RU2511452C2

RU2511452C2 - Method of pipe rolling mill mandrel heat treatment

Info

Publication number: RU2511452C2
Application number: RU2012127245/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Георгиевич Комаишко; Георгий Николаевич Кулик; Михаил Вильгельмович Моисей; Ангелина Григорьевна Смирнова; Александр Евгеньевич Буренков; Сергей Александрович Пинягин; Сергей Иванович Шахмин; Гарник Аронович Меликян
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Дефорт"
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2012127245A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building. Mandrel 15 meters in length and 137-200 mm in diameter is made from alloyed tool steel that contains chromium in amount of over 4 wt %, every other carbide-forming element and silicon in amount of 1 wt % and carbon in amount of 0.44 wt %. It is subjected to quenching by induction heating at current frequency of 50-1000 Hz to 1040°C-1080°C, cooled by sprayer, tempered at 705°C-725°C and air cooled. Note here that mandrel is displaced in quenching at the rate of 70-180 mm/min while in tempering at 70-180 mm/min.

EFFECT: required distribution of physical and mechanical properties.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам термической обработки оправок трубопрокатных станов диаметром от 137 до 200 мм и длиной до 15 метров, которые изготовлены из комплексно-легированных инструментальных хромистых сталей с содержанием хрома свыше 4% и до 1% каждого других карбидообразующих элементов и кремния, а также углерода в пределах от 0,32 до 0,44%.The invention relates to the field of engineering, and in particular to methods of heat treatment of mandrels of pipe mills with a diameter of 137 to 200 mm and a length of up to 15 meters, which are made of complex alloyed tool chromium steels with a chromium content of more than 4% and up to 1% of each other carbide-forming elements and silicon, as well as carbon in the range from 0.32 to 0.44%.

Известно, что стали данного класса проходят термическую обработку в печах различного типа, заключающуюся в проведении закалки и высокого отпуска. Интервал температур при закалке составляет 1000C°-10040C°, при отпуске 520°C-630C° (см., например, Васильев Д.И., Тылкин M.A., Тетерин Г.П. «Основы проектирования деформирующего инструмента». 1984, стр.120), а также при термообработке оправок: закалку при этом осуществляют в пределах от 1000°С до 1030°С и отпуск при температуре до 700°С (см., например, сайт www. Schmolz-Bichenbach.ru, раздел «Марочник сталей. THYROTHERM 2343 и THYROTHERM 2344»).It is known that steels of this class undergo heat treatment in furnaces of various types, which consists in hardening and high tempering. The temperature range during hardening is 1000C ° -10040C °, during tempering 520 ° C-630C ° (see, for example, Vasiliev D.I., Tylkin MA, Teterin G.P. "Fundamentals of the design of a deforming tool." 1984, p. 120), as well as during heat treatment of mandrels: quenching is carried out in the range from 1000 ° C to 1030 ° C and tempering at temperatures up to 700 ° C (see, for example, the website www. Schmolz-Bichenbach.ru, section "Steel grader THYROTHERM 2343 and THYROTHERM 2344 ").

Кроме этого, следует заметить, что для изделий большой длины, к которым относятся оправки трубопрокатного стана, имеющие длину до 15 метров, термическую обработку в виде закалки и отпуска целесообразно проводить в вертикальных печах большой высоты, в цехах с высокими потолками и глубокими закалочными ваннами. Однако вертикальные печи такого требуемого размера уникальны.In addition, it should be noted that for products of large length, which include mandrels of a tube rolling mill, having a length of up to 15 meters, it is advisable to heat treatment in the form of hardening and tempering in vertical furnaces of high height, in workshops with high ceilings and deep quenching baths. However, vertical furnaces of this required size are unique.

Существует также оборудование, работающее на принципах индукционного нагрева. При его использовании возможно задавать меньшие припуски под механическую обработку, поскольку коробление и поводки при этом получаются меньше, и, чаще всего, в таком случае операция правки отсутствует. Кроме того, для размещения такой установки возможно использовать стандартные промышленные здания. При этом, применяя его, необходимо задавать температуру металла на выходе из процесса и скорость перемещения заготовки через индуктор.There is also equipment that works on the principles of induction heating. When using it, it is possible to set smaller allowances for machining, since warping and leashes are thus less, and, most often, in this case there is no editing operation. In addition, it is possible to use standard industrial buildings to accommodate such an installation. In this case, using it, it is necessary to set the temperature of the metal at the exit from the process and the speed of movement of the workpiece through the inductor.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в осуществлении процесса термообработки оправок трубопрокатных станов с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц, при котором достигается требуемое распределение физико-механических свойств металла заготовки по сечению.The technical result of the claimed invention consists in implementing the heat treatment process of mandrels of pipe rolling mills using equipment operating on the principles of induction heating with a current frequency of 50-1000 Hz, at which the required distribution of the physicomechanical properties of the workpiece metal over the cross section is achieved.

Указанный технический результат достигают тем, что при термообработке оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров и диаметром от 137 до 200 мм, которые изготовлены из комплексно-легированных инструментальных сталей с содержанием хрома свыше 4% и до 1% каждого других карбидообразующих элементов и кремния, а также углерода в пределах от 0,32% до 0,44%, с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000Гц, на котором осуществляют закалку с охлаждением спрейером и отпуск с охлаждением на воздухе, перемещая при этом заготовку, температуру при закалке заготовки оправки выбирают от 1040C° до 1080C° и скорость перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин, а температуру при отпуске выбирают от 705C° до 725C° и скорость перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин.The specified technical result is achieved by the fact that during the heat treatment of mandrels of pipe rolling mills up to 15 meters long and 137 to 200 mm in diameter, which are made of complex alloyed tool steels with a chromium content of more than 4% and up to 1% of each other carbide-forming elements and silicon, and also carbon in the range from 0.32% to 0.44%, using equipment operating on the principles of induction heating with a current frequency of 50-1000 Hz, which is quenched with cooling by a sprayer and tempering with cooling in air, p while moving the workpiece, the temperature during hardening of the mandrel blank is selected from 1040C ° to 1080C ° and the speed of movement is from 70 mm / min to 180 mm / min, and the temperature during tempering is selected from 705C ° to 725C ° and the speed of movement is from 70 mm / min up to 180 mm / min.

Благодаря наличию приведенных признаков обеспечивается возможность проведения термообработки заготовок оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц, в стандартных промышленных зданиях, с обеспечением требуемых в дальнейшем для оправок трубопрокатных станов свойств металла, из которого они сделаны.Due to the presence of the above characteristics, it is possible to heat treat blanks of mandrels of tube rolling mills up to 15 meters long using equipment operating on the principles of induction heating with a frequency of current of 50-1000 Hz in standard industrial buildings, ensuring the properties of metal required in the future for mandrels of tube rolling mills, from which they are made.

Увеличение температуры закалки способствует более полному растворению углерода в аустените и, следовательно, полному его переходу в мартенсит, что дает более равномерное распределение по объему металла механических свойств. Увеличение температуры отпуска способствует улучшению пластических характеристик металла.An increase in the quenching temperature promotes a more complete dissolution of carbon in austenite and, therefore, its complete transition to martensite, which gives a more uniform distribution of mechanical properties over the volume of the metal. An increase in tempering temperature improves the plastic properties of the metal.

В качестве примера можно рассмотреть случай проведения термической обработки оправки 0155 мм, длиной 11400 мм, которая была обработана на оборудовании, работающем на принципах индукционного нагрева с частотой тока 1000 Гц по режиму: температура при закалке составляла 1050°С, охлаждение осуществлялось спрейером, скорость перемещения заготовки была выбрана 150 мм/мин, температура при отпуске - 720°С; скорость перемещения заготовки при этом - 180 мм/мин, окончательное охлаждение осуществлялось на воздухе. Результаты термоупрочнения в этом случае составили:As an example, we can consider the case of heat treatment of a mandrel 0155 mm, 11400 mm long, which was processed on equipment operating on the principles of induction heating with a current frequency of 1000 Hz according to the regime: the temperature during quenching was 1050 ° С, the cooling was carried out by a sprayer, the speed of movement the workpiece was selected 150 mm / min, the temperature during tempering - 720 ° C; the movement speed of the workpiece is 180 mm / min, the final cooling was carried out in air. The results of thermal hardening in this case amounted to:

- твердость по длине заготовок (диаметр отпечатка шарика по Бринеллю): 3,3; 3,2; 3,2; 3,2; 3,1; 3,1;- hardness along the length of the workpieces (diameter of the imprint of the ball according to Brinell): 3.3; 3.2; 3.2; 3.2; 3.1; 3.1;

- твердость по сечению заготовок: 3,2; 3,2; 3,2; 3,25; 3,2; 3,25; 3,3. Распределение физико-механических свойств металла заготовок по сечению приведено в таблице.- hardness over the cross section of the workpieces: 3.2; 3.2; 3.2; 3.25; 3.2; 3.25; 3.3. The distribution of the physicomechanical properties of the metal of the workpieces over the cross section is given in the table.

Расстояние от поверхностиDistance from the surface σ_в, кгс/мм² σ _in, kgf / mm ² σ_02, кгс/мм² σ _02, kgf / mm ² δ, 5%δ, 5% ψ, %ψ,% Работа удара, KCV, ДжImpact Work, KCV, J 1/4 радиуса1/4 radius 123,4123,4 108,1108.1 14,014.0 44,044.0 17,7-21,017.7-21.0 1/3 радиуса1/3 radius 128,5128.5 114,2114.2 13,013.0 38,038,0 18,0-26,218.0-26.2 2/3 радиуса2/3 radius 122,4122,4 110,2110,2 13,013.0 41,541.5 15,9-22,015.9-22.0 центрcenter 123,4123,4 110,2110,2 14,014.0 40,040,0 18,3-19,518.3-19.5

Claims

The method of heat treatment of mandrels of pipe rolling mills up to 15 meters long and a diameter of 137 to 200 mm from alloyed tool steels with a chromium content of more than 4 wt.%, Each other carbide-forming element and silicon up to 1 wt.%, Carbon ranging from 0.32 to 0 , 44 wt.%, Including quenching of the mandrel by induction heating with a current frequency of 50-1000 Hz and cooling using a sprayer, tempering with cooling in air when moving the mandrel, characterized in that the induction heating of the mandrel is carried out at a temperature of 1040 ° C to 1080 ° C growth its displacement from 70 mm / min to 180 mm / min, and the rental is carried out at a temperature of from 705 ° C to 725 ° C at a rate of movement of mandrel 70 mm / min to 180 mm / min.