Способ термообработки горячекатаной углеродистой стали для холодной высадки

 

Изобретение относится к черной металлургии и может использоваться при горячей прокатке. Цель изобретения - повышение деформируемости в холодном состоянии. Сталь для холодной высадки со средним содержанием углерода 0,203% пб сле горячей прокатки и охлаждения до 105°С нагревают со скоростью не менее 25 град/с до 798°С, окончательное охлаждение выполняют на воздухе..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК М. » 1717б45 А1 (ы)5 С 21 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 2 (21) 4788690/02 (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ГОРЯЧЕ(22) 05.02.90 КАТАНОЙ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ (46).07.03.92. Бюл, N. 9 (57) Изобретение относится к черной метал(71) Магнитогорский металлургический:ком- - . лургий и может использоваться при горячей бинат им. В.И.Ленина . .: прокатке. Цель изобретения — повышение (72) В.Н.Урцев, В.А.Масленников, В.Г.Анти- : деформируемости в холодном состоянии. панов, Е,А.Крупский, В.П.Губчевский;:.. Сталь для холодной высадки со средним соА.П.Морозов, Ф.В.Капцан и А.Г.Аверченко; держанием углерода 0,20Д;5 после горячей (53) 621.785.79(088.8) ...:: - прокатки и охлаждения до 105 С нагревают (56) Патент ФраВции N 2469460;::. -.со скоростью не менее 25 град/с до 798 С, кл. С 21 D 1/26,1/34, 1981... - . окончательное охлаждение выполняют на

Полухин П.И. и др. Прокатное производ.. воздухе. ство, — M,: Металлургия, 1982; с.333 — 340. ".

Патент США М 3711338, кл. С 21 0 7/14, 1973.

Недостатком способа является невоз-, ф можность улучшения механических свойств проката.

Известен также способ термомеханической обработки проката из конструкционных сталей, в котором с целью повышения прочности горячую деформацию в последних проходах при прокате осуществляют с Q, убывающими обжатиями при определенной, р скорости деформации, а охлаждение прока-, ц та осуществляют также до определенных температур.

Недостаткомэтогоспосооаявляетсяне- м » возможность улучшения с его помощью основного показателя стали для холодной высадки- степени осадки в холодном состоянии без появления трещин.

Наиболее близким к предлагаемому является способ охлаждения и сфероидиаации структуры стального прутка; Способ включает охлаждение после прокатки, наИзобретение относится к термообработке горячекатаной сортовой стали и может быть использовано при производстве ! углеродистой стали для холодной высадки;

Сортовой горячекатаный прокат (круг, квадрат, полосы и т,п.), производимый на специальных станах, часто подвергают различной термической обработке .с целъю улучшения его механических свойств. Под-. вергают термообработке и углеродистую сталь, предназначенную для последующей холодной высадки.

Известен способ термообработки (индукционной закалки) железнодорожныгх рельсов, при котором для уменьшения оста-. точных напряжений в прокате применяют принудительный изгиб полос в процесСе за-. калки в сторону, обратную остаточной кривизне рельсов.

1717645 грев и окончательное охлаждение на воздухе и. характеризуется тем, что охлаждение после прокатки ведут в интервале температур превращения для торможения роста малых аустенитных зерен, а выдержку — до тех пор, пока цементит не коалесцирует в сферические частицы.

Недостатком известного способа является невозможность повышения степени деформируемости углеродистой стали, предназначенной для холодной высадки.

Целью изобретения является повышение деформируемости в холодном состоянии углеродистой стали для холодной высадки.

Указанная цель достигается тем, что охлаждение после прокатки выполняют до

832 температуры Т 5, нагрев оТ этОЙ

1+С температуры ведут со скоростью не менее

25 град/с до температуры, находящейся в интервале T> — Т, à Т1 и Tz определяют из выражений

Т =(925 — 354 С) С;.Tz=-(1017 — 303С) С, где С вЂ” величина среднего относительного содержания углерода в стали, Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Важной механической характеристикой углеродистой стали для холодной высадки является ее способность выдерживать осадку в холодном состоянии без появления трещин Горячекатаная сталь должна выдерживать осадкудо 1/2 ее первоначальной высоты. Чем меньше величина отношений

h/K (h — высота образца после осадки, Н— начальная высота), тем выше пластические свойства стали, Например, h/Í = 0,25 устанавливается известным стандартом только для дополнительно термообработанной стали, имеющей соответственно большую стоимость.

Сущность способа заключается в переходе при нагреве металла выше критических точек фазовых преращений (Асз) и в образовании в результате этого "скачка" наиболее благоприятной микроструктуры — < 110> параллельно направлению прокатки, т.е. вдоль горячекатаных прутков.

Для каждой марки углеродистой стали (от ст.20 до ст.45) существует предельная максимальная температура начала нагрева, определяемая содержанием углерода в металле (Т = 832/1 + С ): при температурах более Т возможно попадание в точку фазовых превращений Асз с соответствующим увеличением трещинообразования при холодной осадке. От содержания углерода в стали зависит также и величина интервала температур окончания нагрева металла; скорость же нагрева инвариантна к количеству углерода в стали, но должна быть не менее V = 25 град/с.

При лабораторных исследованиях за критерий уровня механических свойств круглой углеродистой стали (= 32 мм) принимают способность выдерживать холодную осадку до h/Í = 1/3 без трещинообразования и оптимальными признаны те параметры индукционного нагрева образцов, которые обеспечивают указанный уровень свойств до 100% случаев каждой марки стали.

Величину С в опытах определяют клак среднеарифметическое минимального и максимального допустимого содержания углерода в стали по ГОСТУ.

20 Увеличение температур (при оптимальных Ч и T> — Т ) Т > для ст.20 (С =

832, 1+Сг

=0,205; Т= 798 С) уменьшает количество образцов, выдержавших осадку h/Í = 1/3 до

95-80% (по мере возрастания Т ); для сТ,25 (С = 0,26. Т = 779 С) — до 92-57%; для ст.30 (С = 0,31; Т = 759 С) — до 90-54% для ст.35 (С = 0,36; Т = 737 С) — до 93 — 60%; для ст.40 (С = 0,41; Т = 712 С) — до 90-62%; для ст.45

30 (C = 0 46 Т = 687 C) — до 89-63%. Величины

С определены как среднеарифметическое минимальной и максимальной величин допустимого содержания углерода по стандарту.

Уменьшение скорости индукционного нагрева (при оптимальных Т и T> Tz) до 2425 град/с приводит к тому, что от 7 до 45% образцов выдерживают только осадку с

h/Í =0,5.

Интервал температур Т1 — Т, обеспечивающий 100%-ную холодную осадку до

h/H = 1/3 (при оптимальных Т и V), составляет: ст,20 T> = 852, Т = 955 C ст,25 T> = 833, Т = 938 С ст,30 Т1 = 815, Tz = 923 С ст,35 Т1= 798, Tz = 908 С ст.40 T> = 780, Tz = 893 С ст.45 Т1 = 762, Tz = 878 С, при указанном значении С.

Как снижение величин Т1, так и увеличение Т ведет к уменьшению числа образцов, выдержавших осадку до h/H = 1/3, причем при Т более укаэанных величин — в результате укрупнения зерен микроструктуPbi.

Таким образом, оптимальным следует считать интервал температур: Т1 = 925-354>

-С, Tz = 1017 — ЗОЗС град, 1717645

Составитель В.Антипанов

Техред M.Моргентал Корректор C.×åðHN

Редактор И,дербак

Заказ 854 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитата по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Опытную проверку предлагаемого способа термообработки проводят при прокате круглой углеродистой стали 35XB = 30 мм, С = 0,36) на стане 300. Нагрев прутков после прокатки от Т =. 680-720 С до интервала

800-850 С со скоростью 35-40 град/с (скорость движения металла около 1 м/с) осуществляют с помощью секционного индуктора, установленного за холодильником стана. Вся партия опытного металла (около

350 т) выдерживает осадку в холодном состоянии до h/Í = 1/3 без появления трещин на образцах, а 7 прутков — до h/H = 0,25.

Опыты показывают преимущество предлагаемого способа перед известным: при реализации последнего на стане 300 только 63;5 проката выдерживает осадку до

h/H =1/3 и 3? -до й/Н =0,5. При существующей на стане 300 технологии прокатки (без дополнительного нагрева) 75-85ф> прутков выдерживают осадку до h/Í = 0,5, а остальные — до h/Í = 1/3.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Сортовая углеродистая сталь, предназначенная для последующей холодной высадки, после прокатки и охлаждения до температуры Т 832/(1+ С ) град проходит через нагреватель (например,. индукционный), где подвергается нагреву со скоростью не менее 25 град/с до конечной температуры, лежащей в интервале от Т =.

= 925-354С до Тг = 1017-303С град. Затем прутковая сталь охлаждается, разрезаетея на мерные. длины и отправляется на адьюстаж.

Пример 1, Сталь для холодной -высадки со средним относительным содержанием углерода С = 0,205 после горячей прокатки и охлаждения нагревают от температуры T= 780 С < 832/(1+ С )-798 С со . скоростью 25 град/с до температуры Т1

=925 — 354C = 852 С.

Пример 2. Сталь с С = 0,31 нагревают

5 от температуры Т = 750 С < 832/(1+ С ) =

=759 С со скоростью 30 град/с до Т1 - (Т +

+Т2): 2 = (925 — 354C) + (1017 — ЗОЗС): 2=870 С.

Пример 3. Сталь с С = 0 41 нагревают, 10 от температуры Т = 700 С < 832/(1 + С )- =712 С со скоростью 35 град/с до температуры Тг = 1917-303С = 878 С.

Технико зкономическое преимущество предлагаемого способа перед известным

15 заключается в повышении выхода проката с улучшенными механическими свойствами.

По лабораторным данным использование предлагаемого способа при приозводстве круглой стали для холодной высадки на

20 комбинате позволит увеличить выход проката, выдерживающего осадку без трещинообразования, до 1/3 первоначальной высоты образца) не менее,чем на 35, Формула изобретения

25 Способ термообработки горячекатаной углеродистой стали для холодной высадки, включающий охлаждение после прокатки; нагрев и окончательное охлаждение на воздухе, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

30 повышения деформируемости в, холодном состоянии, охлаждение выполняют до температуры Т 832/(1 + С ), нагрев до этой температуры ведут со скоростью не менее

25 град/с до температуры, находящейся в

35 интервале Т1-Т2, а Т1 и Тг определяют из выражений

Т1 = (925 — 354С) С; Т2 = (1017 — 303 С)0С, где С вЂ” величина среднего относительного содержания углерода в стали.