Способ противофлокенной обработки проката из углеродистых и легированных марок стали

Изобретение относится к области металлургии. Для более полного и надежного удаления водорода из проката флокеночувствительных марок стали и ускорения процесса удаления водорода способ включает охлаждение проката с температуры конца горячей деформации, изотермическую выдержку в отапливаемых коробах и последующее охлаждение в штабелях на воздухе, при котором охлаждение проката с температуры конца горячей пластической деформации производят до температуры 400-450°С, осуществляют выдержку при этой температуре в течение 1-1,5 часов и нагрев проката в отапливаемых коробах до температуры 600-650°С, изотермическую выдержку при этой температуре в течение 5-10 часов, причем время выдержки определяется в зависимости от флокеночувствительности стали из расчета 3-5 часов на каждые 100 мм сечения проката и последующее охлаждение в штабелях на воздухе до температуры не более 200°С.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам противофлокенной обработке проката из углеродистых и легированных марок стали.

Известно, что главной причиной образования флокенов в прокате является повышенное содержание водорода в стали [1]. Процесс удаления его из деформированного металла состоит из двух стадий:

- выделение его из аустенита - γ-железа, которое происходит тем интенсивнее, чем ниже температура металла (в пределах не ниже 300°С);

- в процессе диффузии, которая протекает тем интенсивнее, чем выше температура металла (в пределах не выше температуры A₁, когда скорость диффузии водорода в α-железе наибольшая).

В связи с этим весьма полезными являются процесс охлаждения металла после деформации до температуры, которая обеспечивает ускоренное выделение водорода из раствора его в γ-железе и последующий нагрев и изотермическая выдержка при температуре, когда скорость диффузии его из металла будет максимальной.

Известен выбранный в качестве прототипа способ противофлокенной обработки проката из легированной стали, заключающийся в изотермической выдержке в нагревательной печи, причем прокат подвергается перекристаллизационному нагреву, отличающийся тем, что загрузку заготовок в печь производят при температуре 650-700°С, в печи заготовки нагревают до температур 830-850°С, выдерживают в течение 8-10 часов и далее охлаждают в штабелях до температуры не выше 200°С [2].

Существенным недостатком этого способа является неэффективное удаление водорода из стали в связи с тем, что в результате перекристаллизации α-железо переходит в γ-железо (аустенит), растворимость водорода в котором значительно выше, а удаление водорода из него протекает из-за недостаточной скорости диффузии намного медленнее. Поэтому при охлаждении с температуры изотермической выдержки 830-850°С, то есть из аустенитной области, возможно выделение водорода в результате γ- α-превращения и образование флокенов.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются более полное и надежное удаление водорода из проката флокеночувствительных марок стали и ускорение процесса удаления водорода.

Для этого предлагается способ противофлокенной обработки проката из углеродистых и легированных марок стали, включающий охлаждение проката с температуры конца горячей деформации, изотермическую выдержку в отапливаемых коробах и последующее охлаждение в штабелях на воздухе, при котором охлаждение проката с температуры конца горячей пластической деформации производят до температуры 400-450°С, осуществляют выдержку при этой температуре в течение 1-1,5 часов и нагрев проката в отапливаемых коробах до температуры 600-650°С, изотермическую выдержку при этой температуре в течение 5-10 часов, причем время выдержки определяется в зависимости от флокеночувствительности стали из расчета 3-5 часов на каждые 100 мм сечения проката и последующее охлаждение в штабелях на воздухе до температуры не более 200°С.

Охлаждение проката с температуры конца горячей деформации до температуры 400-450°С обеспечивает максимальное выделение водорода из стали, так как этому интервалу температур соответствует низкотемпературный пик выделения водорода, выдержка при этой температуре в течение 1-1,5 часов позволяет производить загрузку проката в обогреваемые короба магнитными кранам. Нагрев проката в отапливаемых коробах до температуры 600-650°С, при которой наблюдается максимальная скорость диффузии водорода из металла, и изотермическая выдержка при заданной температуре, определяемая с целью наиболее полного выделения водорода из металла проката в зависимости от флокеночувствительности стали из расчета от 3 до 5 часов на каждые 100 мм проката, и последующее охлаждение в штабелях на воздухе до температуры не выше 200°С обеспечивают надежное удаление водорода из стали.

Заявленный способ противофлокенной обработки проката из углеродистых и легированных марок стали был реализован при производстве стали марок 45, 32Г2, 37Г2С, 40Х, 70Г. Прокатанные в рельсобалочном цехе заготовки охлаждали на воздухе до 400-450°С, в течение 1-1,5 часов загружали магнитным краном в отапливаемые короба (температура в которых составляла 400-450°С), закрывали крышками и нагревали до температуры 600-650°С, в зависимости от флокеночувствительности стали выдерживали при заданной температуре от 5 до 10 часов, после чего заготовки выдавались на участок вырубки и охлаждались в штабелях до требуемых температур (не выше 200°С). После противофлокенной обработки металл заготовок контролировали ультразвуковым методом на наличие флокенов, а также осуществляли отбор проб для контроля флокенов глубоким травлением (со строжкой макротемплетов).

В прокате, обработанном по заявленному способу противофлокенной обработки, флокены не выявлены. По результатам макро- и ультразвукового контроля прокат признан годным.

Заявленный способ позволил повысить качество противофлокенной обработки - случаев забракования по дефектам «флокены» не выявлено.

Источники информации

1. Поволоцкий Д.Я., Морозов А.Н. Водород и флокены в стали. - М.: Металлургия, 1959. - 182 с.

2. А.с. РФ №2258747, МПК С21D 3/06.

Способ противофлокенной обработки проката из углеродистой и легированной сталей, включающий охлаждение проката с температуры конца горячей деформации, нагрев и изотермическую выдержку проката в отапливаемых коробах и последующее охлаждение в штабелях на воздухе до температуры не более 200°С, отличающийся тем, что охлаждение проката с температуры конца горячей пластической деформации производят до температуры 400-450°С, осуществляют выдержку при этой температуре в течение 1-1,5 ч, нагрев проката в отапливаемых коробах ведут до температуры 600-650°С, а изотермическую выдержку при этой температуре - в течение 5-10 ч, причем время выдержки определяют в зависимости от флокеночувствительности стали из расчета 3-5 ч на каждые 100 мм сечения проката.