Способ изготовления термически упрочненного проката из низкоуглеродистой и низколегированной стали Советский патент 1993 года по МПК C21D1/02 C21D8/06 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам термической обработки проката, преимущественно термического упрочнения арматурных стержней мелких и средних профилей сортовой стали в линии непрерывных станов.

Известен способ изготовления термически упрочненного проката, включающий нагрев заготовки, горячую прокатку, охлаждение по выходу из последней клети стана до среднемассовой температуры 880- 740°С и порезку на мерные длины, а после порезки мерные длины охлаждают до 700- 350°С.

Недостатком этого способа является по- вышенная неоднородность механических свойств по длине проката при производстве упрочненных стержней, обусловленная их разгоном после порезки на летучих ножницах, а также неудовлетворительная свариваемость ввиду применения однократного охлаждения в интервале температур, обуславливающего превращение аустенита в мартенсит с последующим самоотпуском. Кроме того, при производстве проката большого сечения, например арматурной стали среднего сорта за счет большей продолжительности охлаждения на второй ступени увеличивается разброс механических свойств. Например, головная часть раскатов имеет прочность 1100 Н/мм2 (класс Ат- IV). Данная . промышленная партия будет реализована по низшему классу, т.е. имеет место снижение классности. А это в свою очередь приводит к нерациональному снижению использования металла и повышению расхода легирующих материалов на его производство.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ из- готовления термически упрочненного проката, включающий нагрев заготовки, горячую прокатку, двухступенчатое прерыван- ное охлаждение со скоростью выше критической.после выхода проката из последней клети стана и. порезку на мерные длины в промежутки между ступенями. При этом охлаждение после окончания прокатки начинается через 0,1-0,15 с и ведут его до достижения среднемассовой температуры. 730-550°С, затем прокат подвергают порез-5

Ё

VJ

СО

о

ел

ке и не позднее 0,1-0,3 с после порезки осуществляют повторное охлаждение,

Данный способ, существенно повышая качество готового проката путем увеличения однородности свойств по длине раска- тов, не обеспечивает формирования структуры и свойств упрочненного проката с гарантированной свариваемостью из-за отсутствия регламентированного темпёра- турно-временного интервала процесса уп- рочнения. При осуществлении указанного способа формирование конечных свойств будет обусловлено в основном тол ько химическим составом проката,

Цель изобретения - предотвращение разупрочнения при сварке термически уп- рочненного проката из малоуглеродистой и низколегированной стали.

Поставленная цель достигается тем, что по способу изготовления термически упроч- немного проката, включающему нагрев заготовки, горячую прокатку, двухступенчатое прерыванное охлаждение со скоростью выше критической после выхода проката из последней клети стана и порезку на мерные длины в промежутке между этими ступенями, охлаждение на первой ступени в едут до достижения среднемассовой температуры 700-580°С, после чего осуществляют выдержку на воздухе в течение 0,5-2,5 с и повтор- но охлаждают до среднемассовой температуры 600-480°С.

При осуществлении первой стадии охлаждения через 0,1-0,15 с после окончания прокатки и повторного охлаждения через 0,1-0,3 с после порезки достигается увеличение однородности свойств по длине раскатов, что также благоприятно влияет на свариваемость упрочненного проката.

Таким образом, по сравнению с прото- типом предлагаемое техническое решение обладает следующими отличительными признаками. Охлаждение проката на первой ступени ведут до достижения средне- массовой температуры 700-580°С, после чего осуществляют выдержку в течение 0,5- 0,25 с при которой прокат подвергают порезке и повторно охлаждают до 600-480°С.

По всем отличительным признакам был проведен поиск научно-технических и па- тентных источников по основным и смежным индексам МКИ.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при изготовлениитермическиупрочненного проката путем регламентирования температурно- временных параметров процесса упрочнения удается сформировать в готовом изделии структуру стойкую против воздействия термического цикла сварки, т.е; обеспечить его свариваемость,

При необходимости обеспечения свариваемости охлаждение на первой ступени прекращают при достижении 700-580°С, по- ,сле чего осуществляют выдержку в течение 0,5-2,5 с для обеспечения самоотпуска и выравнивания температуры по сечению, порезку и последующее охлаждение на второй стадии до температуры 600-480°С. Температура окончания охлаждения 700-580°С на первой стадии и 600-480°С на второй стадии выбрана из необходимости формирования структурного состояния по сечению раскатов, исключающего возможность существенного разупрочнения металла при сварке. Окончание охлаждения выше 700°С не обеспечивает структуры закалки в поверхностном слое, а ниже 580°С ограничивает количество тепла во внутренних слоях, необходимое для разогрева поверхности.

Повторное охлаждение до температуры выше 600°С не приводит к увеличению прочностных свойств, ниже 480°С создает структуру закалки во внутренних слоях и не обеспечивает требуемой температуры самоотпуска. Выдержка менее 0,5 с недостаточна для обогрева, более 2,5 с приводит к распаду аустенита в центральной зоне стержня до начала повторного охлаждения.

Таким образом, все отличительные признаки позволяют предотвратить разупрочнение при сварке термически упрочненного проката, т.е. обеспечить его свариваемость.

Опытно-промышленное опробование способа проводили на станах 250-4 и 250-5 комбината Криворожсталь при производстве термически упрочненной низколегированной и углеродистой арматурной стали.

Прим е.р ы.

1, Выпуск термически упрочненных арматурных стержней N 10 и 14 из стали марки 20 ГС осуществляли при постоянных параметрах процесса нагрева и прокатки заготовки согласно существующим инструкциям. По выходу из чистовой линии стана прокат охлаждали движущимися потоками воды при избыточном статическом давлении в устройствах проводкового типа до температуры 650-580°С, причем охлаждение начинали через 0,15 с после окончания деформ ации (см. таблицу). После охлаждения на первой ступени проводили порезку и через различные промежутки времени повторно охлаждали в устройствах до температуры 550-480°С с последующим остыванием на воздухе.

Это позволило получить высокопрочную свариваемую арматурныю сталь класса Ат-1Уи класса Ат-V согласно ГОСТ 10884-81.

2. Термическое упрочнение арматурных стержней № 18 из стали Ст.Бпс осуществляли по той же технологической схеме. Охлаждение на первой ступени начинали спустя 0,1 с после окончания деформации и заканчивали при температуре 700-650°С, после паузы в 1,0-2,5 с осуществляли порезку и повторное охлаждение до температуры 600- 550°С через 0.3 с после порезки. Получен- ныемеханические свойства, представленные в таблице, свидетельствуют о получении свариваемой арматуры класса Ат-111 из рядовой углеродистой стали марки Ст. 5пс. Как следует из таблицы, свариваемость упрочненной низколегированной и углеродистой стали обусловливается регламентацией температуры раската после охлаждения на первой и второй ступенях охлаждения, а также паузой для отогрева упрочненного поверхностного слоя между ступенями охлаждения.

Использование предлагаемого способа изготовления термически упрочненного

проката обеспечит, по сравнению с известным способом, получение высокопрочного проката, в частности арматурной стали класса Ат-Н Ат-V с гарантируемой свариваемостью.

Формула изобретения Способ изготовления термически упрочненного проката из низкоуглеродистой и низколегированной стали, включающий на0 грев заготовки, горячую прокатку, охлаждение со скоростью больше критической до заданной температуры через 0,1-0.15 с после выхода проката из последней клети стана, порезку на мерные длины и повторное

5 охлаждение со скоростью больше критической через 0,1-0,3 с после порезки, отличающийся тем, что, с целью улучшения свариваемости проката, охлаждение после горячей прокатки ведут до достижения

0 среднемассовой температуры 700-580°С, затем выдерживают на воздухе в течение 0,5-2,5 с, а повторное охлаждение проводят до 600-480°С.

Сущность изобретения: заготовку нагревают до температур аустенитизации, прокатывают и охлаждают со скоростью больше критической через 0,1-0,15 с после выхода из последней клети стана сначала до достижения среднемассовой температуры 700-580°С, при которой ее выдерживают на воздухе в течение 0,5-2.5 с. Прокат разрезают на мерные длины и через 0,1-0,3 с после порезки повторно охлаждают со скоростью больше критической до 600-480°С. 1 табл.

знаменатель -для сварных соединений.

Ti - среднемассовая температура стержня после охлаждения на 1 стадии.

Пауза - время выдержки (отогрева) между концом охлаждения на 1 стадии и началом охлаждения на 2 стадии;

2 - среднемассовая температура стержня после охлаждения на 2 стадии.

Примеры 1 и 6 - по прототипу.