Способ производства круглых сортовых профилей в бунтах


C21D1/02 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2289632:

Открытое акционерное общество "Северсталь" (RU)

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на сортопрокатных станах при изготовлении арматурной стали и катанки в бунтах. Для повышения выхода годного и механических свойств круглых сортовых профилей проводят многопроходное обжатие заготовок в профиль конечного диаметра с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждают водой среднюю часть профиля, свертывают профиль в витки и транспортируют их на транспортере. Температуру конца прокатки поддерживают равной 990-1100°С, охлаждение средней части профиля ведут со скоростью 10-20°С/с до температуры 740-800°С. Кроме того, концевые участки профиля, не подвергнутые охлаждению водой, дополнительно охлаждают на транспортере от температуры конца прокатки до температуры 400-580°С со средней скоростью 4-8°С/с. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на сортопрокатных станах при изготовлении арматурной углеродистой стали и катанки в бунтах.

Известен способ производства проката из углеродистой стали, включающий получение заготовки из стали с содержанием углерода С=0,1-0,7%, горячую прокатку заготовки и охлаждение, по которому охлаждение осуществляют за два этапа, сначала до t1=935+1050/100°C со скоростью 10-40 град/с, а затем до t2=725+1750/100°С со скоростью 50-120 град/с [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что готовый прокат имеет высокие прочностные характеристики и недостаточную пластичность и вязкость. При этом его производство характеризуется высоким расходным коэффициентом металла.

Известен также способ изготовления проката, согласно которому катанку из стали 70 прокатывают при температуре 900-1100°С, выдерживают в течение 0,45 с, циклически охлаждают водой до 800-950°С, дополнительно выдерживают при этой температуре в течение (10-15)d2 с, где d - диаметр проката, после чего окончательно охлаждают с обдувом воздухом [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что катанка имеет неравномерные механические свойства по длине, в результате чего снижается выход годного.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства круглых сортовых профилей в бунтах, включающий многопроходное обжатие заготовок с регламентированной температурой конца прокатки, свертывание круглого сортового профиля в витки и транспортирование витков на транспортере, причем перед свертыванием среднюю часть профиля охлаждают водой, тогда как концы перед свертыванием не охлаждают. Это необходимо для надежного транспортирования концов круглого сортового профиля через охлаждающее устройство [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что круглые сортовые профили имеют низкие и неравномерные механические свойства по длине. Неохлажденные концевые участки профиля, имеющие недостаточную прочность, вырубают и переводят в брак. Это снижает выход годного.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении выхода годного и механических свойств круглых сортовых профилей.

Для решения поставленной задачи в известном способе производства круглых сортовых профилей в бунтах, включающем многопроходное обжатие заготовок с регламентированной температурой конца прокатки, свертывание круглого сортового профиля в витки и транспортирование витков на транспортере, по которому перед свертыванием среднюю часть профиля охлаждают водой, согласно предложению температуру конца прокатки поддерживают равной 990-1100°С, а охлаждение средних частей профиля ведут со скоростью 10-20°С/с до температуры 740-800°С. Кроме того, концевые участки круглого сортового профиля, не подвергнутые охлаждению водой, дополнительно охлаждают на транспортере от температуры конца прокатки до температуры 400-580°С со средней скоростью 4-8°С/с.

Сущность изобретения состоит в следующем. При температуре конца прокатки 990-1100°С углеродистая сталь находится в однофазном аустенитном состоянии, поэтому принудительное охлаждение средних частей профиля водой до температуры 740-800°С со скоростью 10-20°С/с приводит к формированию структуры зернистого перлита, возникновению значительных термических и фазовых напряжений. При дальнейшем самопроизвольном замедленном охлаждении витков от температуры 740-800°С имеет место релаксация термических и фазовых напряжений, снижение прочностных и повышение пластических свойств до уровня: σв=510 МПа, δ4=20%.

Для надежного транспортирования передние концы круглого сортового профиля до свертывания в витки не охлаждают водой. Концевые участки профиля, не подвергнутые охлаждению водой перед свертыванием в витки, принудительно охлаждают после свертывания в витки от температуры конца прокатки 990-1100°С с меньшей скоростью (4-8°С/с), чем была охлаждена средняя часть профиля (10-20°С/с). Но благодаря тому, что принудительное охлаждение концевых участков ведут до более низкой температуры, равной 400-580°С, сталь после принудительного охлаждения разупрочняется в меньшей степени и прочность концевых участков «подтягивается» до уровня прочности средней части профиля, достигая значения σв=510 МПа при δ4=20%. Таким образом достигается повышение механических свойств круглого сортового профиля, их выравнивание по длине и увеличение выхода годного.

Экспериментально установлено, что при температуре конца прокатки Ткп выше 1100°С прочность круглых сортовых профилей недостаточна. Снижение Ткп ниже 990°С не позволяет сформировать структуру зернистого перлита, что ухудшает пластические и вязкостные свойства.

Увеличение скорости охлаждения водой выше 20°С/с, как и снижение температуры окончания охлаждения водой ниже 740°С, приводит к росту прочности и снижению пластичности в средних частях круглых сортовых профилей, что ухудшает их качество и не позволяет выровнять свойства по длине. Снижение скорости охлаждения водой менее 10°С/с или повышение температуры его окончания выше 800°С снижает прочностные свойства круглых сортовых профилей и выход годного.

Снижение скорости принудительного охлаждения концевых участков круглых сортовых профилей на транспортере ниже 4°С/с или повышение температуры окончания этого охлаждения выше 580°С разупрочняет сталь, не обеспечивает выравнивание свойств по длине круглого сортового профиля. Увеличение скорости принудительного охлаждения более 8°С/с, как и снижение температуры его окончания ниже 400°С, увеличивает прочность концевых участков более, чем прочность средней части круглого сортового профиля. Это снижает выход годных сортовых профилей круглого сечения.

Пример реализации способа.

Заготовку квадратного сечения 100×100 мм из стали марки Ст3сп нагревают до температуры 1280°С и прокатывают на проволочном стане 250 за 17 проходов в круглый арматурный профиль диаметром 8 мм с регламентированной температурой Ткп=1000°C. Передний конец профиля транспортируют через водяной трубчатый холодильник к виткообразователю. Во время движения переднего конца круглого сортового профиля для надежного его прохождения через водяной трубчатый холодильник подачу охлаждающей воды отключают. После образования в виткообразователе первых 3-х витков, веерно укладываемых на транспортер, включают подачу воды в водяной трубчатый холодильник и производят охлаждение средней части круглого арматурного профиля со скоростью Vc=15°C/c до температуры Тс=770°С. В дальнейшем средняя часть профиля охлаждается самопроизвольно на воздухе.

Неохлажденный передний конец профиля, витками уложенный на движущемся транспортере, в процессе движения охлаждают водовоздушной смесью от температуры Ткп=1000°С до температуры Тк=490°С со средней скоростью 6°С/с. Среднюю скорость охлаждения регулируют изменением соотношения воды и воздуха в водовоздушной смеси.

Веерообразно разложенные на транспортере витки круглого арматурного профиля собирают в бунт.

В таблице 1 приведены варианты реализации предложенного способа, а в таблице 2 - показатели их эффективности.

Таблица 1

Режимы производства круглых сортовых профилей
№ п/пТкп, °СVc, °C/cТс, °СVк, °C/cТк, °С
1.98097303390
2.990107404400
3.1000157706490
4.1100208008580
5.1200228109590
6. (прототип)980130660не регл.не регл.
Таблица 2

Свойства и выход годного арматурного профиля из стали Ст3сп в бунтах
№ п/пσв, МПаσт, МПаδ4, %Выход годного Q, %
1.510-570290-3306-1962
2.510-520290-29519-2095
3.5102902099
4.505-510285-29020-2197
5.430-500230-2809-2265
6.510-590290-3505-1362

Из таблиц 1 и 2 следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№4) достигается повышение выхода годного Q и механических свойств круглого сортового профиля (арматуры) в бунтах. При этом одновременно с повышением механических свойств достигается их выравнивание в средней и концевых частях. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) выход годного и механические свойства круглых сортовых профилей в бунтах снижаются. Также более низкие выход годного и механические свойства, в особенности их равномерность, имеют место при реализации способа-прототипа (вариант №6), при котором некондиционные концевые участки полос приходится вырубать.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа состоят в том, что охлаждение витков на транспортере со скоростью 4-8°С в температурном интервале от 990-1100 до 400-580°С позволяет сформировать повышенные механические свойства, причем такие же, как и в средней части круглого сортового профиля, охлажденной водой в трубчатом холодильнике со скоростью 10-20°С/с в температурном интервале от 990-1100 до 740-800°С.

Благодаря этому достигается повышение выхода годного и механических свойств круглых сортовых профилей.

В качестве базового объекта при определении экономической эффективности предложенного способа принят способ-прототип. Использование предложения обеспечит повышение рентабельности производства арматурной стали в бунтах на 12-15%.

Источники информации

1. Патент РФ №2075865, МПК С 21 D 8/04, С 21 D 8/06, 1997 г.

2. Патент РФ №2025502, МПК С 21 D 1/02, С 21 D 8/06, 1994 г.

3. К.Ф.Стародубов и др. Термическое упрочнение проката. М., Металлургия, 1970, с.180-188 - прототип.

1. Способ производства круглых сортовых профилей в бунтах, включающий многопроходное обжатие заготовок с регламентированной температурой конца прокатки, свертывание круглого сортового профиля в витки и транспортирование витков на транспортере, причем перед свертыванием среднюю часть сортового профиля охлаждают водой, отличающийся тем, что температуру конца прокатки поддерживают равной 990-1100°С, а охлаждение средней части ведут со скоростью 10-20°С/с до температуры 740-800°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концевые участки сортового профиля, не подвергнутые охлаждению водой, охлаждают на транспортере от температуры конца прокатки до температуры 400-580°С со средней скоростью 4-8°С/с.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката круглого из среднеуглеродистой хромсодержащей стали повышенной обрабатываемости резанием, используемого для изготовления шаровых пальцев, наконечников тяг и шаровых опор подвески автомобиля, получаемых методом холодной объемной штамповки.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката в прутках, калиброванного круглого, из среднеуглеродистой стали повышенной обрабатываемости резанием, используемого для изготовления штоков амортизаторов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, круглого, используемого для изготовления штоков амортизаторов автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката круглого, из среднеуглеродистой стали повышенной обрабатываемости резанием, используемого для изготовления штоков амортизаторов автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката круглого, в прутках, используемого для изготовления штоков амортизаторов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, для изготовления шаровых пальцев, наконечников тяг и шаровых опор подвески автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката в прутках, калиброванного круглого, из среднеуглеродистой стали повышенной обрабатываемости резанием, используемого для изготовления штоков амортизаторов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката в прутках, калиброванного, круглого, из среднеуглеродистой стали повышенной обрабатываемости резанием, используемой для изготовления штоков амортизаторов автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката круглого, горячекатаного, горячекалиброванного и обточенного из среднелегированной стали повышенной обрабатываемости резанием, используемой для изготовления высоконагруженных шестерен коробки перемены передач автомобиля.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для изготовления упругого подвеса чувствительного элемента динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ).

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к охлаждению рулонов горячекатаных полос. .

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к охлаждению рулонов горячекатаных полос. .

Изобретение относится к области индукционного нагрева тонких плоских изделий в электромагнитном поле, в частности нагрева кромок тонких слябов с толщиной 20-50 мм и полос подката.

Изобретение относится к области металлообработки деталей машин. .

Изобретение относится к области машиностроения при изготовлении изделий северного исполнения и анализа причин пониженной ударной вязкости сварных соединений и их профилактике.

Изобретение относится к энергосберегающим технологиям в теплоэнергетике и может быть использовано преимущественно в металлургии для нагрева или плавки черных и цветных металлов.

Изобретение относится к области электротермического оборудования, а именно к шахтным электрическим печам сопротивления периодического действия для термообработки деталей в контролируемой атмосфере.

Изобретение относится к области термической обработки крупногабаритных изделий типа соединительных деталей трубопроводов или толстостенных труб большого диаметра из малоуглеродистой и низколегированной сталей.

Изобретение относится к области термической обработки крупногабаритных изделий типа соединительных деталей трубопроводов или толстостенных труб большого диаметра из малоуглеродистой и низколегированной сталей.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термической обработки рельсовых накладок, применяемым в верхнем строении железнодорожного пути

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на сортопрокатных станах при изготовлении арматурной стали и катанки в бунтах

Наверх