Способ термообработки горячекатаной углеродистой стали для холодной высадки Советский патент 1992 года по МПК C21D1/02 

Изобретение относится к термообработке горячекатаной сортовой стали и может быть использовано при производстве jуглеродистой стали для холодной высадки.

Сортовой горячекатаный прокат (круг, квадрат, полосы и т.п.),-производимый на специальных станах,часто подвергают различной термической обработке с целью улучшения его механических свойств. Подвергают термообработке и углеродистую сталь, предназначенную для последующей холодной высадки.

Известен способ термообработки (индукционной закалки) железнодорожных рельсов, при котором для уменьшения остаточных напряжений в прокате применяют принудительный изгиб полос в процессе закал ки в сторону, обратную остаточной кривизне рельсов.

Недостатком способа является невозможность улучшения механических свойств проката.

Известен также способ термомеханической обработки проката из конструкционных сталей, в котором с целью повышения прочности горячую деформацию в последних проходах при прокате осуществляют с убывающими обжатиями при определенной скорости деформации, а охлаждение проката осуществляют также до определенных температур.

Недостатком этого способа является невозможность улучшения с его помощью основного показателя стали для холодной высадки - степени осадки в холодном состоянии без появления трещин.

Наиболее близким к предлагаемому является способ охлаждения и сфероидиза- ции структуры стального прутка; Способ включает охлаждение после прокатки, наXI

О

N.

сл

грев и окончательное охлаждение на воздухе и. характеризуется тем, что охлаждение после прокатки ведут в интервале температур превращения для торможения роста малых ауетенитных зерен, а выдержку -до тех пор, пока цементит не коалесцирует в сферические частицы.

Недостатком известного способа является невозможность повышения степени деформируемости углеродистой стали, предназначенной для холодной высадки.

Целью изобретения является повышение деформируемости в холодном состоянии углеродистой стали для холодной высадки.

Указанная цель достигается тем, что охлаждение после прокатки выполняют до

832

температуры Т -г , нагрев от этой

1 +С2 ;

температуры ведут со скоростью не менее 25 град/с до температуры , находящейся в интервале Ti - Т2, a Ti и Та определяют из выражений

Ti(925-354C)°C;T2 (1017-303C)0C, где С - величина среднего относительного содержания углерода в стали.

Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Важной механической характеристикой углеродистой стали для холодной высадки является ее способность выдерживать осадку в холодном состоянии без появления трещин. Горячекатаная сталь должна выдерживать осадку до 1 /2 ее первоначальной высоты. Чем меньше величина отношений h/H (h - высота образца после осадки, Н - начальная высота), тем выше пластические свойства стали. Например, h/H 0,25 устанавливается известным стандартом только для дополнительно термообработанной стали, -имеющей соответственно большую стоимость.

Сущность способа заключается в переходе при нагреве металла выше критических точек фазовых преращений (Асз) и в образовании в результате этого скачка наиболее благоприятной микроструктуры - Т10 параллельно направлению прокатки, т.е. вдоль горячекатаных прутков,

Для каждой марки углеродистой стали (от ст.20 до ст.45) существует предельная максимальная температура начала нагрева, определяемая содержанием углерода в металле (Т 832/1 + С2): при температурах более Т возможно попадание в точку фазовых превращений Асз с соответствующим увеличением трещинообразования при холодной осадке. От содержания углерода в

а

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

стали зависит также и величина интервала температур окончания нагрева металла; скорость же нагрева инвариантна к количе- ству углерода в стали, но должна быть не менее V 25 град/с.

При лабораторных исследованиях за критерий уровня механических свойств круглой углеродистой стали (Ј 32 мм) принимают способность выдерживать холодную осадку до h/H 1/3 без трещинообразования и оптимальными признаны те параметры индукционного нагрева образцов, которые обеспечивают указанный уро- веньсвойствдо 100% случаев каждой марки стали.

Величину С в опытах определяют клак среднеарифметическое минимального и максимального допустимого содержания углерода в стали по ГОСТу.

Увеличение температур (при оптимальных V и Т1-Т2) Т1 832 ;- для ст.20 (С1 +С2

0,205; Т 798°С) уменьшает количество образцов, выдержавших осадку h/H 1/3 до 95-80% (по мере возрастания Т1); для ст.25 (С 0,26. Т 779°С) - до 92-57%; для ст.ЗО (С 0,31; Т 759°С) - до 90-54%; для ст.35 (С 0,36; Т 737°С) - до 93-60%; для ст.40 (С 0,41; Т 712°С) - до 90-62%; для ст.45 - (С 0,46; Т 687°С) - до 89-63%. Величины С определены как среднеарифметическое минимальной и максимальной величин допустимого содержания углерода по стандарту.

Уменьшение скорости индукционного нагрева (при оптимальных Т и Ti-Tz) до 24- 25 град/с приводит к тому, что от 7 до 45% образцов выдерживают только осадку с h/H 0,5.

Интервал температур Tf-Ta, обеспечивающий 100%-ную холодную осадку до h/H 1/3 (при оптимальных Т и V), составляет:

ст.20 , Та 955°С

ст.25 Ti 833, Т2 938°С

ст.ЗО Ti 815, Т2 923°С

ст.35 Ti 798, Т2 908°С

ст.40 Ti 780, Т2 893°С ст.45 Ti 762, Т2 878°С, при указанном значении С.

Как снижение величин Ti, так и увеличение Т2 ведет к уменьшению числа образцов, выдержавших осадку до h/H 1/3, причем при Т2 более указанных величин - в результате укрупнения зерен микрострукту-- ры.

Таким образом, оптимальным следует считать интервал температур: Ti 925-354 -С, Т2 1017-ЗОЗС град.

Опытную проверку предлагаемого способа термообработки проводят при прокате круглой углеродистой стали 35ХВ мм, С 0,36) на стане 300. Нагрев прутков после прокатки от Т 680-720°С до интервала 800-850°С со скоростью 35-40 град/с (скорость движения металла около 1 м/с) осуществляют с помощью секционного индуктора, установленного за холодильником стана. Вся партия опытного металла (около 350 т) выдерживает осадку в холодном состоянии до h/H 1 /3 без появления трещин на образцах, а 7% прутков - до h/H 0,25.

Опыты показывают преимущество предлагаемого способа перед известным: при реализации последнего на стане 300 только 63% проката выдерживает осадку до h/H 1/3 и 37% - до h/H 0,5. При существующей на стане 300 технологии прокатки (без дополнительного нагрева) 75-85% прутков выдерживают осадку до h/H 0,5, а остальные - до h/H 1/3.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Сортовая углеродистая сталь, предназ- наченная для последующей холодной высадки, после прокатки и охлаждения до температуры Т 832/(1 + С2) град проходит через нагреватель (например, индукционный), где подвергается нагреву со скоро- стью не менее 25 град/с до конечной температуры, лежащей в интервале of Ti 925-354С до Т2 1017-ЗОЗС град. Затем прутковая сталь охлаждается, разрезается на мерные.длины и отправляется на адью- стаж.

; П р и м е р 1. Сталь для холодной -высадки со средним относительным содержанием углерода С - 0,205 после горячей прокатки и охлаждения нагревают от темпе-

ратуры Т 780°С 832/(1 + С2) - 798°С со скоростью 25 град/с до температуры TI - -925-354С 852°С.

Пример 2. Сталь с С 0,31 нагревают

от температуры Т 750°С 832/(Т + С2)

759°С со скоростью 30 град/с до Ti (Ti +

+Т2) : 2 (925 - 354С) + (1017 - 303С): 2

--870°С.

Пример 3. Сталь с С 0,41 нагревают от температуры Т 700°С 832Д1 + С2) 712°С со скоростью 35 град/с до температуры Т2 1ОД7 -ЗОЗС 878°С.

Техника-экономическое преимущество предлагаемого способа перед известным заключается в повышении выхода проката с улучшенными механическими свойствами.

По лабораторным данным использование предлагаемого способа при приозвод- стве круглой стали для холодной высадки на комбинате позволит увеличить выход проката, выдерживающего осадку без трещино- образования{до 1/3 первоначальной высоты образца) не менее,чем на 35%.

Формула изобретения

Способ термообработки горячекатаной углеродистой стали дпя холодной высад ки, включающий охлаждение после прокатки, нагрев и окончательное охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения деформируемости в , холодном состоянии, охлаждение выполняют до температуры Т 832/(1 + Сг), нагрев до этой температуры ведут со скоростыо не менее 25 град/с до температуры, находящейся в интервале П-Та, а П и Та определяют из выражений

Ti (925 - 354С)°С; Т2 (1017 - ЗОЗС)°С, где С - величина среднего относительного содержания углерода в стали.

Изобретение относится к черной металлургии и может использоваться при горячей прокатке. Цель изобретения - повышение деформируемости в холодном состоянии. Сталь для холодной высадки со средним содержанием углерода 0,203% пб сле горячей прокатки и охлаждения до 105°С нагревают со скоростью не менее 25 град/с до 798°С, окончательное охлаждение выполняют на воздухе..