Способ термической обработки горячекатаных средне- и высокоуглеродистых сталей Советский патент 1980 года по МПК C21D1/78 

1

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к термической обработке горячекатаных средне- и высокоуглеродистых сталей, контролируемых на обезуглероживание, при наличии на их поверхности окислов металла в виде окалины, ржавчины и пр.-, а также может быть использовано при термической обработке изделий в машиностроении .

Известен способ термической обработки горячекатаной инструментальной стали, вк.шочаю1дий операцию предварительного восстановления окислов на поверхности металла при температурах до 670°С с использованием экзогаза И.7Ш азотноводородного газа без добавки эндогаза и карбюризатора ( метана, пропана и др.) l . Этот способ характеризуется повышенной длительностью цикла обработки и повышенным расходом защитного газа ввиду малой восстановительной способности и низкого углеродного потенциала применяемых газов, что предопределяет медленное протекание процессов восстановления окисных пленок и реставрации обезуглероженного слоя.

Известен также способ науглероживающей смягчающей термической обработки горячекатаных подшипниковых и других сталей с применением в качестве защитной атмосферы экзогаза ПСО-09 с добавкой природного газа в количестве от 1/7 до 1/13 объема газовой среды 2.

Способ включает: для подшипниковых и инструментальных сталей типа ШХ9,

10 ШХ15 и ХВГ - непрерывный нагрев до 760°С, вьвдержку при 760°С в течение 4-6 ч, замедленное охлаждение до 650°С с выдержкой при 730°С в течение 4 ч, далее непрерывное охлажде15ние ускоренное), для быстрорежущих сталей типа Р9, Р18 и ЭИ347 - непрерывный нагрев до 730°С в течение 4 ч, затем нагрев до 780-820°С, выдержка 6 ч, замедленное непрерывное охлаждение (10-30°С/ч) до 650°С и

20 пос.педующее ускоренное 50-200 С/ч охлаждение. Природный газ используется в качестве карбюризатора и подается с 650°С для всех марок сталей. Ступенька при на стадии нагре25ва при обработке быстрорежущих сталей применяется для промежуточного выравнивания температуры металла по объему садки, ее продолжительность

30 постоянна. Недостатком этого способа терми.ческой обработки является отсутствие в нем технологической операции восстановления окисных пленок на поверхности проката защитной атмосферой с одновременным удалением из печи продуктов реакции НО и С0„, а также адсорбированной влаги в начгше нагрева при температурах не вызываю1од х обезуглероживание стали. При непрерывном нагреве до 730820° С с: нерегламентируемой скоростью не всегда обеспечивается достаточное снижение содержания водяных паров и двуокиси углерода в газовой среде ,печи, что приводит к обезуглероживанию металла-, В результате этого известный способ не обеспечивает требуемой стабильности и степени реставрации обезуглероженного слоя. Применение известной ступеньки при в начале нагрева не устраняет отмеченной недостаток способа, так как при этой температуре происходит обезуглероживание стали, и, кроме ,того, ее длительность не увязана с параметрами защитной атмосферы. , В известном способе природный га плохо используется для повышения вос становительной способности экзогаза на начальной стадии обработки. Цель изобретения - улучшение каче ства поверхности обработанной стали . Поставленная цель достигается тем, что газ подают с начала обрабо ки при нагреве до 730-860°С, осуществляют вьадержку при .620-700С, которую заканчивают при достижении в печной газовой среде соотношения , равном 0,005-0,15 и количества водяных паров в пределах 2,00,1 г/м (точка росы -10..-40°с}. Выдержка при 620-700 С вводится для осуществления восстановления окислов на поверхности обрабатывае1л го металла и снижения концентрации двуокиси и водяных паров, образуквди ся впечном пространстве при нагрев в условиях/ когда реакции окисления углерода стали за счет кислорода окислов металла СО, и Н„О еще не по лучает заметного развития. Более ранняя подача природного газа способствует ускорению процессов вс5сст новления окалины, ржавчины и других окислов металла и понижения в печи концентрации 0.,, СО,, и благодар конверсии углеводородов, содержащих ся в нем. Предлагаемый способ опробован в промышленных колпаковых газовых печах при структурном отжиге травленного горячекатаного пруткового подката диаметром 15-20 мм из Ст.ШХ15. Масса садки металла - 13-18 т. На метс1лле имеются остатки окалины. ржавчиныи шлам. Глубина обезуглероженного слоя на подкатке до отжига составляет 0,3-0,6 мм. Температурный режим отжига: непрерывный нагрев до 640-700 С, выдержка, далее нагрев до 780-790°С, вьадержка, охлаждение с печью до 710-730С, выдержка, затем охлаждение с печью до , далее охлаждение до 200°С под муфелем. Температура металла к концу первой изотермической вьщержки равна б20-65ОС в отстающей точке. Продолжительность этой выдержки зависит в основном от окисленности металла и находится в пределах 5-8 ч. Общая продолжительность отжига - 48-55 ч, производительность до 300 кг/ч. В качестве защитной атмосферы используют экзогаз ПСО-09 с добавкой природного газа в количестве 7-10%, начиная с момента разжига печи и до окончания охлаждения с печью (до 650°С). Подача газовой смеси производится при открытом выхлопном вентиле с расходом 20-32 . В момент окончания выдержки в начале нагрева при 620-700°С соотношение в отходящем газе находится в пределах от 0,005 до 0,133, а точка росы от -12 до -35°С. Глубина обезуглероженного слоя на прутках после отжига составляет 0,01-0,14 мм. Распределение ее подчиняется нормальному закону с математическим ожиданием 0,07 мм и среднеквадратичным отклонением 0,02 мм. От ожженный металл удовлетворяет всем техническим требованиям на холоднокатаную подшипниковую сталь. Из опытных партий изготовляют 90% калиброванной стали в холоднотянутом виде без дополнительной обточки и шлифовПредлагаемый способ позволяет сни зить на 5-6% расход металла при термической обработке. Формула изобретения Способ термической обработки горячекатаных средне- и высокоуглеродистых сталей в экзогазе или смеси экзотермического или азотноводородного и природного газов/ включающий нагрев до. 730-860°С, вьадержку, охлаждение со скоростью 10-30°С/ч до 600650°С, нагрев до 690-740с и охлаждение со скоростью 50-200С/ч, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества поверхности обработанной стали, газ подают с начала обработки при нагреве до 730-860с, осуществляют выдержку при 620-700С, которую заканчивают при достижении в печной газовой среде соотношения , равном 0,005-0,15 и количеcTsa водяных паров в пределах 2,00,1 г/м (точка росы -10...-40°С). Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Анэин Г.Н. и др. Производство подката из слябов инструментальной стали В2Ф. - Сталь, 1976, № 6, с. 522-524. 2. Потемкин К.Д., Брунзель Ю.М,, Рыбаков П.П. Реставрационное науглероживание стального проката. Сталь, 1971/ 1, с. 63-66.