увеличивается выход годного. Thus, the heat treatment of broaching products from steels and alloys is carried out, as a result of which a high uniformity of the metal structure is ensured and a high quality of the product is achieved, the yield is increased.
Пример 1. Проволоку диаметром 6,5 мм из Ст. 80 подвергали термической обработке путем изотермического прекращения переохлажденного аустенита на сорбит. Example 1. A wire with a diameter of 6.5 mm from St. 80 were heat treated by isothermal cessation of supercooled austenite to sorbitol.
С размоточного устройства 1 проволоку подавали в печь 2 нагрева, где ее нагревали до 910-930oC и со структурой аустенита подавали в камеру 3 охлаждения.From the unwinding
В камере 3 охлаждения в каждой из секций 4, 5 происходит ступенчатое охлаждение в пределах от 100 до 50oC в течение 0,2 с, что не влечет изменений структуры и не вызывает механических деформаций.In the cooling chamber 3, in each of sections 4, 5, stepwise cooling takes place in the range from 100 to 50 ° C. for 0.2 s, which does not entail structural changes and does not cause mechanical deformations.
На диаграмме изотермического превращения, приведенной на фиг. 3 кривая между точками "a-c" соответствует изменению температуры проволоки в секциях 7, 8 устройства. Пульсации кривой соответствуют снижению и выравниванию температуры поверхностного слоя изделия в каждой группе секций. In the isothermal transformation diagram of FIG. 3, the curve between points “a-c” corresponds to a change in the temperature of the wire in sections 7, 8 of the device. Ripples of the curve correspond to a decrease and equalization of the temperature of the surface layer of the product in each group of sections.
Точка "b" отмечает переход структуры в область неустойчивого аустенита. В течение 2,6 c, за время изменения температуры от "b" к "c" скорость охлаждения изделия является оптимальной для выхода на необходимую температуру фазового перехода, равную 650oC.Point "b" marks the transition of the structure to the region of unstable austenite. Within 2.6 s, during the temperature change from "b" to "c", the cooling rate of the product is optimal for reaching the desired phase transition temperature of 650 o C.
С этой температурой проволока выходит из камеры 3 охлаждения и поступает в устройство 3 изотермической выдержки, в котором поддерживается та же температура. With this temperature, the wire exits the cooling chamber 3 and enters the isothermal holding device 3, in which the same temperature is maintained.
Таким образом, соблюдается важное условие обеспечения однородной структуры металла в результате фазовых превращений - в данном случае на сорбит, выдержка осуществляется при температуре 640±10oC, что для такого процесса является высокой точностью поддержания температуры.Thus, an important condition is met to ensure a homogeneous metal structure as a result of phase transformations - in this case, on sorbitol, exposure is carried out at a temperature of 640 ± 10 o C, which for this process is a high accuracy in maintaining the temperature.
Участок "c-d-e" определяет время нахождения проволоки в устройстве 4 изотермической выдержки - 31 c. Section "c-d-e" determines the residence time of the wire in the device 4 isothermal exposure - 31 s.
Время, соответствующее интервалу "f-c-d" является инкубационным периодом, в течение которого структурные превращения в металле не происходят. На участке "d-e" аустенит превращается в сорбит. The time corresponding to the interval "f-c-d" is the incubation period during which structural transformations in the metal do not occur. In the d-e section, austenite is converted to sorbitol.
Таким образом, в результате использования предлагаемого способа обеспечивается высокая скорость переохлаждения в области неустойчивого аустенита, исключающая рост его зерна, и точное обеспечение температуры фазового перехода. Это определяет избирательность получения любой структуры. В рассмотренном примере это сорбит с высокими показателями прочности и пластичности. Thus, the use of the proposed method provides a high rate of supercooling in the region of unstable austenite, which excludes the growth of its grain, and the exact provision of the phase transition temperature. This determines the selectivity of obtaining any structure. In the example considered, this is sorbitol with high strength and ductility.
Пример 2. Проволоку из стали 70, сматываемую с размоточного устройства 1, нагревали в печи 2 нагрева до температуры 910-930oC, что на 170-190oC выше критической точки Ас3=743oC. Время выдержки проволоки при этой температуре регулировали скоростью транспортировки через печь 2 нагрева в зависимости от ее диаметра. Из печи 2 нагрева проволоку подавали в камеру 3 охлаждения. После интенсивного охлаждения до температуры 550-600oC при прохождении через чередующиеся секции 7 и 8 жидкостного и воздушного охлаждения, соответственно, проволоку выдерживали в устройстве 4 изотермической выдержки при постоянной температуре 550-600oC. Затем осуществляли окончательное охлаждение до температуры окружающей среды в ванне 5 охлаждения-промывки и наматывали с помощью намоточного устройства 6. Интенсивное охлаждение проводили ступенчато в потоке охлаждающей жидкости, измеряя после каждой ступени температуру изделия с помощью датчиков 10 температуры, установленных в каждой из секций 8 воздушного охлаждения, а подачу жидкости регулировали с помощью исполнительных механизмов 11 для регулирования подачи жидкости, связанных с секциями 7 жидкостного охлаждения. Скорость охлаждения на каждой ступени регулировали в зависимости от величины температуры изделия на предыдущей ступени с помощью блока 9 управления, входы которого соединены с датчиками 10 температуры, а выходы - с исполнительными механизмами 11 для регулирования подачи жидкости. Выдержку в защитной атмосфере осуществляли при температуре, равной температуре изделия после последней ступени охлаждения. В результате проведенной с целью патентирования термической обработки сталь приобрела структуру сорбита, характеризующуюся высокой прочностью и пластичностью. После последующей холодной пластической деформации прочность проволоки повысилась до σB=2600 Н/мм2 при суммарном обжатии 95%.Example 2. Steel wire 70, wound from the unwinding
Еще выше прочность (по сравнению с патентированными) имеют изделия из стали 70, подвергнутые изотермической закалке с образованием более мелкодисперсной бейнитной структуры. Интенсивное охлаждение при этом осуществляют до более низкой температуры, несколько превышающей начало мартенситного превращения, и при этой температуре осуществляют изотермическую выдержку. Steel products 70 subjected to isothermal hardening with the formation of a finely dispersed bainitic structure have even higher strength (compared with those patented). In this case, intensive cooling is carried out to a lower temperature, slightly higher than the onset of martensitic transformation, and isothermal aging is carried out at this temperature.
Пример 3. Термической обработке предлагаемым способом подвергали проволоку из углеродистой инструментальной стали У10А. Нагрев осуществляли до температуры 800-820oC, что на 70-90oC выше критической точки Aс1=730oC, а ступенчатое интенсивное охлаждение - до температуры 300-320oC, что на 90-110oC выше начала мартенситного превращения. После изотермической выдержки в течение 8-10 мин и окончательного охлаждения получили изотермически закаленную проволоку, имеющую твердость 43-47HRC.Example 3. The heat treatment of the proposed method was subjected to a wire of carbon tool steel U10A. Heating was carried out to a temperature of 800-820 o C, which is 70-90 o C above the critical point A with 1 = 730 o C, and stepwise intensive cooling to a temperature of 300-320 o C, which is 90-110 o C above the beginning of the martensitic transformations. After isothermal exposure for 8-10 minutes and final cooling, an isothermally hardened wire having a hardness of 43-47 HRC was obtained.
Пример 4. Проволоку из легированной пружинной стали 60С2А нагревали до температуры 860-880oC (на 40-60oC выше Aс3=820oC, а затем повдергали ступенчатому интенсивному охлаждению до температуры 310-330oC. Изотермическая выдержка в защитной атмосфере, проводимая для закалки проволоки, длилась 30 мин. Затем при этой же температуре путем выдержки в течение 1 ч был проведен отпуск. После такой термической обработки в стали сформировалась структура троостита отпуска с пределом прочности σB=1770 Н/мм2 и относительным удлинением δ= 12 % .
Пример 5. Предлагаемый способ был использован также при термической обработке проволоки из низкоуглеродистой стали 15. Проволоку нагревали до 890-910oC (на 30-50oC выше Aс1=860oC), а затем подвергали ступенчатому интенсивному охлаждению до 450-460oC - температуры начала мартенситного превращения. При прохождении проволоки через секции 8 воздушного охлаждения происходит самоотпуск проволоки за счет разности температур между ее поверхностью и сердцевиной. Завершение отпуска осуществляется в процессе изотермической выдержки при температуре, равной температуре изделия на последней ступени охлаждения - при 450-460oC. В результате такой термической обработки значительно повышаются прочностные характеристики изделия за счет формирования мелкодисперсной структуры бейнита, а пластические характеристики сохраняются на достаточно высоком уровне.Example 4. The wire from alloy spring steel 60C2A was heated to a temperature of 860-880 o C (40-60 o C higher than A c3 = 820 o C, and then subjected to stepwise intensive cooling to a temperature of 310-330 o C. Isothermal exposure in protective the atmosphere spent for hardening the wire lasted 30 minutes, then at the same temperature by holding for 1 h, tempering was carried out.After this heat treatment, a tempering troostite structure was formed in steel with a tensile strength σ B = 1770 N / mm 2 and elongation δ = 12%.
Example 5. The proposed method was also used in the heat treatment of low-carbon steel wire 15. The wire was heated to 890-910 o C (30-50 o C higher than A s1 = 860 o C), and then subjected to stepwise intensive cooling to 450- 460 o C - the temperature of the beginning of the martensitic transformation. When the wire passes through the air cooling section 8, the wire is self-released due to the temperature difference between its surface and the core. The completion of tempering is carried out in the process of isothermal exposure at a temperature equal to the temperature of the product in the last cooling stage - at 450-460 o C. As a result of this heat treatment, the strength characteristics of the product significantly increase due to the formation of a finely dispersed bainite structure, and the plastic characteristics are kept at a fairly high level .
Предлагаемое изобретение может быть использовано также для термической обработки изделий из сплавов цветных металлов, в частности, оловянной бронзы, из коррозионно-стойких сталей типа 12Х18Н10Т, сплавов типа Х20Р80 и других сплавов, используемых для изготовления протяжных изделий. При этом в зависимости от того, какие эксплуатационные свойства и характеристики необходимо получить, для конкретного изделия выбирают необходимые режимы его термической обработки. Так, например, проволоку из сплава БрАЖУ-4 нагревают под закалку до температуры 850oC, а интенсивное охлаждение может осуществляться как до 350oC, так и до 450-500oC и температуру изделия на последней ступени охлаждения, а также температуру изотермической выдержки выбирают в зависимости от технологии дальнейшего передела проволоки и требуемых механических свойств и характеристик.The present invention can also be used for heat treatment of products from non-ferrous metal alloys, in particular, tin bronze, from corrosion-resistant steels of type 12X18H10T, alloys of type X20P80 and other alloys used for the manufacture of long products. In this case, depending on what operational properties and characteristics must be obtained, for a particular product, the necessary modes of its heat treatment are selected. So, for example, the BrAZhU-4 alloy wire is heated under quenching to a temperature of 850 o C, and intensive cooling can be carried out both up to 350 o C and up to 450-500 o C and the product temperature at the last cooling stage, as well as the isothermal temperature Excerpts are selected depending on the technology of further redistribution of the wire and the required mechanical properties and characteristics.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97115002A RU2116360C1 (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Method for heat treatment of drawn articles and installation for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97115002A RU2116360C1 (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Method for heat treatment of drawn articles and installation for performing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2116360C1 true RU2116360C1 (en) | 1998-07-27 |
| RU97115002A RU97115002A (en) | 1999-01-10 |
Family
ID=20196949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97115002A RU2116360C1 (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Method for heat treatment of drawn articles and installation for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2116360C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604542C2 (en) * | 2010-12-23 | 2016-12-10 | Нв Бекаэрт Са | Method and plant for continuous production of steel wire |
-
1997
- 1997-09-15 RU RU97115002A patent/RU2116360C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604542C2 (en) * | 2010-12-23 | 2016-12-10 | Нв Бекаэрт Са | Method and plant for continuous production of steel wire |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5065282B2 (en) | Method and apparatus for continuously forming a bainite structure in carbon steel, in particular strip steel | |
| JP2812696B2 (en) | Method of heat treating carbon steel wire to obtain fine pearlite structure | |
| MX2014000521A (en) | Apparatus for producing annealed steels and process for producing said steels. | |
| JP2009515045A6 (en) | Method and apparatus for continuously forming a bainite structure in carbon steel, in particular strip steel | |
| CZ284142B6 (en) | Heat treatment of steel wire with subsequent cooling | |
| JPS62202029A (en) | Method and apparatus for treating steel wire | |
| RU2604542C2 (en) | Method and plant for continuous production of steel wire | |
| RU2116360C1 (en) | Method for heat treatment of drawn articles and installation for performing the same | |
| EP3568500B1 (en) | Lead-free patenting process | |
| EP2951327B1 (en) | Forced water cooling of thick steel wires | |
| EP2604710A1 (en) | Method for hardening of a metallic workpiece | |
| GB2064593A (en) | Direct sorbitic transformation of hotrolled steel rod | |
| RU2727385C1 (en) | Dynamic adjustment method for making heat-treated sheet steel | |
| US2897698A (en) | Continuous treatment of metal strip | |
| JPH06346146A (en) | Production of wire rod for cold forming coil spring and device therefor | |
| KR20170089045A (en) | Method and apparatus for manufacturing steel sheet having martensite phase | |
| US2369805A (en) | Wire drawing process and apparatus | |
| JP3393677B2 (en) | Direct heat treatment method for wire rod | |
| RU2137847C1 (en) | Installation for heat treatment of calibrated steel wire | |
| JPH11256233A (en) | Direct spheroidizing annealing method for steel wire rod | |
| US20210054470A1 (en) | Method of production of parts of ahs steel by controlled local cooling by a cooling medium and by interrupted cooling at required temperature to create a multiphase microstructure | |
| RU2212458C1 (en) | Method of producing round rolled bars | |
| RU2032750C1 (en) | Method of thermal treatment of rolling | |
| JPH04280920A (en) | Manufacturing equipment for steel wire rod for wiredrawing | |
| JP2001220624A (en) | Heat treatment method for wire and equipment for implementing the method |