Способ термической обработки чугунных центробежнолитых труб Советский патент 1984 года по МПК C21D5/04 C21D9/08 

Изобретение относится к металлур гии и может быть использовано TipH изготовлении центробежнопитых чугунных труб, По основному авт. св. № 685705 известен способ термической обработ ки чугунных центробежнолитых труб, включающий нагрев до 920-950 С, выдержку и охлаждение, согласно которому в процессе нагрева, выдержки и охлаждения в полость трубы подают хладагент, при температуру вну ренней поверхности поддерживают в и тервале температур 200-ЗОО С, а в качестве хладагента используют водо воздущную смесь lj . Такой способ позволяет получить температуру средних и внутренних слоев трубы в течение всего процесс отжига не выше 500 С, благодаря чем исключается распад перлита и рост включений графита в этих слоях и, как результат, обеспечивается повышение прочности отливки. Однако при использовании данного способа отжига труб на границах зерен, особенно в наружных слоях от ливки, обнаруживаются мелкодисперсные включения карбидов, карбонитрид фосфидов и. других Iвключений, которы вызывают хрупкость чугуна, снижают его прочность, пластичность и корро зионную стойкость. Целью изобретения является повыш ние прочности, пластичности и коррозионной стойкости чугуна. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки чугунных центробежнолитых труб, в процессе охлаждения в интервале температур 650-300 С на ружную поверхность труб охлаждают со скоростью 150-300°С/мин. Эффективным способом предотвращения образования включений в межзеренном пространстве является ускоренное охлаждение труб в интервале температур 650-300 С. При этом отсутствие загрязненности границ зерен достигается за счет охлаждения наружной поверхности трубы со скоростью 150300 С/мин. При меньшей скорости охлаждения не обеспечивается достаточная чистота границ зерен; более высокая скорость охлаждения (свыше ЗОО с/мин) существенно не повышает качество труб и поэтому экономически не целесообразна. Пример. Цёнтробежнолитые трубы из серого чугуна диаметром 300 мм и длиной 6 м подвергали отжигу в методической отжигательной печи при 945 С. Сразу же после загрузки в отжигательную печь в полость труб с помощью специальной форсунки начинали подавать водовоздздпную смесь. Давление воздуха в смеси поддерживалось на уровне 0,5 МПа, расход воды 0,06-0,3 . Время вьщержки труб в печи отжига составляло 25 мин. После вьодачи труб из печи и достижении их наружной поверхностью , не прекращая подачи хладагента в полость трубы, на наружную поверхность начинали подавать аналогичный хладагент, обеспечивая различную скорость охлаждения. При достижении -трубами 300 С охлаждение наружной поверхности прекращали (температура замерялась контактными термопарами). Для сравнения обрабатывали трубы по известному способу (без охлаждения наружной поверхности) . Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2. Т а б л и ц а -1

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЧУГУННЫХ ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ТРУБ по авт. св. № 685705, отличающийся тем, что, с цепью повышения прочности, пластичности и jcoppoзионной стойкости чугуна, в процессе охлаждения в интервале температур 650-300 С наружную поверхность труб охлаждают со скоростью 150-300 С/мин.

650

100 650 150

0,48

1,02

0,3

0,71 0,61 0,7

Как видно из табл, 1, оптимальная с точки зрения качества труб, скорость охлаждения их наружной поверхности находится в пределах 150-300 0/55 /мин (варианты 2,3,4), При меньшей , скорости охлаждения, например 100 С/ /мин (вариант 1), не обеспечивается

Продолжение табл, I

достаточная чистота границ зерен, что сказывается на качестве труб снижаются прочность, пластичность и коррозионная стойкость металла отливок.

Увеличение скорости охлаждения сверх ЗОО с/мин (вариант 5) существенно не повышает качества труб и экономически не целесообразно. Варианты 6-10 (табл. 1) показываю результаты проведенных исследований с изменением температуры наружной п верхности труб к началу охлаждения. Как видно, охлаждение нужно начинать именно при 650°С. Охлаждение от более высоких температур (700 С и выше, вариант 1C) приводит к подавлению процесса ферритизации чугу на, результатом которого является п вьшениё предела прочности, но при этом существенно снижаются пластиче кие и коррозионные свойства труб.. Охлаждение от более низких температур ( и ниже, варианты 8,7 и 6) также отрицательно сказывается на качестве труб, так как при этих температурах начинается процесс выделения избыточной фазы по границам зерен, что приводит к охрупчиванию металла и снижению механических, а также коррозионных свойств. Дальнейшее охлаждение наружной поверхности труб при достижении 300°С не имеет смысла, так как про цессы вьщеления избыточных фаз из твердого раствора к этому температу ному интервалу практически прекраща ются. Качество труб оценивалось пределом прочности на разрыв продольных образцов, относительным удлинением, глубинным показателем коррозии П и коэффициентом запаса пластичности Ка. Коррозионные свойства определялись в среде 93%-ной серной кисло ты. Коэффициент запаса пластичности представляет собой отношение удельных упругих деформаций а, и . аупр Удельные упругие деформации вычислялись как отношение работ плас тическрй Aqj и упругой деформаций к площади поперечного сечения образца (в идеале хрупкого разрушения не происходит,когда ). Как видно из табл. 2, применение предлагаемого способа отжига труб значительно улучшает важнейшие характеристики их качества. Одним из Следствий I этого является снижение брака труб по трещинам в среднем на 0,6%. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прочность, пластичность, коррозионную стойкость чугуна в трубах и снизить их брак по трещинам, занимающий преимущественное положение по сравнению с другими дефектами труб. Годовой экономический эффект от использования изобретения составит свьшге 68 тыс. руб. в год.