Способ термической обработки фасонных профилей проката Советский патент 1982 года по МПК C21D1/02 C21D8/00 

Изобретение ОТНОСИТСЯ к черной метоошуррии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при термической обработке и ускоренном охлаждении сложных профилей проката, в частности швеллеров и балокI. Известен способ одинарной термической обработки (прерванного охлаждени ||. сложных фасонных профилей, характеризующихся значительной разнотолпиниостью элементов, предусматрив &стнй с целью обеспечения равноМерных свойств по периметру сечения, дифференцированное охлаждение тонких и массивных элементов (участков) проката, для обеспечения этой цели при прерванной закалке проката перед охпажпеня&л всего профиля проводят направленное охлг1ждение массивных элеMefiTOB (участков) профиля tH или подогрев тонких элементов 2. Однако из-за невозможности локализацйи принудительного охлаждения массивных элементов при их направленном охлаждении имеет место неорганизо&анный теплосъем с тонких элементов, что не позволяет обеспечить однородность структуры и равномерность свойств.по пеоиметру сечения сложных

фасонных профилей. Подогрев же тонких элементов перед прерванным охлаждением всего профиля также не обеспечивает однородность структуры и равномерность свойств по периметру сечения проката из-за повышения скорости охлаждения тонких-элементов (участков) с более высокой температурой .

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления угловых термических упрочненных профилей проката, включаю1цего Предварительное ус15коренное охл 1ждение массивных элементов (вершины) с температур конца прокатки до 750-500 С, прерванное охлаждение (закалку) всего профиля до 700-950°С и последующее оконча20тельное охлаждение на воздухе.

Известный способ обеспечивает однородность структуры и равномерность свойств такого термччески упрочненного проката, как угловые 25 профил{1 ГЗЗ.

Однако применение:этого способа при прерванной закалке сложных фасонных профилей,характеризующийся значительной разнотолщинностью 30 .элементов. например швеллеров и балок, не обеспечивает равномерность механических свойств по периметру их сечения. Это вызвано неорганизованным охлаждением тонкого элементастенки профиля, происходящим в процессе предварительного направленного 5 Охлаждения массивных элементов-полок профиля из-за трудности обеспечения только направленного теплосъема.

Цель изобретения - повышение ран- 10 номерности свойств фасонных профилей проката.

Поставленная цель достигается тем, что перед прерванной закалкой всего профиля производят охлаждение 15 тонких элементов. При этом их охлаждение следует осуществлять со скоростью 150-300°с/с до среднемассовой температуры УЗО-бОО С.

Предлагаемый способ осуществляет- JQ ся следующим образом.

В линии стана горячий раскат фасон-о ного профиля, характеризующегося значительной разнотолщинностью элементов, например.швеллера, перед прер- 25 ванной закалкой в потоке воды всего профиля подвергают предварительноког охлаждению душем или струями воды направленными на стенку швеллера.Охлаждение такогоэлемента-стенки швеллера осуществляют со скоростью 150300°С/с до среднемассовой температуры 750-бОО С. При этом из-за невозможности обеспечения только направленного теплосъема, естественно происходит некоторое снижение температуры полок 35 швеллера, однако, степень такого неорганизованного охлаждения невелика, что обусловлено повышенной массив ностью этих элементов. Так, при закалке 1явеллера №16, толщина попок 40 которого составляет 8,4 мм, а стенки - 5 М1, продолжительность охлаждения стенки, необходимая для снижения температуры от 1100 до составляет около 0,15 с. За это вре- 45 мя снижение температуры полок, вызванное неорганизованным охлаждением, составляет . Далее проводят закалку всего профиля.

Если после направленного охлаж- JQ дения температура стенки превышает 750°С, то в процессе последующей прерванной закалки, как и при охлаждении стенки до теглпературы ниже в процессе направленного охлаж-ее 1ения, в поверхностных слоях проката имеет место структурное превргидение с образованием мартенсита или продуктов прюмежуточного превращения аустенита, что приводит к снижению пластичности вязкости и хпадостой- ° кости стали.

Ограничение скорости охлаждения тонких сечений сложных фасонных профилей в пределах 150-300°С/с обусловлено следующим. При скорости ох- 65

лаждения тонких элементов фасонных профилей, изготовленных как правило, из малоуглеродистой стали, менее имеет место выделение феррита по границам зерен, что снижает пластичность и вязкость термически обработанной стали. Огслаждение тонких элементов со скоростью выше 300°С/с даже до верхнего интервала температуры (750°с) приводит к превращению аустенита в наружных слоях стенки профиля по промежуточному механизму, что из-за малой продолжительности последующего самоотпуска также ведет к снижению пластич

кости и вязкости СТёШИ.

Пример. Проверку предлагаемого способа термической обработки фасонного проката проводили на стане 450 Западно-Сибирского металлургического завода на швеллере И 16 из стали марки СтЗпс промышленной плавки. В линии стана стенку швеллера направленно охлаждали в спрейерном устройстве до достижения среднемассовой температуры 680-720с со скоростью 200-250 с/с и далее произвдили прерванную закалку всего профиля в потоке воды. Микроструктура по сеченгао швеллера, подвергнутого термической обработке по предлагаемому способу, однородна. Твердость по периметру сечения швеллера составляет 183-92 HRB. При охлаждении этого профиля по известному способу в процессе направленного охлаждения полок от 1100 до 750°С происходит неорганизованное охлаждение участков стенки до 200-300 с. После этого . твердость полок составляет 80-85HRB, а твердость стенки от 28 до 41 HRC.

Использование предлагаемого способа тервдаческой обработки сложных фасонных профилей проката по сравнению с известнш4 способом обеспечивает: получеиие после прерванной закалки однородной микроструктуры и равномерных свойств по периметру сечения фасонного проката, характерзующегося значительной разнотопщинностью элементов; возкюжность организаци в потоке прокатных станов процесса термического упрочнения такого проката с удовлетворительной равномерностью свойств; применение термически упрочненных швеллеров и балок взамен горячекатанных позволяет уменьшить расход проката в металлоконструк хиях на 10-12%, что составляет экономию около 10 руб./т. Тогда эконокгаческий эффект в народном хозяйстве от применения термически упрочненных швеллеров и балок при объеме производства 100 тыс.т. в год составляет около 1 млн.руб. Формула изобретения

1. Способ термической обработки фасонных профилей проката преимущест5 9337366

венно игаеллера , включающийких элементов осуществляют со скопредварит«льное ускоренное охлгикде- ростыо 150-ЗОООс/с до среднемассо- ние отдельных элементов с температу-вой температуры 750-600°С. ры конца прокатки, последующую прерванную закалку всего профиля, и ох-Источники информации, паждение на воздухе, отличаю-S принятые во внимание при экспертизе Ц и и с я тем, что, с целью повыше-1. Авторское свидетельство СССР ния равномерности свойств профилей,№ 219525, кл. В 21 В 1/08, 1966. ускоренному охлаждению подвергают .2. Авторское свидетельство СССР его тонкие элементы.It 736650, кл. С 21 D 1/02, 1977.

2. Способ по rt.l, отличаю-10 3. Авторское свидетельство СССР

ц и и с я тем, что охлаждение тон-W 440426, кл. С 21 D 1/02, 1972.