Способ обработки толстолистовой стали

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии термопластической обработки стали, преимущественно толстолистовой. Целью изобретения является повышение механических свойств за счет измельчения микроструктуры. Способ включает циклическое охлаждение с температуры окончания прокатки, причем количество ok" лаждений как в воде, так и на воздухе определяют из выражения h = 0,04 То •*• 0,03 lio- 35,17, а выдержки в воде и на воздухе из выражений г вода • 1.3 То + 0,99 ho + 26.4 п - 1157*5 сит возя. == 1.28 То +1.02 ho + 24,3 п -1130± 5 с. где То - температура заготовки, ''С; ho - толщина заготовки, мм,' п - количество охлаждений. Циклйрованиё с температуры Агз + (90-130*'С) начинают с охлаждения в воду. В случае естественного охлаждения после прокатки возможен дополнительный подогрев до температуры начала циклирования. 1 з.п.ф^лы, 2 табл,«fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 21 D.1/02 9/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4801612/02 (22) 15.01.90 (46) 30.01.92. Бюл. ЬЬ 4 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И. Калинина (72) М.Е. Смагоринский, Д.И. Ярославский, Г.И. Налча, В.Н. Боцман и О.И. Максюта (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

l4 905298, кл. С 21 0 8/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1379318, кл. С 21 D 1/02, 1988. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии термопластической обработки стали. преимущественно толстолистовой. Целью изобретения является поИзобретение относится к металлургии, а именно к технологии термопластической обработки стали преимущественно толстолистовой.

- Известен способ термопластического упрочнения деталей, согласно которому сначала ведут многократный нагрев поверхности,до температуры на 50-70 С ниже температуры Агз и охлаждение, после чего в последнем цикле нагрева деталь подвергают пластическому деформировэнию в межкритическом интервале температур со степенью деформации 30-50ф, затем осуществляют закалку и высокий отпуск.

Однако этот способ трудоемкий и требу. ет значительных затрат времени и специального нагревательного оборудования.

Кроме того, по этому способу затруднена

„, SU „„1708871 А1 вышение механических свойств эа счет из-. мельчения микроструктуры. Способ включа- . ет циклическое охлаждение с температуры окончания прокатки, причем количество охлаждений как в воде, тзк и на воздухе опре-, деляют иэ выражения h - 0,04 To+ 0,03 Ь035,17, а выдержкй в воде -и нэ воздухе иэ выражений r. водэ 1 3 То+ 0,99 Ьо+ 26.4 и — 11575 с и #soon . 1,28 To+ 1,02 ho+ 243

n - 1130+ 5 с, где To — температура заготовки, С; ho-толщина заготовки, мм; и-количество охлаждений. Циклировзние с температуры Агз + (90-130 6) начинают охлаждения в воду. 8 случае естественног охлаждения после прокатки возможен д полнительный подогрев до температуры н чала циклирования. 1 з.п.ф-лы, 2 табл, / 1 обработка габаритных изделий, в частности толстых листов и плит из-зэ отсутствия в ()р промышленности проходных нагреватель" рр ных печей, интегрированных в одной линии с прокатным оборудованием.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки проката, по которому: . после горячей прокатки заготовку охлаждают до среднемассовой температуры 77085G C, после чего проводят выдержку в течение определенного времени, а затем подвергают циклическому охлаждению с периодом цикла 0;1-0,3 с и скоростью 250500 С до среднемассовой температуры

650-750 С.

Однако этот способ не позволяет существенно измельчить зерно и повысить механические свойства стали. Кроме того, 1708871 способ пригоден только для тонких заготовок (или сечений) и не может быть использован для толстых листов и плит из-за невозможности достижения указанных скоростных параметров цикла на сколь-нибудь 5 значительной глубине толстолистовой заготовки, а именно: скоростей охлаждения

250-500 С за период 0,1-0.3 с, При этом способе невозможно достигать многократных фазовых перекристаллизаций, что сни- 10 жает эффективность обработки.

Цель изобретения — измельчение величины зерна и повышение механических свойств толстопистового металлопроката.

Поставленная цель достигается тем, что 15 согласно способу обработки проката, включающему нагрев, прокатку и циклическое охлаждение. толстолистовую заготовку по окончании прокатки подвергают циклическому охлаждению попеременно в воде и на 20 воздухе, причем количество охлаждений в той и другой среде определяют из выражения п - 0,04 To + 0,03 ho — 35,17, выдержки при охлаждении в воде и на воздухе проводят в течение времени, определяемого из 25 выражений г рхдд = 1,3 Тр + 0 99 Ьр + 26,4 „ — 1157 5 с и т возд - 1.28 То+ 1.02 ho + 24 3

n — 1130+5, где Т вЂ” температура заготовки, С; h - толщина заготовки, мм; и — количество охлаждений. Циклирование начинают 30 с охлаждения в воду с температуры Агз +

+(90-130) С.

Основным приемом достижения цели является инициация многократных полных . и частичных фазовых у перекристал- 35 лизаций, в результате которых эа счет разницы в удельных объемах превращающихся фаз и, как следствие, термонакпепа, образуются и перемещаются дислокации. При этом в каждом цикле появляется дополни- 40 тельное количество мест для зарождения новой фазы, что резко измельчает структуру стали; Это становится возможным благодаря подстуживению заготовки при погружении ее в воду и разогреву за счет тепла 45 аккумулированного во внутренних слоях заготовки в период извлечения ее из охлади тепя и выдержки на воздухе. Эффективный размах термоциклов, равно как, и глубина их проникновения в каждом цикле зависят от теплофизических свойств. металла, тол- 50 щины и температуры заготовки и времени пребывания в воде и на воздухе.

Йачало циклирования (окончание прокатки) на 90-1300С выше Агз является необходимым условием для протекания фазовых 55 превращений при последующем термоциклировании. Начало термоциклирования при температуре ниже Агз + 90 С и выше Агз+

+130 С неэффективно, так как в первом случае в результате падения температуры от цикла к циклу заданное количество термоциклов с фазовой перекристалпизацией получено не будет, а во втором, наоборот, при достижении оптимального количества термоциклов фазовой перекристаплизацией будет охвачена незначительная часть металла. Кроме того, окончание прокатки в области температур выше Агз+ 130 С ведет к собирательной рекристалпизации зерна аустенита, что несомненно снижает эффективность последующих термоциклов.

Количество термоциклов является функцией толщины и температуры заготовки, причем чем больше толщина и температура, тем.и количество термоциклов должно быть больше. Времена выдержек в полуциклах нагрева и, охлаждения являются функцией толщины,.температуры и номера термоцикла. При этом чем больше толщина и температура и ниже индекс термоцикла, тем время выдержки в воде должно быть больше и, наоборот, чем выше индекс термоцикла, тем время выдержки на воздухе в полуцикле нагрева должно быть меньше. Термоциклирование заканчивается тогда, когда среднемассовая температура достигнет

600-630 С. После этого металл охлаждают на воздухе..При этом за время охлаждения происходит самоотпуск.

В случае естественного охлаждения после прокатки возможен дополнительный подогрев до температуры, соответствующей температуре начала циклирования, а именно Агз+ (90-130) С.

Известен процесс нормализации, при котором в результате однократной(уа ) фазовой перекристаллизации происходит измельчение структуры.

В данном случае многократное количество охлаждений и определенное время выдержек (r вод, х возд) в определенных средах приводит к фазовому наклепу (повышенному количеству мест для зарождения новой фазы) и процессам релаксации (в данном случае полигонизации и первичной рекристаллизации), за счет чего и . иэмельчается структура.

Таким образом, многократная фазовая перекристаллизация, происходящая за счет подстуживания в период охлвждения в воде и разогрева за счет внутреннего тепла при последующей выдержке на воздухе и самоотпуск с температуры окончания термоциклирования при охлаждении на воздухе до комнатной температуры приводят к измельчению структуры и повышению механических свойств листовой стали.

1708871

Таблица 1

Пример. Обработку слитков массой

20 т из стали 09Г2С (Агз для- стали 09Г2С770ОС) проводили по предлагаемому и известному способам. Для этого слитки. при обработке по предлагаемому способу нагревали под прокатку и затем прокатыва- 5 ли до толщины 140 мм на прокатном стане

"4500", причем температура окончания прокатки составляла Агз+(90-130 С. После этого листовые заготовки подвергали циклическому охлаЖдению с температуры 10 окончания прокатки путем их погружения в воду и извлечения из воды с выдержкой в воде и нэ воздухе. Ври этом циклическое охлаждение начинали с охлаждения в воду.

Количество охлаждений определяли из вы- 15 ражения: и -0,04 То+ 0,03 h<-35,17, выдержку при охлаждении в воде устанавливали равной: t щр - 1,3 То + 0.99 h< + 26,4 n—

1157+5 с, а на воздухе — r I()3д х - 1,28 T<+

+1,02 ho + 24,3 п — 1130 5 с, где To — 20 температура заготовки, С; ho — толщина заготовки, мм; п — количество охлаждений.

8ремя выдержки при охлаждении в воде и на воздухе листов с температурой окончания прокатки (начала термоциклирования) 25

880 С устанавливали в соответствии с,табл.1.

После последнего термоцикла листы охлаждались естественно на воздухе до комнатной температуры, что вело к сэмоотпуску. 30, Режимы обработки, характеристики структуры и механические свойства приведены в табл. 2.

Аналогичные результаты получены при дополнительном подогреве заготовки до температуры окончания и рокатки То (табл.2) после естественного охлаждения до комнатной температуры 20 С по завершении процесса прокатки;

Предложенный способ обработки стали по сравнению с известным позволяет более, чем в 2 раза измельчить микроструктуру, на 25$ повысить временное сопротивление разрыву, на 50$, условный предел текучести и в 3 раза ударную вязкость при — 60 С.

Формула изобретения

1. Способ обработки толстолис овой стали, включающий нагрев. прокатку и циклическое охлаждение сначала в воде, а затем на воздухе с выдержками, о т я ич а io щ и и ся тем, что,c целью повышения механических свойств за счет измельчения микроструктуры, циклическое охлаждение в воде и на воздухе определяют из выражения h - 0,04 Т + 0,03 h< — 35,17, выдержки в воде и на воздухе проводят в течение времени. соответственно определяемого из выражения г вода - 1.3 То+ 0,99 ho

+ 26,4 и — 115 7+5 с и t возд. 1 28 То+ 1,02

ho+ 24,3 n — 1130й 5 с, где To — температура заготовки, С; ho — толщина заготовки,. мм; и — количество охлаждений.

2. Способ по п.1. о т л и ч à ю шийся тем, что циклирование начинают с охлаждения в воде с температуры Агз+ (90-130) С.

1708871

Таблица 2

Составитель A. Орвшкина ., Редактор - М. Келемеа Техред М,Моргентал Корректор T. Малец

1 !

Заказ 40Ф,. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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