Способ удаления водорода из заготовок сталей Советский патент 1992 года по МПК C21D1/78 

ё

Изобретение относится к металлургии, конкретно к обработке сталей бейнитного класса. Сущность изобретения: способ включает охлаждение заготовок после горячей деформации до 500-560°С, противофло- кенную обработку путем разогрева до 650-750°С, охлаждение до Мн+(10-25)°С и окончательное охлаждение на воздухе. Способ позволяет исключить трещинообразова- ние и уменьшить кривизну заготовок. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам удаления водорода из металла.

Известен способ удаления (десорбции) водорода из заготовок сталей бейнитного класса, включающий охлаждение их на воздухе с нерегулируемой скоростью с температуры конца горячей пластической деформации до 500-600°С, выдержку, замедленное охлаждение в колодцах в течение не менее 45 ч и последующее охлаждение на воздухе.

Однако известный способ не обеспечивает эффективного удаления водорода из сталей, поскольку для указанных сталей при температуре бейнитного превращения характеризуется высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, и в условиях замедленного охлаждения за период выдержки в колодцах скорость диффузии водорода слишком мала, в результате

чего происходит лишь его перераспределение в объеме металла. Наличие в заготовках избыточного количества водорода приводит к ухудшению пластических свойств готового проката, образованию поперечных и продольных трещин, разрушению стержней под собственным весом и требует проведения дополнительной о без во до рожи ваю щей обработки.

Известен способ удаления водорода из заготовок сталей мартенситного класса, включающий горячую пластическую деформацию, закалку с температуры конца прокатки и последующий отпуск заготовок при температуре на 20-50°С ниже точки ACL

Однако за счет быстрого и глубокого переохлаждения аустенита во всем объеме заготовки формируют мартенситную структуру, что исключает быстрое и полное удаление водорода из заготовок, особенно с увеличением их сечения, и повышает опасVI

СО

о

vl О

ность образования необратимых дефектов в них, ведет к получению низкой пластичности в готовом прокате. Применение высокотемпературного отпуска в сталях, имеющих продукты распада мартенсита, за счет вялых диффузионных процессов в них требует длительного времени, что ведет к значительным материальным затратам.

Известен способ удаления водорода из заготовок сталей бейнитного класса, включающий охлаждение заготовок после горячей деформации со скоростью 3-6°С/мин до температуры на 30-50°С ниже окончания перлитного превращения (600°С), выдержку в колодцах при этой температуре в течение 15-20 ч и последующее охлаждение на воздухе.

Недостатками этого способа являются замедленная десорбция водорода в результате невысокой водородопроницаемо- сти грубозернистой структуры металла после прокатки и наличие в ней большого количества аустенитной составляющей, приводящие к снижению пластичности готовой продукции и качества заготовок из- за большого брака по кривизне, который образуется при транспортировке и укладке в неотапливаемые колодцы по причине низкой упругости металла при температуре выше 600°С, имеющего большое количество аустенита в структуре стали.

Известен способ термической обработки заготовок, включающий охлаждение после горячей деформации со скоростью 10-30°С/мин до 600-680°С, выдержку 3- 4 ч, охлаждение до 400-500°С со скоростью 0,5-1,0°С/мин и окончательное охлаждение на воздухе.

Недостатком указанного способа является большая кривизна заготовок после обработки.

Целью изобретения является повышение качества готового проката, исключение в нем трещинообразования, повышение производительности процесса и уменьшение кривизны промежуточных заготовок в период транспортировки и загрузки.

Сущность способа состоит в том, что длинномерные заготовки стали после горячей пластической деформации охлаждают со скоростью 6,54-15,0°С/мин до 500-560°С зоны бейнитного превращения, обеспечивая тем самым исключение аустенитной составляющей в структуре стали (заготовки). Затем металл транспортируют. После транспортировки с момента начала укладки заготовок в неотапливаемые колодцы их подвергают нагреву до 650-750°С за счет тепла заготовок (слябов) рядовых марок стали, загружаемых совместно с заготовками стали бейнитного класса, при температуре конца прокатки 950-1050°С, а затем охлаждают со скоростью 0,25-0,5°С/мин до тем- пературы Мн+(10-25)°С.

Предлагаемый способ на первой стадии охлаждения обеспечивает получение во всем объеме заготовки смешанной структуры ферритоперлитаи бейнита.

Далее при нагреве происходит распад бейнитной структуры в сорбит отпуска, что совместно с перлитной структурой обеспечивает большую скорость диффузии водорода и его максимальную десорбцию в конечной стадии охлаждения, тем самым создаются условия для получения высокой пластичности в готовом сорте без применения дополнительного обезводороживания,

а также увеличения пропускной способности неотапливаемых колодцев. Кроме того, способ обеспечивает достаточно высокую жесткость заготовок, особенно которую необходимо иметь при их транспортировке и

загрузке, исключает брак по кривизне, создаются условия транспортировки и загрузки заготовок длиной более 8 м магнитным краном.

Температура охлаждения до 500-560°С

и скорость б,5-15,0°С/мин необходимы для получения ферритоперлитной и бейнитной структуры, а также получения достаточной упругости в заготовке и магнитными свойствами в ней, что способствует более

производительной работе при загрузке заготовок.

Разргрев заготовок до 650-750°С учитывает структурное состояние стали при нагреве и диффузионные процессы в ней. Чем

выше температура после формирования структуры, тем интенсивнее процесс обезводороживания металла, который интенсивней всего протекает при ферритоперлитной и сорбитной структурах.

Температура конца охлаждения Мн+(10-25°С) диктуется тем, что в заготовках сечением квадрат 100-150 мм диффузионные процессы ниже данной температуры протекают очень вяло и требуют очень

длительной выдержки, что тормозит производство.

П р и м е р 1. Заготовку сечением 100x100 мм, длиной 11,6 м из стали 23ХГ2Т бейнитного класса в плотном пакете охлаждали с температуры конца прокатки в течение 50 мин со скоростью 10° С/мин до 550°С, а затем магнитным краном уложили в штабель на предварительно подготовленную подушку из двух рядов заготовок 100x100 мм, длиной 11,6 мм из стали

47ГТ ферритоперлитного класса. Температура этих заготовок при укладке составляла 850-1000°С. Затем на уложенный ряд заготовок из стали 23ХГ2Т положили еще ряд заготовок из стали 47ГТ и так ряд за рядом до окончания формирования штабеля. На штабель сверху уложили дополнительно еще один ряд стали 47ГТ. Кроме того, штабель с боковых сторон загородили специальными щитками из листовой стали. По закладной термопаре определили температуру з центре и в 20 см от края штабеля, которая через 30 мин достигла максимальных значений и составила 650-685°С. Охлаждение производили в течение 700 мин до 325°С или до Мн + 15°С со скоростью 0,5°С/мин. После этого штабель рассортировали, а заготовки из стали 23ХГ2Т сразу же стали загружать на загрузочные решетки печей стана 250. При этом не обнаружены дефекты по кривизне заготовок и водородного характера. Готовый сортовой прокат без дополнительной обезводороживаю- щей обработки имел высокую пластичность (ds 12-16%; 5р 3-6%; загиб в холодном состоянии 180° при ). Кроме того, гото вый прокат не имел продольных и поперечных трещин водородного характера ни после прокатки, ни при хранении на складе.

П р и м е р 2. Заготовку сечением 100x100 мм, длиной 11,0 м из стали 20ХГ2Т в плотном пакете охлаждали с температуры конца прокатки в течение 70 мин со скоростью 6,5 С/мин до 500°С, а затем магнитным краном уложили в неотапливаемый колодец на предварительно подготовленную подушку (ряд), по всей длине и ширине колодца, из заготовок сечением 150x150 мм длиной 6,0 м из стали ферритоперлитного класса марки 35ГС. Температура этих заготовок при загрузке составляла 1000-1050°С. Затем на уложенный ряд заготовок из стали 20ХГ2Т бейнитного класса сечением 100x100 мм положили еще ряд заготовок из стали 35ГС и так ряд за рядом до полного заполнения колодца. После закрытия крышек и нагрева заготовок за счет тепла стали 35ГС температура металла составила от края к центру колодца 650- 670°С. Охлаждение проводили в течение 650 мин до 320° С или до Мн+10,0°С со скоростью 0,5°С/мин. Далее охлаждение проводилось на открытом воздухе.

После такой обработки дефектов на поверхности не обнаруживалось и заготовки не имели кривизны. Гото вы и сорт без дополнительной обезводороживающей обработки имел высокую пластичность ((55 14-18%;

5р 3-8%; загиб в холодном состоянии 180° при ), трещины продольные и поперечные отсутствовали.

П р и м е р 3. Заготовку сечением

100x100 мм, длиной 11,6мизстали23Х2Г2Т бейнитного класса охлаждали в распушенном пакете с температуры конца прокатки в течение 30 мин со скоростью 15,0°С/мин до 560°С, затем магнитным краном заготовки уложили в неотапливаемый колодец на подготовленную подушку (ряд) из слябов, уложенных по всей длине и ширине колодцев из стали 17Г1С. Температура слябов составляла 950-1020°С. Затем уложили

следующий ряд слябов, и так для заполнения колодца. После закрытия крышек и прогрева заготовок температура металла составляла 710-750°С от края к центру колодца. Охлаждение проводилось в течение 1500 мин до 335°С (Мн + 25°С) со скоростью 0,25°С/мин. Дальнейшее охлаждение проводилось на открытом воздухе. После такой обработки дефектов на поверхности не обнаружено, заготовки

не имели кривизны. Готовый сорт без дополнительной обезводороживающей термообработки имел высокую пластичность (65 11-15%; 5р 3-6%; загиб в холодном состоянии 180° при ).

Конкретные режимы обработки по предлагаемому и известному способам и свойства сталей приведены в таблице.

Как видно из полученных данных, предлагаемый способ по сравнению с известным исключает трещинообразование, дополнительную обезводорожйвающую термообработку, повышает производительность процесса, ликвидирует кривизну промежуточной заготовки в период транспортировки и загрузки.

Применение такого способа позволяет обеспечить значительный экономический эффект за счет повышения производительности

неотапливаемых колодцев, исключения брака по трещинам и обезводороживающей термообработки готового сорта.

Формула изобретения

воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества готового проката, исключения в нем трещинробразова- ния, повышения производительности процесса и уменьшения кривизны промежуточных заготовок, охлаждение заготовок после горячей пластической деформации ведут до 500-560°С, противофлокенную обработку производят путем разогрева до

650-750 С, затем осуществляют охлажде- 5 противофлокенной обработки - со скониедоМн+(10-25)°С.

ростью 0,25-0,5 С/мин.

Время охлаждения 60 ц Время охлаждения 100 м.

ростью 0,25-0,5 С/мин.