Способ изготовления термоупрочненного проката

 

Использование: изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано для изготовления высокопрочной арматурной стали. Задача, решаемая изобретением - обеспечение регламентированной пластичности и коррозионной стойкости высокопрочной стали с пределом текучести не менее 1200 н/мм². Для этого в способе изготовления проката, преимущественно для армирования преднапряженного железобетона, включающем горячую прокатку, закалку с двухступенчатым охлаждением при среднемассовой температуре на первой ступени не ниже 850°С и самоотпуск, отогрев поверхности проката перед второй степенью охлаждения осуществляют до 820 - 920°С, а охлаждение на второй ступени ведут до среднемассовой температуры не выше 340°С. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности термомеханической и термической обработке проката, преимущественно для армирования предварительно напряженного железобетона, и может быть использовано на сортовых прокатных станах.

Известен способ термической обработки изделий, включающий нагрев, двухстадийное (ступенчатое) охлаждение, первое из которых ведут со скоростью ниже критической до температур поверхности 750-450^оС, а второе со скоростью выше критической. После чего изделия подвергают отпуску при температурах 300-750^оС (а.с. N 616303, кл. С 21 D 1/78, 1977).

Недостатком способа является невозможность его реализации в линии прокатных станов, поскольку необходимо проведение отделочной операции отпуска. Кроме того, он не обеспечивает при термообработке проката, в частности высокопрочного, из стали бейнитного класса, т.к. уже при охлаждении на воздухе формируются далеко не равновесные структуры.

Известен способ изготовления термически упрочненного проката, включающий горячую прокатку и прерыванную закалку с двухступенчатым охлаждением до среднемассовой температуры 850^оС по первой ступени. 700-350^оС на второй и самоотпуск, причем перед второй ступенью охлаждения осуществляют отогрев поверхности в диапазоне температур 600-800^оС, взятый в качестве прототипа (а.с. N 1379318, кл. С 21 D 1/02, 1986 г).

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в обеспечении регламентированной пластичности и коррози- онной стойкости высокопрочной стали с пределом текучести не менее 1200 н/мм².

Технический результат использования изобретения состоит в формировании на поверхности термомеханически упрочненного проката равновесных структур и мартенситных в центральных участках.

Заявляемый способ включает горячую прокатку, закалку ее со ступенчатым ограждением до среднемассовых температур не ниже 850 на первой ступени и не выше 340 на второй и самоотпуск. Причем отогрев поверхности проката перед второй ступенью осуществляют до температур 820-920^оС.

Предлагаемый способ реализуют так.

По выходу из последней чистовой клети стана охлаждение проката с критическими скоростями производят на первой ступени до достижения среднемассовой температуры не ниже 850^оС осуществляют отогрев поверхности до 820-920^оС, затем следует охлаждение на второй ступени до среднемассовой температуры не выше 340^оС и самоотпуск проката.

Регламентация температуры отогрева поверхности перед второй ступенью охлаждения в диапазоне 820-920^оС определяется следующим.

Ограничение температуры поверхности проката не ниже 820^оС обусловлено тем, что при температурах отогрева ниже 820^оС процесс отогpева поверхностных участков, охлажденных на первой ступени до температуры 200-300^оС и претерпевших мартенситное превращение и их пребывание при этой температуре кратковременным (менее длительности скоростного отпуска) и не устраняют игольчатую структуру определяющую невысокую пластичность и коррозионную стойкость. При отогреве поверхности выше 920^оС отдельные участки поверхности претерпевают обратное превращение и в процессе охлаждения на второй ступени вновь претерпевают мартенситные превращения. В этом случае феррито-мартенситная структура на поверхности проката также приводит к снижению его коррозионной стойкости. Отогрев поверхности проката в диапазоне температур 820-920^оС обеспечивает получение на поверхности проката равновесной ферритной структуры.

Ограничение температуры ограждения на второй ступени не выше 340^оС обусловлено тем, что температура начала мартенситного превращения марок стали применяемых для производства высокопрочной арматуры класса Ат-УП по ГОСТ 10884-81, составляет 360-340^оС. При этих и более высоких температурах аустенит в центральных участках проката претерпевает превращение по промежуточному механизму, а получаемая таким образом бейпитная структура не обеспечивает требуемых прочностных свойств. Наличие мартенситной структуры в глубинных слоях профиля гарантирует обеспечение требуемых стандартом прочностных свойств стали этого класса прочности.

П р и м е р. На мелкосортном стане 250-1. Западно-Сибирского металлургического комбината изготавливали термоупрочненную арматурную сталь класса Ат-УП по ГОСТ 10884 диаметром 14 мм из стали промышленной плавки марки 30ХС2 с содержанием углерода 0,29% марганца 0,9% кремния 1,8% хрома 0,7% Температура конца прокатки составляла 1080-1100^оС. Охлаждение проката производили на промышленной установке со скоростями выше практических. За счет изменения скорости прокатки в чистовой группе клетей, гидравлических параметров охлаждения и схемы работы секций установки, изменяли среднемассовую температуру на первой ступени охлаждения в пределах 960-820^оС температуры отогрева поверхности проката перед второй ступенью 800-950^оС среднемассовую температуру на второй ступени и температуру самоотпуска 300-400^оС.

Механические свойства и коррозионная стойкость высокопрочной арматурной стали, полученной по указанным режимам, приведена в таблице.

Примечание: Механические свойства, нормируемых ГОСТ 10884 для арматурной стали класса Ат-УП должны составлять не менее: G 0,2 1175 н/мм², GB-1420 н/м², δ- 6% Коррозионная стойкость стали этого класса прочности не регламентируется ни отечественными, ни зарубежными стандартами, но европейские фирмы оговаривают коррозионную стойкость арматуры этого класса под напряжением в кипящих нитратах не менее 40 ч. Как следует из данных таблицы, в оговоренном диапазоне температур (820-920^оС) отогрева поверхности проката перед второй ступенью охлаждения свойства высокопрочной стали надежно превышают минимальный уровень, регламентируемый стандартом, и отвечают требованиям норм зарубежных фирм по коррозионной стойкости стали. Снижение температуры отогрева до 800^оС приводит к недопустимому снижению пластичности и коррозионной стойкости стали, а отогрев выше 920^оС (до 950^оС) к снижению коррозионной стойкости.

Повышение среднемассовой температуры на второй ступени охлаждения более оговоренной 340^оС приводит к получению прочностных свойств проката выше браковочных значений стандарта.

Ограничение среднемассовой температуры на первой ступени охлаждения значениями не ниже 850^оС обусловлено, прежде всего необходимостью создания запаса тепла в сердцевине проката, позволяющего за минимальное возможное время обеспечить отогрев до 820^оС глубоко охлажденных (200-300^оС) поверхностных слоев.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность производства высокопрочной термомеханически упрочненной арматурной стали с пределом текучести не менее 1200 н/мм² отвечающей требованиям ГОСТ 10884 классу Ат-УП и иностранных фирм по коррозионной стойкости под напряжением.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОУПРОЧНЕННОГО ПРОКАТА преимущественно для армирования преднапряженного железобетона, включающий горячую прокатку, ступенчатую закалку с охлаждением на первой ступени до среднемассовой температуры 850^oС, отогрев поверхности проката перед второй ступенью и его самоотпуска, отличающийся тем, что отогрев поверхности проката перед второй ступенью охлаждения осуществляют до температур 820 920^oС, а охлаждение на второй степени ведут до температур не выше 340^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1