Способ термоупрочнения арматурных стержней

 

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А (5D4 С 21 D 1 02 1/78

3(Р;О)()".. (": (11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

МИЕ.:.К.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3520230/22-02 (22) 10.12.82 (46) 07.03.86. Бюл. )) 9 (7 1) Днепропетровский металлургический институт (72) И.П.Видишев, Ю.В.Гончаров, В.N.Ëüâoâñêèé, В.И.Видишева и В.В.Киселев (53) 621.771.25.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 730828, кл. С 21 D 1/02, С 21 D 8/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 744038, кл. С 21 D 1/02, С 21 D 1/78, 1977. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМОУПРОЧНЕНИЯ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ преимущественно диаметром 18 мм и больше, включающий аустениэацию заготовки, прокатку, двухстадийное охлаждение до достижения средней по сечению температуры 550-6250С со .скоростью охлаждения на второй стадии 400—

600 град/с и окончательное охлаждение на воздухе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьапения прочностных и пластических свойств арматурных стержней за счет компенсации остаточных напряжений растякения прокатного происхождения, на первой стадии охлаждения проводят местное охлаждение менее обжатых при прокатке участков периметра стержней до температуры на их поверх- Е о ности ниже 500 С, снижая общ ю температуру стержней до 750-800 С, а затем осуществляют общее охлаждение стержней. I 216220

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к ускоренному охлаждению проката в потоке станов горячей прокатки с целью термоупрочнения.

Целью изобретения является повышение прочностных и пластических свойств арматурных стержней за счет компенсации остаточных напряжений растяжения прокатного происхождения.

На фиг. 1 показана схема обжатия овальной заготовки выхоцящей из черновой клети в валках чистовой клети в круг, на фиг,, — эпюра вытяжек, на фиг. 3 — эпюра напряжений прокатного происхождения на фиг. 4 — сечение проката после выхода из чистовой клети; на фиг. 5 — эпюра напряжений термического происхождения при равномерном охлаждении стержня по периметру," на фиг. 6 — суммар-ная энюра напряжений по известному способу на фиг. 7 — схема охлажде- ния сечения стержня по предлагаемому способу на фиг. 8 — эпюра напряжений термического происхождения при охлаждении по предлагаемому способу; на фиг. 9 — результирующая эпюра остаточных напряжений при охлаждении по предлагаемому способу.

Арматурный стержень в попереч-. ном сечении представляет круглый стержень с наклонными ребрами по периметру. В очаге деформации чистовой клети, куда в круглый калибр задается овал из-за неравномерного обжатия по ширине калибра., вытяжки также распределяются неравномерно

По краям калибра (фиг, 1 и 2) вы== тяжки больше, чем в центре калибра (и соответственно получаемого проката) приблизительно в 2 раза. Эта тенденция, как показал анализ калибровок арматурных стержней, cozраняется почти на всех профилеразмерах от У 12 до Р 36. После выхода из калибровки валков за счет жестких концов вытяжки уравниваются, но при этом возникают остаточ= ные напряжения прокатного происхождения.

В наиболее обжатых местах, где наибольшая вытяжка, возникают напряжения сжатия, а в наименее обжатых местах — растягивающие напряжения (фиг. 3).

Б

1б

Зб

Д%

4О

/1

5О

Поязление разноименной схемы остаточных напряжений по разному влияет на устойчивость аустенита.

Сжимающие устойчивость аустенита, а растягиваю» щие — понижают. Это способствует формированию по сечению стержня неоднородной структуры. При термообработке такого стержня сразу после чистовой клети в нем фиксируются остаточные напряжения, при этом растягивающие остаточные напряжения значительно ухудшают прочностные характеристики термоупрочненного проката.

Распределение остаточных термических напряжений при равномерном охлаждении имеет вид, показанный на фиг. 4 и 5. В этом случае рас-! тягивающие напряжения в центральной части (около центра суммируются с

oc".ãàòo÷HûMH растягивающими напряжениями прокатного происхождения, и возникает следующая картина (фиг. 6) суммарных остаточных напряжений, которая неблагоприятно сказывается на механические свойства термоупрочненного проката.

Чтобы компенсировать с помощью термических напряжений растягиваюшие напряжения прокатного происхождения, необходимо охлацить прокат по периметру только в тех местах, где прокат получил наименьшую вытяжку (фиг. 7 н фиг. 3, эти участки показаны с отрезком а ) . В этом случае на поверхности охлаждения возникают термические напряжения, аналогично фиг., 5, только локализованные в областях, ограниченных хордами tn..и и (фиг. 7). Чтобы не сложилось впечатления, что эти термические остаточные напряжения лежат в одной ш.оскости с прокатными остаточными напряжениями (фиг. 2), расположение термических напряжений приведено в диметрии (фиг. 8).

При сложении термических напряжений при неравномерном охлаждении (фиг. 8) с прокатными остаточными напряжениями (фиг. 3), необходимо складывать только напряжения, расположенные в центральной части стержня.

В результате сложения получается следующая картина расположения остаточных напряжений термического и прокатного происхождения (фиг. 9).

Пример . На стане 350 было прокатано несколько сот килограммов

1216220

Режим охлаждения

0,2 1 к гс / мм ь кгс/мм

9,9

93,3

88,3

Известный способ

9,6

94,5

87,4

8,6

2,8

95,4

89,7

8,6

95,1

98,1

88,6 з ч арматурных стержней У 20 из стали

20 ГС с термоупрочнением. На участке термоупрочнения длиной 16-18 м при скорости прокатки 7-8 м/с производили ускоренное охлаждение стержней по известному способу, т. е. о температура снижалась с 1020+20 С о до 450 С при равномерном охлаждении по периметру в две стадии. Установку располагали после клети, обеспечивая таким образом последеформационную выдержку 1,8-2,1 с. Затем проводили ускоренное охлаждение о нескольким режимам с неравномерным охлаждением частей периметра арматурных стержней. Общая длина спрейерного участка охлаждения (неравномерного) составляла 8 м, а участка охлаждения в камерах проходного типа (равномерного) 10 м. Интенсивность охлаждения на спрейерном участке охлаждения и в камерах проходного типа изменяли расходом охлаждающей воды и количеством включаемых в работу спрейеров, Установили несколько режимов неравномерного охлаждения на спрейерном участке охлаждения. После неравномерного охлаждения средняя температупа арматурных стержней составляла 900 С (1 режим охлаждения).

Температуру измеряли до 800 С оптическим пирометром, а в интервале температур 800-600 С и 600-400 С пирометром ОПИР-50 после участка охлаждения на расстоянии 15 м. После неравномерного охлаждения средо няя температура составляла 820-850 С (II режим охлаждения), III. режим—

750-780 С, IV режим — 700-750 С.

Расход воды для охлаждения по каждому режиму на спрейерном участке составил соответственно 100, 140, 158 и 165 м /ч при температуо ре охлаждающей воды 14 С. Затем совместно со спрейерным устройством подали воду в камеру охлаждения проходного типа с расходом, чтобы после участка охлаждения темпера10 тура арматурных стержней составила

400-450 С.

При расходах охлаждающей воды на спрейерных участках охлаждения по 1 — IV режимах расходы в камерах охлаждения проходйого типа для досо тижения температуры 450 С составляли 220, 190, 177 и 160 м /ч. Образцы термоупрочненных стержней, охлажденных по известному режиму и по заявленному способу, исследовали на механические свойства на разрывной машине. Результаты механических испытаний приведены в таблице.

Анализ результатов испытаний показывает, что механические свойства арматурных стержней, термоупрочненных по известному способу, самые низкие. Механические свойства арматурных стержней, термоупрочненных по f режиму, ниже требований

ГОСТа 10884-81 для класса AT-V, а пс II и ТЪ режимам в целом соответствуют требованиям ГОСТа 10884-8f, но имеются выпады либо по прочностным, либо по пластическим свойствам.

Наилучшее сочетание прочностных и пластических свойств получено при охлаждении арматурных стержней по III режиму охлаждения.

Механические свойства

Механические свойства

"s кгс /мм

3,7 (Ж

92,5

100,2

9,9

1 1,1

88,0

95,1

11,0

15,4

89,6

106,2

107,6

3,2

96,1

18,1

3,4

91,3

ii0,5

13,8

97 5

3,4

15,2

16,4

17,3

16,8

7,6

5,6

3,1

109,8

6 5

2,8

108,6

4,2

115,2

113,4

112,б

115,3

108,3 !

07.5

105,i

120,2

119,6

122,5

125,6

112,1

116,7

120,5

115,8

Продолжение таблицы

1216220

Empt Жы а>из, 7

Составитель В.Китайский

Редактор P.Öèöèêà Техред А.Бабинец Корректор А.Зимокосов

Заказ 963/ЗО Тирах 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал mIII "Патент", r. ухгород, ул. Проектная, 4