Способ очистки металлопроката от окалины

 

Использование: изобретение относится к металлургическому производству и предназначено для использования на участке подготовки к волочению метизных цехов. Сущность: образец из стали ШХ 15 диаметром 22 мм, имеющий окалину, нагревают до 1000°С с помощью индуктора и одновременно охлаждают поверхность водой до 400°С. 1 ил„ 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902450/02 (22) 14,01.91 (46) 30.10.92. Бюл, hL 40 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) Л.А, Вакула, С.В, Верчиков, О.А. Чабаненко. В.И. Загребельный, В.О. Костик, Н.П.

Дорофеева, В,К. Волков и А.Г. Кабанец (56) Патент Франции N 11660044772200, кл. В 21 В

45/04, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 957567, кл, С 21 0 1/82, 1975.

Изобретение относится к металлургическому производству и предназначено для использования на участках подготовки к волочению метизных цехов.

Известен способ удаления окалины, в соответствии с которым металлические детали очищают путем нанесения термического удара быстрым созданием градиента температур между окалиной и очищаемой поверхностью, предварительно смоченной водой.

Недостатком описанного аналога является неудовлетворительное качество очистки и вторичное окисление поверхностного слоя металла.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа способ непрерывной очистки стальных полос и листов от окалины, в соответствии с которым полосы и проволоку нагревают в течение 0,25 — 6 с до температуры 680 — 1200 С в слое металла, граничащем с окалиной, после чего охлаждают и меха.и;",вски удаляют окалину.

„„ Ы„„1772176 А1 (я)5 С 21 0 1/82, В 21 B 45/04 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛОПРОКАТА ОТ ОКАЛИНЫ (57) Использование: изобретение относится к металлургическому производству и предназначено для использования на участке подготовки к волочению метизных цехов.

Сущность: образец из стали ШХ 15 диаметром 22 мм; имеющий окалину, нагревают до

1000 С с помощью индуктора и одновременно охлаждают поверхность водой до

400 С. 1 ил., 1 табл, K существенным недостаткам прототипа можно отнести наличие механической (, очистки после нагрева. высокие те ипературы нагрева, приводящие к вторичному окислению поверхности.

Экспериментальные иссл вдова ни я и роцесса очистки проката. проведенные в режимах, регламентированных прототипом. показали низкую эффективность очистки.

При этом эффективность очистки о "обенно снижается при повышении температуры и времени нагрева. Объясняется зто процессом "размягчения" окалины выше тем- 0» ператур 800-900 С, т.е. набл юдается интенсивное развитие пластическо деформации окалины при высоких температурах, юЪ

Целью изобретения является повышение степени очистки металлоп рока«" от окалины.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа.

По предлагаемомуспособу металлопрокат подвергают нагреву при помощи токов высокой частотыдо 1000 — 1200 С и с дновре1772176 менно охлаждают поверхность сплошным потоком воды, не допуская разогрева поверхности выше 400 С, Способ непрерывной очистки металлопроката реализуется, например, с помощью устройства, содержащего раму 1, камеру 2 водяного охлаждения, индуктор 3, водосборник 4, генератор 5, водяной насос 6, ролики 7 и 8 для центровки металлопроката

9.

В процессе работы металлопрокат 9 поступает через ролики 7 в зону нагрева, где происходит разогрев.-металла до 10001200 С индуктором 3 с одновременным охлаждением поверхностного слоя в камере водяного охлаждения 2. Избыток воды и отслоившаяся окалина удаляются через водосборник 4. По выходу из камеры 2 металлопрокат захватывается роликами 8 и выводится из устройства.

При выборе режимов рассматривались процессы термопластической деформации металла и окалины и физические свойства окалины при высоких температурах с последующей экспериментальной проверкой способа, Процесс удаления окалины с поверхности металлопроката основан .на явлении пластической деформации двух материалов, имеющих различные теплофизические свойства и общую границу сопряжений, Этот процесс реализуется в результате поверхностного нагрева металла, имеющего на поверхности окалину, токами высокой частоты.

Как показали лабораторные исследования прокатная окалина на цилиндрических образцах из углеродистой стали до 20-30 мм диаметром состоит преимущественно из наиболее пластической фазы — вюстита (FeQj, температурная деформация которой в интервале температур 20 — 800 С достигает

80% от температурной деформации прилегающего металла. Механические свойства вюстита, определявшиеся вусловиях неизо термического нагружения. свидетельствуют о росте его пластичных свойств от температуры выше 400 С.

Все вышесказанное свидетельствует о достаточно больших механических характеристиках вюстита при повышенных температурах нагрева Вследствие этого нагрев поверхностного слоя токами высокой частоты до температур 1000 — 1200" С приведет к незначительному эффекту, Для повышения эффекта очистки предлагается при помощи непрерывного охлаждения нагреваемой поверхности зафиксировать термопластические свойства вюстита при 400 С, где температурная деформация его незначиВ то же время, при проведении испыта55 ний, в режимах, регламентированных известным способом, степень удаления окалины в отдельных случаях составляла около 20% от первоначального состава, что явно недостаточно. Неэффективность очистки по режиму прототипа возрастает при уменьше10

50 тельна, Это приведет к большим контактным напряжениям и деформациям на границе раздела металл-окалина и, как следствие, обеспечит высокую степень очистки, Во избежание разогрева камеры индукционными токами ее необходимо изготавливать из неметаллических материалов, например: керамики.

Выбор указанных в формуле граничных параметров обусловлен анализом прочностных характеристик фазы, окалины — вюстита в условиях термопластической деформации, Температура нагрева 1000—

1200 С необходима для создания в поверхностном слое металла максимальных сжимающих напряжений. Ограничение на разогрев окалины не выше указанного предела обусловлено тем, что при превышении вышеуказанной температуры наблюдается развитие пластической деформации в слое окалины. Поверхностный нагрев слоя металлопроката, примыкающего к окалине, желательно производить с максимально возможной скоростью, чтобы исключить прогрев более глубинных слоев металла.

В качестве конкретных примеров приведем данные лабораторных исследований, проведенных с использованием установки

ВЧ Г "— - 160 (0,44, с частотой 1= 4000000 Гц), Очистке подвергались цилиндрические образцы диаметром 22 мм из стали ШХ15, имеющие на поверхности прокатную окалину.

Качество очистки поверхности оценивалось визуально при помощи микроскопа

MNM-8 после приготовления металлографических шлифов, Фазовый состав окалины определялся с помощью аппарата ДРОН 3.

Температура нагрева металла контролировалась при помощи хромель-копелевой термопары, зачеканенной в тело образца, Данные всех экспериментов сведены в таблицу, из которой видно, что наибольший эффект наблюдается при использовании предлагаемого способа. При этом 2 — 5% оставшейся окалины представляют собой тонкий (до 5 мкм) слой вюстита, играющего положительную роль при волочении.. В случае недопущения наличия остатков окалины на поверхности металла, удаление этого тонкого слоя вюстита не представляется затруднительн ым, 1772176

Состав оставшейся окалины

Температура нагрева, С

Процентное содержание оставшейся окалины, Условия проведения процесса

Fez0a, FeO, Рег04

FeO, Рез04

Fe0. FeaO4

800

Нагрев в индукторе

Нагрев в индукторе

Нагрев в индукторе и охлаждение водой после индуктора

50-80

40-50

10-20

1000

FeO, Рез04

FeO

20-30

2 — 5

Нагрев в индукторе с поверхностным охлаждением

1200

Fe0

Составитель B.Êîñòèê

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор С.Патрушева

Заказ 3815 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, 1.01 нии диаметра обрабатываемого материала, что связано с увеличением доли вюстита в окалине. Искусственное изменение теплофизических свойств одного из двух компонентов, позвол т наиболее эффективно проводить процесс очистки металлопроката вне зависимости от процентного содержания фаз окалины.

Формула изобретения

Способ очистки металлопроката отокалины, включающий индукционный нагрев слоя металла, примыкающего к окалине, до 10005 1200 С,отличающийся тем,что,сцелью повышения стегани очистки, одновременно с индукционным нагревом металла окалину подвергаютохлаждениюдотемпературы не выше 400ОС.