Способ нагрева заготовок под прокатку Советский патент 1992 года по МПК C21D1/34 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам нагрева металла под горячую пластическую деформацию.

Известен способ нагрева металла низколегированной стали, наиболее близкий к существу изобретения, взятый за прототип, включающий нагрев металла до 1000- 1250°С и прокатку при температуре Агз и выше, предпочтительно при 900-950°С (1).

Основным недостатком этого способа является то, что этот способ может быть применен только при производстве листового проката и не может быть распростран- нен на сортовой, особенно, легированный, так как снижение температуры начала деформации до 900-950°С и ниже ведет к резкому росту твердости металла, приводящая к сложности при прокатке сорта, вызванного увеличением давлений на валки и привода клетей непрерывных сортовых станов, снижению производительности процесса и преждевременному разрушению прокатного оборудования. Кроме того отсутствуют регламентированные скорости нагрева металла, что может привести к браку заготовок в период нагрева.

Целью изобретения является измельчение аустенитного зерна, повышение прочностных свойств, пластичности и ударной вязкости готового сорта, при высокой производительности процесса.

Указанная цель достигается тем, что в способе нагрева заготовок под прокатку, включающий нагрев до заданной температуры и последующее охлаждение согласно изобретению, нагрев заготовок перед горячей пластической деформацией ведут сначала до температуры 810-900°С со скоростью 0,5-0,75°С/с, а далее со скоростью 0,15- 0,25°С/с до температуры 1200-1350°С и выдерживают при этой температуре 20-40 мин, а затем производят охлаждение до температуры 1000-1050°С со скоростью 0,10- 0,25°С/с.

Предварительный подогрев со скоростью 0,5-0,75°С/с до температуры 810-900°С диктуется необходимостью получения равномерной аустенитной структуры по всему сечению, что при последующем нагреве до температур 1200-1350°С исключает образование термических трещин и обеспечивает условия получения полного растворения карбонитридной фазы и равносо

с

vj iQs 00 О СЛ

Ј

мерной температуры во всем объеме заготовки, устраняются дефекты кристаллического строения металла. Кроме того, нагрев с такой скоростью исключает возможность оплавления металла. Скорость нагрева ниже 0,5°С/с требует дополнительных энергетических затрат и снижает производительность процесса. Температура ниже 810°С исключает возможность получения аустенитной структуры, а скорость нагрева более 0,75°С/с способствует этому, за счет получения неравномерных структур из-за значительного перепада температур по сечению заготовки, что приводит к образованию трещин термического характера. Температура выше 900°С требует увеличения скорости нагрева, что еще более усугубляет опасность трещинообразования, а также создает условия для оплавления металла по ребрам заготовок. Обеспечение прогрева заготовок выше 900°С за счет снижения скорости нагрева - тормозит производство и увеличивает затраты на нагрев металла. Скорость нагрева 0,15-0,25°С/с до максимально заданной температуры 1200- 1350°С, с последующей выдержкой 20-40 мин, обеспечивает равномерную температуру и полное растворение карбонитридной фазы и других труднодеформируемых включений по сечению заготовки, исключает перепад температур и оплавления металла. При температуре ниже 1200°С такое полное растворение карбонитридной фазы не обеспечивается, что сопровождается ростом давлений на валки клетей и увеличением износа их калибров. При температуре выше 1350°С возникает опасность оплавления металла, резко увеличивается окисление поверхности с появлением сетки разгара, что, в нередких случаях, сопровождается разрушением заготовок в начальной стадии деформации. Скорость нагрева менее 0,15°С/с снижает производительность процесса и ведет к дополнительным расходам топлива, а увеличение ее более 0,25°С/с ведет к перепаду температур по сечению заготовки и возрастанию опасности перегрева и оплавления металла. При выдержке металла после прогрева менее 20 мин не достигается полный прогрев заготовок и тем самым, растворение труднодеформируемых включений, что отрицательно сказывается на производительности процесса и износе прокатного оборудования, Увеличение времени выдержки более 40 мин нецелесообразно из-за снижения производства и увеличения потерь от угара металла. Снижение температуры в конечной стадии со скоростью 0,10-0,25°С/с до 1000-1050°С не приводит к выделению упрочняющей фазы, так как температурная граница ее выделения находится ниже. Это обеспечивает высокую деформируемость металла и производительность процесса, не увеличивает

износ валков клетей станов, создает условия получения мелкозернистой структуры и повышения механических свойств готового проката, в связи с тем, что процессы рекристаллизации деформированного аустенита

после прокатки приостанав ливаются за счет выделения дисперсных частиц по субграницам аустенита, а условия для его последующей рекристаллизации исключаются температурным интервалом конца прокатки

готового сорта. При скорости охлаждения менее 0,1°С/с снижается производительность процесса из-за увеличения времени прибывания металла в области высоких температур возрастает его угар. Увеличение

скорости более 0,25°С/с приводит к переохлаждению поверхности металла ниже заданных температур и выделению, особенно, на ребрах заготовок карбонитридных фаз, что отрицательно сказывается на деформируемости металла и разбросе механических свойств готового проката. Начинает выделятся труднодеформируемая карбонитрид- ная фаза и при снижении температуры охлаждения ниже 1000°С, что, также, приводит к увеличению износа калибров валков станов и повышению их рабочих давлений. Кроме того, требуемые механические свойства достигаются только после дополнительной термообработки. Увеличение

температуры конца охлаждения выше указанной границы 1050°С исключает возможность получения мелкозернистой структуры, снижает предел текучести, ударная вязкость, относительное удлинение готового проката и другие специальные свойства.

П р и м е р ы. В мартеновском цехе Череповецкого металлургического комбината выбрали плавки валового производства пяти марок сталей 15ГФ, 25Г2С, 35ГС, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2С, на которых (от двух одновременно отлитых слитков) из средней части на одном уровне их высоты для исключения ликвации отобрали заготовки 100x100

и 150x150 мм. Эти заготовки в методических печах сортовых станов 250 и 350, совместно с металлом всей плавки, нагревали по режиму изобретения и по известному способу. Сталь 23X2 Г2Т (заготовка 100x100 мм)

предварительно нагревали до 900°С со скоростью 0,5°С/с, затем до температуры 1350°С со скоростью 0,25°С/с, выдержали при этой температуре 20 мин и охлаждали до 1000°С со скоростью 0,10°С/с, а затем

выдали на прокат. Для контроля температур

нагрева в заготовки 100x100 и 150x150 мм на глубину 2-3 мм, 25-37,5 мм и 50 и 75 мм соответственно зачеканили термопары. Заготовки с термопарами загружались в печь вместе с опытными в начале, середине и конце исследуемого пакета.

Примеры выполнения изобретения и известного способа приведены в табл. 1, а полученные механические свойства - в табл.2.

Прочность и текучесть определяли по ГОСТ 5781-82, ударную вязкость по ГОСТ 9454-78, а величину зерна по ГОСТ 5639-82.

Как видно из полученных данных, предлагаемый способ нагрева заготовок под прокатку в сравнении с известным обеспечивает большее измельчение зерен, более высокую прочность, пластичность, ударную

вязкость при высокой производительности процесса.

Формула изобретения Способ нагрева заготовок под прокатку,

преимущественно сортовых, включающий нагрев до заданной температуры и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения производительно- сти процесса и улучшения механических свойств проката за счет измельчения зерна, нагрев ведут сначала со скоростью 0,5- 0,75°С/с до 810-900°С, затем со скоростью 0,15-0,25°С/с до 1200-1350°С и выдержи- вают при данной температуре в течение 20- 40 мин, а последующее охлаждение осуществляют до 1000-1050°С со скоростью 0,10-0,25°С/с.

Таблица 1

Сущность изобретения: заготовку сначала нагревают со скоростью 0,5-0,75°С/с до 810-900°С, затем со скоростью 0,15- 0,25°С/с до 1200-1350°С и выдерживают при данной температуре в течение 20-40 мин. После выдержки заготовку охлаждают со скоростью 0,10-0,25°С/с до 100-1050°С и выдают на прокат. 2 табл.

Предла- 1 гаемый

10

18

25

32

Таблица 2

79 65 56 82 78

75 63 9 72 76

6k 58 45 72 76

58 50 А6 66 65

Продолжение табл.2