Способ термической обработки проката

 

Использование: термическая обработка сталей бейнитного класса, предназначенных для изготовления высокопрочной арматуры . Сущность изобретения: заготовки с температуры конца прокатки в интервале 800-500°С охлаждают со скоростью 17- 40°С/мин, в интервале 500-350°С - со скоростью 5-16°С/с. При 350-200°С проводят изотермическую выдержку в течение 1-6 ч и охлаждают со скоростью 0,5-3°С/мин. Непосредственно после охлаждения прокат нагрев ают до 230-330°С, выдерживают 2-6 ч и охлаждают. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 D 1/78, 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1502628 (21) 4693879/02 (22) 22,05.89 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Научно-исследовательский институт автотракторных материалов (72) Н.П.Козлов, Г.А.Басов, В.Н.Бочкова, В.И.Бушин, Ю.Н.Алексеев, В.Н.Стариков, Я.И.Минухин и B.È.Ñàðàìóòèí (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1502628, кл. С 21 О 1/02, 1987. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ПРОКАТА

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке сталей бейнитного класса, предназначенных для изготовления высокопрочной арматуры и является усовершенствованием изобретения по авт.св. ¹ 1502628, В основном изобретении описан способ термической обработки проката, применяемый для упрочнения арматурных стержней из стали бейнитного класса. Сущность изобретения заключается в том, что регулируемое охлаждение заготовок из стали бейнитного класса проводят с температуры конца горячей деформации в области температур 800-550 С со скоростью 17 — 40 С/мин, а затем в области формирования.бейнитной структуры при температуре 550 — 350 С со скоростью 5 — 16 С/мин с последующей выдержкой при температуре выше начала мартенситных превращений 350 — 200 С в течение 1 — 6 ч и охлаждение в пакетах со скоростью 0,5 — 3 С/мин. Ы 1731834 А2 (57) Использование: термическая обработка сталей бейнитного класса, предназначенных для изготовления высокопрочной арматуры. Сущность изобретения; заготовки с температуры конца прокатки в интервале

800-500 С охлаждают со скоростью 17—

40 С/мин, в интервале 500 — 350 С вЂ” со скоростью 5 — 16 С/с. При 350 — 200 С проводят изотермическую выдержку в течение 1 — 6 ч и охлаждают со скоростью 0,5-3 С/мин. Непосредственно после охлаждения прокат нагревают до 230-330 С, выдерживают 2 — 6 ч и охлаждают. 1 табл., 1 ил.

Этот способ термической обработки позволяет значительно повысить прочностные и пластические характеристики готового проката, существенно сокращает длительность термической обработки, позволяет снизить загрузку холодильника и повысить производительность работы сортовых прокатных станов. При выплавке сталей в злектропечах с последующим вакуумированием слитка достигоается высокая степень дегазации и, в частности, обезводороживания, что позволяет исключить образование трещин, особенно в стали с бейнитной и мартенситной структурами, отличающимися низкими коэффициентами диффузии водорода и высоким уровнем внутренних напряжений, Недостатком предлагаемого способа термической обработки являются ограниченная область использования — только для металла, выплавляемого в электрометаллургических печах с последующим вакуумиро1731834 ученного из бейнитных сталей, повышение 25 ния. 30

55 ванием. Необходимость производства в больших объемах высокопрочной арматуры стали классов Ч и И для строительной промышленности при выпуске предварительно напряженных строительных конструкций и отребует использования вы со коп роизводительного плавильного оборудования. При этом металл разливается в ковши большой емкости. Дегазация металла в этих устройствах в настоящее время является задачей практически неразрешимой, B результате в заготовках наблюдается избыточное количество водорода, что приводит к ухудшению пластических свойств готовой арматуры резкому ее охрупчиванию, а порой и поломкам прутков под действием собственного веса. Таким образом, данный способ термической обработки не применим при производстве проката из стали бейнитного класса, выплэвляемой в мартеновских печэх, и не подвергнутой специальной адсорбционной обработке, Целью изобретения является снижение трещинообразования проката, полего прочности, пластичности и предела выносливости при совместном воздействии постоянного растягивающего напряжения и ассиметричного циклического напряжеЦель достигается тем, что непосредственно после окончательного охлаждения проката, термообработанного по известному способу осуществляют нагрев проката до

230 — 330 С и выдержку при данной температуре в течение 2 — 6 ч с последующим охлаждением, Предлагаемый способ обеспечивает повышение прочностных и пластических свойств, а также значительно повышает сопротивление циклическим и динамическим нагрузкам, Это является весьма существенным, учитывая условия эксплуатации арматурных стержней в высоконагруженных железобетонных конструкциях в сейсмических районах нашей страны при многократных кратковременных циклических нагрузках, Такие процессы хорошо описываются усталостными кривыми, включающими постоянное растягивающее напряжение и циклические пульсирующие нагрузки.

Специальными исследованиями, выполненными на натурных образцах из периодического профиля с черновой поверхностью на базе 2.10 циклов, на установке цр — 100 б установлен температурный диапазон отпуска. Оптимальной областью температур является интервал 230 — 330 С, 5

На чертеже представлены графики зависимости усталостной долговечности стали 23Х2Г2Т при циклическом нагружении при температурах отпуска; 230 С (кривая 1), 330 С (кривая 2) и после обработки по прототипу (кривая 3).

Низкотемпературный отпуск в заданном диапазоне позволяет практически снять внутренние напряжения в прокате, что делает их безопасными с точки зрения трещинообразования. Для определения степени обезводороживания стали

23Х2Г2Т, термообработанной по предлагаемому способу, проведено исследование изменения содержания водорода в стали по переделам. Предложенный режим обеспечивает обезводороживэние металла до уровня (менее 3 см /100 г), исключающего з опасность последующего образования водородного растрескивэния проката. Низкая газонасыщенность проката гарантирует высокие эксплуатационные характеристики арматурных стержней, надежность строительных конструкций, использующих данную термоупрочненную арматуру.

Пример. Выплавляли сталь 23Х2Г2Т в 600-тонной мартеновской печи, работающей скрап-рудным процессом; с применением кислорода 2000 м /ч для продувки з ванны в период плавления и доводки, С целью обеспечения однородности металла по химическому составу и повышения выхода годного жидкой стали использовали продувку стали в ковше аргоном. Ее вели в течение 15 — 20 мин при давлении Зч-1 атм до получения чистого зеркала поверхности металла.

Нагрев слитков под прокатку составлял

1260+.10 С. Прокатку на блюминге "1250" вели за 9 проходов на блюмсы сечением

380х410 мм, затем после огневой зачистки в потоке непрерывно-заготовочного стана

850/730/530 прокатывали на заготовку квадрат 100 мм. Последние при температуре 425 75 С загружали в неотапливаемые колодцы, где их выдерживали в течение 60—

100 ч. Затем заготовки нагревали до температуры 1200 20 С, прокатывали на стане

"350" на периодические профили 16 — 40 мм.

Регулируемое охлаждение проводили с температуры окончания горячей деформации (в интервале 800 — 550 С со скоростью 17—

40 С/мин, в интервале 500 — 350 С со скоростью 5-16 С/мин) с последующей выдержкой при температуре 350 — 200 С в течение 3 — 6 ч и охлаждением со с. оростью

0,5 — 3,0 С/мин. Готовый прокат подвергали низкотемпературному отпуску в печи на эдьюстаже сортопрокатного цеха при тем1731834 пературе 230-330 С в течение 2 — б ч. Арматурные стержни из стали 23Х2Г2Т, термообработанные по предлагаемой технологии, отвечают требованиям ГОСТа и характеризуются высокими свойствами — не ниже А — V класса.

Прочностные и пластические свойства проката после термической обработки известным и предлагаемым способом представлены в таблице, Предлагаемый способтермической обработки позволяет организовать производство высокопрочной свариваемой арматурной стали среднего сортамента, позволяет применять предварительно напряженные желе .зобетонные изделия в строительстве, что дает не только прямой экономический эфНаличие трещин

Содержание водорода, смз/100 r

Иеханические свойства

Арматурные стержни, термообработанные по способу о.< е

H/ìè2

Известному

984 1174 15,5 2,55 Нет

810 1035 7,0 4,20 Есть

Электропечной выплавки

П28 Б12М в? 8

Иартеновский

Предлагаемому

П2 6„2М18Ig

1415. 10,2

1360 13,8

1135 16,5 2,35

1380 11,5

1340 15,0 2,06

1100 19,0 1,87

1470 12,1

1345 16 5с

1080 21,7 1,33

Нет

1200

«l l

1110

«11»

1180

»l i

1100

«I1»

«l l

950

П р и м е ч а н и е. Условные обозначения:

ll28.- индекс скорости охлаждения 25 с/мин проката в интервале температур 800-550 С; о

Б„ - -"- — в интервале температур 550-350 С; м

1,8

350«200 С

1 индекс скорости 5 ч, продолжительность выдержки при охлаждении проката в холодиль" нике; а

Т - а - продолжительность отпуска; а температура

b отпуска

2 т трао

1 ззо ф т

T,ъ ОО

Т330 т, „

6 т, 8 т, фект, но и позволяет существенно облегчить ряд конструкций. Применение высокопрочной арматуры позволит на 20% снизить расход металла, расширить номенклатуру

5 выпускаемых строительных конструкций.

Формула изобретения

Способ термической обработки проката по авт.св. М 1502628, отличающийся тем, что, с целью снижения трещинообразо10 вания, повышения прочности, пластичности и предела выносливости при совместном воздействии постоянного растягивающего напряжения и асимметричного циклического напряжения, непосредственно после

15 окончательного охлаждения осуществляют нагрев до 230 — 330 С, выдержку при данной температуре в течение 2 — 6 ч и охлаждение.

1731834

«к 1

6 00

2 (0

Р /".

50

Составитель Я. Минухин

Редактор И. Ванюшкина Техред M,Moðãåíòàë Корректор Т. Палий

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

Заказ 1558 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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