Способ термической обработки с использованием тепла прокатного нагрева

 

Сущность изобретения: с температуры окончания горячей прокатки поверхность стержневой арматуры охлаждают ниже точки Мн на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью V(2.4/0:104 ±15)°С/с, где D - диаметр арматуры , мм, и отогревают до МН+(200-300)°С в течение времени т. определяемого из соотношения (1,3-0,0583D)c г 0,9с. После чего прокат окончательно охлаждают. Использование данного способа позволяет значительно повысить стойкость арматуры к коррозионному растрескиванию под напряжением ..1 табл.„

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 0 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4886776/02 (22) 29.11.90 (46) 15.12.92, Бюл. М 46 (71) Западно-Сибирский металлургический комбинат им. 50-летия Великого Октября (72) С.И.Морозов, А,И,Погорелов, Е.M,Äåмченко, М,В.Никиташев, А.Г,Клепиков,.

M,В.Зезиков, А.А.Маслаков, О.Г.Сидоренко, H Ã.Äåõòåðåíêî, В.Ф.Мальцев и А.А.Бабушкин (73) Западно-Сибирский металлургический комбинат (56) Авторское свидетельство СССР

N 114455664477,, кKiлt, С 21 D1/02,,1939.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке арматурной стали с использованием тейла прокатного нагрева и может быть использовано при производстве высокопрочной стержневой арматуры.

Известны способы термической обработки проката. Например, известен способ термической обработки проката, преимущественно катанки, с использованием тепла прокатного нагрева, включающий циклическое охлаждение до 650-500 С с переохлаждением поверхности на глубине 0,05-0,3 мм, ниже точки М> в процессе каждого цикла, причем, охлаждение при втором и последующих циклах производят при достижении поверхностью проката 650-500 С.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому положительному результату является способ термической обработки проката, преимущественно стержневой арматуры, с использованием тепла прокатного нагрева, Ы„, 1782241 А3 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛА ПРОКАТНО,ГО НАГРЕВА (57) Сущность изобретения: с температуры окончания горячей прокатки поверхность стержневой арматуры охлаждают ниже точки Мн на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью

V=(2.4/D:104 +15) .С/с, где 0 — диаметр арматуры, мм, и отогревают до М +(200-300) С в течение времени t, определяемого из соотношения (1,3-0,0583D)c r 0,9с, После чего прокат окончательно охлаждают. Использование данного способа позволяет значительно повысить стойкость арматуры к коррозионному растрескиванию под напряжением..1 табл. включающий циклическое охлаждение в течение 1-2 с с количеством циклов, равным двум и переохлаждением поверхности на глубине 0,15-0,2 R ниже точки MH в процессе каждого цикла с промежуточным отогревом до M>+(5-20) С и окончательным отогревом поверхности до Мн+(100-250) С и окончательное охлаждение, где R — радиус стерж-невой арматуры, Недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают получение высокопрочной арматуры, имеющей высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Целью настоящего изобретения является повышение стойкости к корроэионному растрескиванию под напряжением стержневой арматуры высокой прочности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе термической обработки стержневой арматуры, включающей переохлаждение поверхности ниже точки Мн с промежуточным отогревом поверхности и

3 1782241 окончательное охлаждение, согласно изобретению, при первом цикле переохлаждение ниже Мн "ведут на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью охлаждения, определяемой из соотношения 5

V=-(2,4/D.10 + 150) С/с промежуточный отогрев поверхности после первого цикла охлаждения ведут в течение времени, минимальную длительность которого определяют из соотношения 10 т=(1,3-0,0583D) с, а максимальная не превышает 0,9 с, при этом температуру йоверхйЬсти поднимают до

Мн+(200-300) С, где D — диаметр стержня;

V — скорость охлаждения, мм/с; т- время, с; М вЂ” температура мартенситного пре-.. вра щения, 20

Пределы технологических параметров заявляемого способа выбраны йсходя йз того, что при глубине первичного йартенсйтного слоя менее 0,3 мм, влияние вторичного слоя настолько велико, что не обеспечива- 25 ется. высокой коррозиойной стойкости под напряжением, При глубине мартенситного слоя выше 0,5 мм, количества тепла, остающегося в сердцевине упрочняемого проката является недостаточным для отогрева по- 30 верЪности, что снйжает коррбзиоййую стой-. кость проката. Для обеспечения равномерной толщины мартенситного слоя на больших диаметрах скорость охлаждения должна быть не более, чем 35

V=(2,4/О 10 +150)о С/с

При скорости охлаждения ниже, чем

V={2,4/D 10 -150)ОС/с за время неоходимое для образованиЯ . мартенситного слоя требуемой толщины из 40 сердцевины стержня будет отнято значительнбе"количество тепла так, что оСтавшегося тепла не хватит на получение структуры высокоотпущенного мартенсита в поверхностном слое, что снижает корро- 45 зионную стойкость проката. Промежуточный отогрев поверхности до температуры ни>ке MH+200 С не обеспечивает необходимую степень отпуска первичного мартенситного слоя нужного для стойкости против 50 коррозионного растрескивания под напряжением, Промежуточный отогрев поверхно-. сти до температур выше MH+300 С нецелесообразен с точки зрения технологичности процесса, дополнительных затрат 55 времени и получения высоких механических свойств. Длительность промежуточного отогрева поверхности не должна превышать 0,9 с, так как при большем времени в сердцевине стержня из переохлажденного аустенита начинается выделение кристаллов избыточного феррита, что отрицательно сказывается на механических свойствах. С другой стороны, при длительности промежуточного отогрева менее (1,3-.0,583D) с степень начавшегося самоотпуска мартенсита не обеспечивает коррозионную стойкость проката.

Пример. В мелкосортном цехе Западно-Сибирского металлургического комбината на мелкосортном стане 250-1 проводили опытно-промышленное опробйвание предлагаемого способа термической обработки стержневой арматуры М 14 из стали 28С промышленной плавки (МН=380 С). Для это-, го заготовки. сечением 80х80 нагревали до температуры 1200+ 20 С, прокатывали на непрерывном мелкосортном стане 250-1 и проводили циклическое охлаждение с переохлаждением поверхности ниже точки Мн в процессе каждого цикла с промежуточным отогревом поверхности. При этом, переохлаждение ниже точки Мн при первом цикле вели на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью охлаждения 1670-1850 С/с, а длительность промежуточного отогрева поверхности составляла 0,5-0,9 с при температуре отогрева

590-670 С, По предлагаемому способу было испытано несколько режимов, предусматривающих изменение параметров толщины мартенситного слоя, скоростей охлаждения. длительности пауз в заявляемом диапазоне их изменений и с выходом за граничные значения. Кроме этого, были проведены испытания прототипа. После осуществления указа нHых режимов по известному способу и прототипу определя-. ли предел прочности, предел текучести и время до разрушения образца при испытании стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Испытания йа стойкость против коррозионного растрескивания под напряжением проводили по методике ускоренных испытаний под напряжением в кипящем нитратном растворе, который служил агрессивной коррозионной средой и состоял из 600 мас.ч. азотнокислого кальция (Са(0з)2), 50 мас,ч. азотнокислого аммония (Н40з) и 350 мас.ч. воды. Температура среды обеспечивалась в пределах 98-100 С с помощью электроконтактного термометра. Испытания проводились на рычажных установках, позволяющих создавать изгиб образцов длиной 500 мм и обеспечивающих постоянный уровень напряжений во времени в пределах 0,3 0,2, Критерием склонности к

1782241

Длительн. первой паузы при ускоренном охлаждении, с

Скорость охлаждения в мартенситном слое при первичном охлаждении, С, с

Температура отогрева поверхности после первой паузы, С 1ример толщина мартенситного слоя при первом цикле охлаждения, мм

Предел прочностибз н/ммз

Предел текучести б, и / мм 2

Время до разрушения образца при испытаниях стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением, ч

1900

54Р

750

950

164

18о.1 . 040

2 0,30

3 . 0,50

4 0,35

5 0,55

Прототип 1,0

0,7

0,5

0 9

0,4

1,0

770

0,15 390

2ООО

1360

1200

11,5 а

Испытания прекращены по достижении 220 ч.

Составитель Т.Бердышевская

Техред М,Моргентал . Корректор С.Пекарь

Редактор

Заказ 4288 Тираж Подписное

ВНИИЛИ 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 корроэионному растрескиванию стали являлось время до разрушения образца.

Полученные результаты испытаний предлагаемого способа в сравнении с прототипом приведены в таблице. 5

Из данной таблицы видно, что при изготовлении термоупрочненной коррозионностойкой арматурной стали предлагаемым способом, стойкость. к коррозйонному. растрескиванию под напряжением выше в 18 10 раз. чем у стали, полученной по известному способу (прототипу), который принят за базовый объект.

Акт промышленных испытаний заявляемого способа прилагается.. 15

Использование предлагаемого способа термической обработки стержневой арматуры позволит по сравнению с прототипом повысить эксплуатационные свойства термически упрочненного проката из низколе- 20 гированных сталей, например 28С. Кроме того, предлагаемый способ позволяет получать высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением на сталях, не содержащих дефицитных и дорогостоящих леги рующих элементов.

Формула изобретения

Способ термической обработки с использованием тепла прокатного нагрева, вкл юча ю щий переохлаждение поверхности ниже точки Мн, отогрев поверхности до заданной температуры и окончательное охлаждение, отличающийся тем. что, с целью повышения стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением, переохлаждение поверхности ведут на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью Ч, определяемую из соотношения

V=(104 150) С/с отогрев поверхности ведут до.MÄ+(200-.

300) C в течение времени т, определяемого из математического выражения (1,3-0,0583D)c t « 0,9с, где 0 — диаметр стержня, мм.