Способ нагрева заготовок под прокатку

 

Сущность изобретения: заготовку сначала нагревают со скоростью 0,5-0,75°С/с до 810-900°С, затем со скоростью 0,15- 0,25°С/с до 1200-1350°С и выдерживают при данной температуре в течение 20-40 мин. После выдержки заготовку охлаждают со скоростью 0,10-0,25°С/с до 100-1050°С и выдают на прокат. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 21 О 1/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

iQ, (р о Щ

3 (21) 4891727/02 (22) 14,12.90 (46) 15.10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) Н.П.Козлов, А.С.Кожевников, Г.А.Басов, Е,А. Быстрова, Ю.В.Луканин и В.А.Федоричев (56) Заявка Японии N 63 — 17642, кл. С 21 D 8/00, 1988.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам нагрева металла под горячую пластическую деформацию.

Известен способ нагрева металла низколегированной стали, наиболее близкий к существу изобретения, взятый за прототип, включающий нагрев металла до 1000—

1250 С и прокатку при температуре Агз и выше, предпочтительно при 900 — 950 С (1).

Основным недостатком этого способа является то, что этот способ может быть применен только при производстве листового проката и не может быть распространнен на сортовой, особенно, легированный, так как снижение температуры начала деформации до 900 — 950 С и ниже ведет к резкому росту твердости металла, приводящая к сложности при прокатке сорта, вызванного увеличением давлений на валки и привода клетей непрерывных сортовых станов, снижению производительности процесса и преждевременному разрушению прокатного оборудования. Кроме того отсутствуют регламентированные скорости нагрева металла, что может привести к браку заготовок в период нагрева. (54) СПОСОБ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК ПОД

ПРОКАТКУ (57) Сущность изобретения: заготовку сначала нагревают со скоростью 0,5-0,75 С/с до 810-900 С, затем со скоростью 0,150,25 С/с до 1200 — 1350 С и выдерживают при данной температуре в течение 20 — 40 мин. После выдержки заготовку охлаждают со скоростью 0,10-0,25 С/с до 100 — 1050 С и выдают на прокат. 2 табл.

Целью изобретения является измельчение аустенитного зерна, повышение прочностных свойств, пластичности и ударной вязкости готового сорта, при высокой производительности процесса.

Указанная цель достигается тем, что в способе нагрева заготовок под прокатку, включающий нагрев до заданной температуры и последующее охлаждение согласно изобретению, нагрев заготовок перед горячей пластической деформацией ведут сначала до температуры 810 — 900 С со скоростью

0,5 — 0,75 С/с, а далее со скоростью 0,15—

0,25 С/с до температуры 1200 — 1350 С и выдерживают при этой температуре 20 — 40 мин, а затем производят охлаждение до температуры 1000-1050 С со скоростью 0,100,25 С/с.

Предварительный подогрев со ско ростью 0,5 — 0,75 С/с до температуры

810 — 900 С диктуется необходимостью получения равномерной аустейитной структуры по всему сечению, что при последующем нагреве до температур 1200 — 1350 С исключает образование термических трещин и обеспечивает условия получения полного растворения карбонитридной фазы и равно1768654 мерной температуры во всем объеме заготовки, устраняются дефекты кристаллического строения металла. Кроме того, нагрев с такой скоростью исключает возможность оплавления металла. Скорость нагрева ниже 0;5 С/с требует дополнительных энергетических затрат и снижает производительность процесса. Температура ниже 810 С исключает возможность получения аустенитной структуры, а скорость нагрева более 0,75 С/с способствует этому, за счет получения неравномерных структур из-за значительного перепада температур по сечению заготовки, что приводит к образованию трещин термического характера.

Температура выше 900 С требует увеличения скорости нагрева, что еще более усугубляет опасность трещинообразования, а также создает условия для оплавления металла по ребрам заготовок. Обеспечение прогрева заготовок выше 900 С за счет снижения скорости нагрева — "тормозит" производство и увеличивает затраты на нагрев металла. Скорость нагрева 0,15 — 0,25 С/с до максимально заданной температуры 1200—

1350 С, с последующей выдержкой 20 — 40 мин, обеспечивает равномерную температуру и полное растворение карбонитридной фазы и других труднодеформируемых включений по сечению заготовки, исключает перепад температур и оплавления металла, При температуре ниже 1200 С такое полное растворение карбонитридной фазы не обеспечивается, что сопровождается ростом давлений на валки клетей и увеличением износа их калибров. При температуре выше

1350 С возникает опасность оплавления металла, резко увеличивается окисление поверхности с появлением сетки разгара, что, в нередких случаях, соп рова>кдается разрушением заготовок в начальной стадии деформации. Скорость нагрева менее

0,15 С/с снижает производительность процесса и ведет к дополнительным расходам топлива, а увеличение ее более 0,25 С/с ведет к перепаду температур по сечению заготовки и возрастанию опасности перегрева и оплавления металла. При выдержке металла после прогрева менее 20 мин не достигается полный прогрев заготовок и тем,самым, растворение труднодеформируемых включений, что отрицательно сказывается на производительности процесса и износе flpoKGTHOco оборудования, Увеличение времени выдержки более 40 мин нецелесообразно из-за снижения производства и увеличения потерь от угара металла. Снижение температуры в конечной стадии со скоростью 0,10 — 0,25 С/с до 1000-1050 С не приводит к выделению упрочняющей фа5

55 зы, так как температурная граница ее выделения находится ниже. Это обеспечивает высокую деформируемость металла и производительность процесса, не увеличивает износ валков клетей станов, создает условия получения мелкозернистой структуры и повышения механических свойств готового проката, в связи с тем, что процессы рекристаллизации деформированного аустенита после прокатки приостанавливаются за счет выделения дисперсных частиц по субграницам аустенита, а условия для его последующей рекристаллизации исключаются температурным интервалом конца прокатки готового сорта. При скорости охлаждения менее 0,1 С/с снижается производительность процесса из-за увеличения времени прибывания металла в области высокихтемператур возрастает его угар. Увеличение скорости более 0,25 С/с приводит к переохлаждению поверхности металла ниже заданных температур и выделению, особенно, на ребрах заготовок карбонитридных фаз, что отрицательно сказывается на деформируемости металла и разбросе механических свойств готового проката. Начинает выделятся труднодеформируемая карбонитридная фаза и при снижении температуры охлаждения ниже 1000 С, что, также, приводит к увеличению износа калибров валков станов и повышению их рабочих давлений.

Кроме того, требуемые механические свойства достигаются только после дополнительной термообработки, Увеличение температуры конца охлаждения выше указанной границы 1050 С исключает возможность получения мелкозернистой структуры, снижает предел текучести, ударная вязкость, относительное удлинение готового проката и другие специальные свойства.

Пример ы. В мартеновском цехе

Череповецкого металлургического комбината выбрали плавки валового производства пяти марок сталей 15ГФ, 25Г2С, 35ГС, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2С, на которых (от двух одновременно отлитых слитков) из средней части на одном уровне их высоты для исключения ликвации.отобрали заготовки 100х100 и 150х150 мм. Эти заготовки в методических печах сортовых станов "250" и "350", совместно с металлом всей плавки, нагревали по режиму изобретения и по известному способу. Сталь 23Х2Г2Т (заготовка 100х100 мм) предварительно нагревали до 900 С со скоростью 0,5 С/с, затем до температуры

1350 С со скоростью 0,25 С/с, выдержали при этой температуре 20 мин и охлаждали до 1000 С со скоростью 0,10 С/с, а затем выдали на прокат. Для контроля температур

1768654 вязкость при высокой производительности процесса.

Формула изобретения

Способ нагрева заготовок под прокатку, преимущественно сортовых, включающий нагрев до заданной температуры и последующее охлаждение, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения производительности процесса и улучшения механических свойств проката за счет измельчения зерна, нагрев ведут сначала со скоростью 0,50,75 С/с до 810-900 С, затем со скоростью

0,15 — 0,25 С/с до 1200 — 1350 С и выдерживают при данной температуре в течение 20—

40 мин, а последующее охлаждение осуществляют до 1000 — 1050 С со скоростью

0,10 — 0,25 С/с.

Таблица !

Затраты на нагрев

1 т пооката, руб/т

Способ

Сечение заготовK II Мм

Сортовой стан, N

Пример

Давления ма валки клетей станов, от наксимальмо допустимых, 2

Зона

Произ вод»тельтоммльная сварочная ность, т/ч

Предав" рительный нагрев,о С

Скорость снмхения температуры

С/с

СнияеСкорость нагрева в предв. период, С/с

Скорость нагрев до заданной теипературы

"С/с

Нагрев ло заданной темперьа туры, С

Вреня нагрева в предварительный период, ни

Время выдерики1 мин

В реня нагре ва до задан ной темпе ратуй ьс реня ниения ем ратуры до,оС ераувы, ин

1280 !

200

0

20 1000

30 1020

40 1050

0,10

0,18

0,25

58

24

54-67

54-63

52-64

15,43

14,83

14,66

14, 79

14,87

15 31

13,50

14,23

14,16

14,90

111,0

111,5

112,0

480,0

480,0

478,5

100х100

2( и

41 150х!50

5 Г

Предла- 250 гаемый

Е!0

0,5

0,6

0,75

36

24

18,25 ,20 ,15

45 °

42

56-65

58-66

57-68

86-92

75-84

900

350

0,5

0,65

0,75

22

1300 !

350

1000,15 ,18 ,25

0,10

0,15

0,25

7 !00х100

65,0

73 0

Кзвест- 250 иый

350 тип) 1000

1250

900

76-88

80-89

9 С 150xl50

10/

1250

370,0

368,0

Таблица 2

ОтносиУдарная Вязкость

IKCV, Н/мм2, при

Ос

Способ

Приме

Лиаметр

Иарка стали

Временное сопротиеление, Н/мм2

Предел текучес ти

Н/ммз

Величина зерна, балл тельное удлине-40

-60

Предла- 1 гаемый

15ГФ

2512С

35rC

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

15ГФ

25Г2с

35ГС

23Х2 Г2Т

22Х2Г2С

3 25

15ГФ

25Г2С

35гс

23Х2Г2Т

22Х2 Г2С

4 32

15ГФ

25Г2С

35ГС

23Х2 Г2Т

22Х2Г2С нагрева в заготовки 100х100 и 150х150 мм на глубину 2 — 3 мм, 25 — 37,5 мм и 50 и 75 мм соответственно зачеканили термопары. Заготовки с термопарами загружались в печь вместе с опытными в начале, середине и конце исследуемого пакета.

Примеры выполнения изобретения и известного способа приведены в табл. 1, а полученные механические свойства — в табл. 2.

Прочность и текучесть определяли по

ГОСТ 5781 — 82, ударную вязкость по ГОСТ

9454 — 78, а величину зерна по ГОСТ 5639-82.

Как видно из полученных данных, предлагаемый способ нагрева заготовок под прокатку в сравнении с известным обеспечивает большее измельчение зерен, более высокую прочность, пластичность, ударную

1280 1 380

679

667

562

649

1z07

1285

505 29 11 98

460 23 10 83

490 2z 9 65

985 16 13 90

1250 15 12 95

490 28 11 95

458 22 9-10 78

485 22 8-9 65

980 15 12-13 88

1236 14,5 11-12 85

480 27 10 78

445 22 9 68

475 20,6 8 59

962 13 8 11 12 88

1236 13,4 10-11 85

482 27 3-10 72

427 21 8-9 58

459 19,5 8 56

952 13,5 10-11 77

1182 13 10 76

79

56

8г

78

63

49

72

76

64

58

7г

76

58

46

66

1768654

Продолжение табл.2

Марка стали

Временное сопротивление, Н/мма

Предел текучес ти, Н/ммз

Ударная вязкость

КС11, Н/мм2, при

Способ Пример

Относительное удлине7!иаметр, мм

Величина зерна, бал

-60

5 36

26

18,5

12,5

11,7

26

18

11,6

l0i9

23,5

8-9

7-8

9«10

8

6-7

8-9

8-9

552

646

647

1167

1228

15ГФ

25Г2С

35ГС

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

6 40

633

640 i120

1200

15 ГФ

25Г2С

35ГС

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

555

Извест- 7 ный (про" тотип) 15ГФ

2.- Г2 С

23Х2Г2

22Х2 Г2Ь

18

14

7

; ч86

1197

8 18

22,6

19,5 !

13,2

12

22,5

19

17,5

11,8

12,5

22

l7

15.

11,3

12,2

21

17

14,5

11,2

8

7

9" 10

8-9

7-8

6-7

-9 а

1 5ГФ

25Г?С

35ГС

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

15ГФ

25 Г2С

35ГС

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

622

639

1103

1012

15 ГФ

25Г2С

35ГС

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

519

576

598

999

1015

10 32

6

8-9.

7-8

6-7

5

7 8

11 36

15ГФ

25Г2С

35ГС

23Х2Г2Т

22Х2Г2С

502

568

972

498, 560

998

12 40

15ГФ

25Г2С

35 ГС

23Х2 Г2Т

22Х2Г2С

6-7

4-5

6-7

6-7

19

16

11

26

16,7

13

10,1

9,5

50

Составитель Н.Козлов

Техред М.Моргентал

Корректор Л.Ливренц

Редактор Л.Павлова

Заказ 3623 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН

Г Т P

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

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

473

452

1138

468

448

88ь

1107

463

, (л

418

897

988

436

406

883

429

ЗЭВ

388

879

918

406

346

391

808

874

402

389

398

333.

372

788

63

53

66

58

49

47

64

57

63

62

59

57

46

37

53

36

56

48

32

52

46

42

62

58

46

39

56

54

56

58

34

53

46

39

32

47

42

36

28

34

28

22 !

37

23

22

28