Способ термического упрочнения проката Советский патент 1993 года по МПК C21D1/02 C21D9/52 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термическому упрочнению проката преимущественно мелких и средних профилей сортовой стали в линии непрерывных станов.

Задачей настоящего изобретения является повышение конструктивной прочности при максимальном выходе годного проката путем исключения немерных длин и сокращения отходов металлопроката.

Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных отличительных признаков: деформацию при смотке осуществляют перед самоотпуском не позднее 0,6 с после охлаждения со скоростью больше критической, причем деформацию изгибом ведут со стрелой прогиба 0,4-0,7 м на базе 0,7-1,5 м, а деформацию кручения с относительным углом скручивания 0,25-0,85 рад/м. При этом эффект достигается при реализации отличительных признаков в совокупности с признаками известного способа, включающего аустенитизацию заготовки, прокатку, охлаждение со скоростью более критической до среднемассовой температуры 560- 660°С, самоотпуск, деформацию изгибом и кручением при смотке.

Сущность способа состоит в том, что при охлаждении со скоростью больше критической до среднемассовой температуры 560-660°С на поверхности готового проката образуется слой мартенсита, количество которого изменяется в пределах 15-40% площади поперечного сечения. Если слой мартенсита занимает менее 15% поперечного сечения (охлаждение до среднемассовой температуры 600°С), то он не оказывает существенного влияния на агрегатную прочность и сочетание свойств проката. Образование мартенсита более чем на 40% поперечного сечения (охлаждение до среднемассовой температуры ниже 560°С) приводит к существенному приросту прочности при утрате пластических свойств материала, т.е. при охлаждении проката со скоростью больше критической до среднемассовой температуры 560-660°С достигается хорошее сочетание прочностных и пластических свойств проката Досл

с

полнительное повышение механических и технологических свойств бунтового проката обеспечивается временем между окончанием охлаждения со скоростью больше критической и операцией деформирования при смотке в бунт, а также параметрами самого процесса деформирования.

Регламентация паузы между окончанием охлаждения со скоростью больше критической и началом деформации при смотке необходима для формирования повышенных механических свойств бунтовой стали. Существенного прироста показателей конструктивной прочности достигали при осуществлении деформации при смотке не позднее 0,6 с после прекращения охлаждения со скоростью больше критической. Это позволяло проводить деформацию закаленного поверхностного слоя и только после этого осуществлять самоотпуск. При увеличении паузы между охлаждением со скоростью больше критической и деформацией при смотке до 0,7 с и более самоотпуск поверхностного слоя происходит до деформации, что снижает прирост прочностных свойств и эффективность самого способа.

Минимальные значения стрелы прогиба (0,4 м) и относительного угла окручивания .(0,25 рад/м) не обеспечивают повышения комплекса свойств продуктов распада деформированного мартенсита после его самоотпуска Ограничение максимального Значения степени деформации (0,7 м и 0,84 рад/м) позволяет избежать недопустимое искажение профиля и разрушение мартенсита.

Пример, Реализацию известного и предлагаемого способов осуществляли на действующей установке для термического упрочнения арматурной стали в потоке мелкосортного и проволочного стёнов комбината Криворожсталь.

Арматурную сталь диаметром 8 мм, содержащую 0,33% углерода, 0,52% марганца и 0,08% кремния, после прокатки с температуры 1130°С охлаждали (прерванная закал- ка со скоростью около 2000°С/с) в прямоточных охлаждающих устройствах различной длины при давлении охлаждающей воды 5.4 МПа и скорости ее потока относительно поверхности проката 22,5 м/с (скорость прокатки составляла 26,7 м/с) в течениеО, 15-0,26с до образования в поверхностном слое мартенсита, относительное количество которого составляло 10 -45% поперечного сечения стержня. После выхода из охлаждающих устройств прокат сматывается в бунт, имеющий наружный диаметр 1350 мм, внутренний диаметр 850 мм и высоту 420 мм. Температура самоотпуска смо- танного в бунт проката составила 550 670°С. Параллельно из стали этого же состава были прокатаны стержни диаметром 8 мм и длиной 80-100 м, которые после

прокатки и охлаждения имели температуру самоотпуска около 560, 610 и 660°С и не подвергались деформации изгибом и кручением, а укладывались на раскатное поле. Результаты испытания контрольных образцов, отобранных из бунтовой и стержневой стали,представлены в таблице.

Как видно из таблицы, деформация кручением и изгибом мартенсита поверхностного слоя позволила повысить на 10-20%

прочностные характеристики проката, при обеспечении технологического свойства арматуры (свариваемости), а также снизить по- тери металла в отходы и уменьшить количество немерных длин. При этом упрочненная углеродистая арматурная сталь обладает свойствами низколегированной стали.

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволит организовать массовое производство упрочненной углеродистой арматурной стали класса Ат- ШС и Ат-IV диаметром 6,..10 мм взамен низколегированной горячекатаной стали класса А-Ш. Такая сталь обладает высоким

комплексом механических свойств, а ее поставка в бунтах позволит снизить потери металлопроката в отходы и уменьшить количество немерных длин.

Формула изобретения

Способ термического упрочнения проката, преимущественно сортового, включающий аустенитизацию заготовки, прокатку, охлаждение со скоростью, большей критической, до среднемассовой температуры 560-660°С, самоотпуск, деформацию изгибом и кручением при смотке, отличающийся тем, что деформацию при смотке осуществляют перед самоотпуском не позднее 0,6 с после охлаждения со скоростью, большей критической, причем деформацию изгибом ведут со стрелой прогиба 0,4-0,7 м на базе 0,7-1,5 м, а деформацию кручением - с относительным углом скручивания 0,250,85 рад/м.

1-3 - режимы по прототипу

удометтсрительн (разрушение крестообразных стыш по основному металлу)- - неудовлетюротсльн (разрушение по смрие)

Сущность изобретения: после горячей прокатки заготовку охлаждают со скоростью больше критической до 560-660°С. Не позднее 0,6 с после охлаждения заготовку сматывают в бунт, деформируя изгибом со стрелой прогиба 0,4-0,7 м на базе 0,7-1,5 м и кручением с относительным углом скручивания 0,25-0,85 рад/м. Температура самоотпуска смотанного в бунт проката составила 550-670°С. 1 табл.