Способ термической обработки кованых валков из заэвтектоидной стали типа 150хнм

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к термообработке кованых валков из заэвтектоидной стали для станов горячей прокатки. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик кованых валков за счет снижения балла карбидной сетки, получения мелкодисперсной структуры и повышения твердости до 320-360 НВ в рабочем слое валков. Сущность изобретения заключается в том, что в способе термической обработки кованых валков из заэвтектоидной стали типа 150ХНМ, включающем аустенизацию с охлаждением на воздухе и отпуск, поковку трижды нагревают в аустенитной области до температуры 1030-1050С, 820-840С, 910-930С, после каждого нагрева охлаждают на воздухе, дают промежуточную выдержку при 490-510С, а далее проводят отпуск при температуре 530-550С. Предлагаемый режим термообработки поковок из стали типа 150ХНМ состоит из трехкратной нормализации в аустенитной области: первая при температуре выше Аст, вторая - при температуре Ас1, третья - при температуре вблизи Аст и отпуска. 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к термообработке кованых валков из заэвтектоидной стали для станов горячей прокатки.

Известен способ термической обработки легированных заэвтектоидных сталей, включающий многократный нагрев и охлаждение после каждого нагрева на воздухе. Способ направлен на повышение однородности распределения карбидов и уменьшение карбидной сетки (авт. свид. СССР N 1719440, МПК C 21 D 1/78, опубл. 15.03.92). При этом сталь сначала нагревают до температуры Аст+(100-200)С, затем циклируют путем нагрева до температуры (Ас1+50)-Ас1 и охлаждения до температуры ниже Ас1, причем нагрев осуществляют со скоростью 10-50С/с.

Также известен способ термической обработки литых валков из высокоуглеродистых сталей (авт. свид. СССР N 1696520, МПК C 21 D 9/38, опубл. 07.12.91). Данный способ включает двойную нормализацию и последующее охлаждение двумя воздушными потоками, направляемыми на охлаждаемые поверхности с диаметрально противоположных сторон с расстояния от центра отливки, равного 2-4 ее наибольшего габаритного размера, со скоростью 5-10 м/с. Это позволяет получить твердость рабочей поверхности и повышение износостойкости.

Прототипом заявляемого изобретения является способ термической обработки литых валков из заэвтектоидной стали, преимущественно из сталей марок 150ХНМФ и 150Х2НМФ (авт. свид. СССР N 1257108, МПК С 21 D 9/38, опубл. 15.09.86), в котором гомогенизацию ведут при 1080-1120С с выдержкой 4 ч, выдержку при температуре аустенизации 900-940С проводят в течение 6 ч, охлаждение после аустенизации осуществляют со скоростью 150-160С/ч, отпуск ведут при 500-550С в течение 4 ч, а окончательное охлаждение проводят на воздухе.

Способ направлен на сокращение длительности термической обработки при сохранении уровня механических свойств на глубине рабочего слоя литых валков.

Кованые валки имеют свои особенности по сравнению с литыми. После ковки и предварительной термообработки поковки из заэвтектоидной стали типа 150ХНМ наблюдается более крупнозернистая, чем в отливке, структура (зерно до 3 номера по ГОСТ 5639) и сплошная карбидная сетка до 5 балла ГОСТ 8233 по границам зерен.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик кованых валков за счет снижения балла карбидной сетки, получения мелкодисперсной структуры и повышения твердости до 320-360 НВ в рабочем слое валков.

Предлагаемый режим термообработки поковок из стали типа 150ХНМ состоит из трехкратной нормализации в аустенитной области: первая при температуре выше Аст, вторая - при температуре выше Ас1, третья - при температуре вблизи A и отпуска.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе термической обработки кованых валков из заэвтектоидной стали типа 150ХНМ, включающем аустенизацию с охлаждением на воздухе и отпуск, поковку трижды нагревают в аустенитной области до температуры 1030-1050, 820-840, 910-930С, после каждого нагрева охлаждают на воздухе, дают промежуточную выдержку при 490-510С, а далее проводят отпуск при температуре 530-550С.

Аустенизация при температуре 1040С направлена на растворение вторичных и частично первичных (эвтектических) карбидов, а быстрое охлаждение - на фиксацию легирующих элементов в твердом растворе.

Вторая аустенизация при 830С способствует сфероидизации избыточного цементита и цементита перлита. После нее структура состоит из зернистого перлита и глобулярного цементита в теле зерна и по границам зерен. При этом цементитная сетка имеет разорванный вид и соответствует 2 баллу. Однако полученная твердость составляет 290 НВ, что недостаточно для износостойкости рабочего слоя валка.

Во время третьей аустенизации при температуре 920С избыточный цементит частично растворяется, легирующие элементы переходят в твердый раствор. Ускоренное охлаждение на воздухе до 500С фиксирует большую часть легирующих элементов в твердом растворе, тем самым упрочняя матрицу. После третьей аустенизации твердость рабочего слоя повышается и после отпуска 540С соответствует требуемому уровню, а микроструктура состоит из мелкодисперсного пластинчатого перлита и сфероидизированного избыточного цементита.

Пример. Обработке по предлагаемому режиму подвергались поковки валков из стали типа 150ХНМ диаметром 1050 мм, высотой 475 мм. Химический состав материала, мас.%: углерод 1,55; кремний 0,29; марганец 0,63; хром 1; никель 1,13; молибден 0,30; сера 0,005; фосфор 0,014. Поковки нагревались до t=104010C, выдерживались в течение 21 часа, охлаждались на воздухе до 490-500С, выдерживались при 50010С в течение 8 часов для выравнивания температуры по сечению. Затем нагревались до 92010С с выдержкой в течение 23 часов, охлаждались на воздухе до 490-500С с последующей выдержкой при 500±10C в течение 8 часов, нагревались до 92010С с выдержкой в течение 20 часов, охлаждались на воздухе до 490-500C. Далее нагревались до 54010С, выдерживались в течение 12 часов и охлаждались со скоростью не более 20C/ч до температуры 150С, далее - на воздухе.

Во всех случаях нагрев осуществлялся со скоростью не выше 30C/ч.

После термообработки оценивали твердость поковки и микроструктуру в рабочем слое глубиной 50 мм от наружной поверхности. Поковки имели мелкодисперсную структуру, размер зерна которой соответствовал 11 номеру. Карбидная сетка по границам зерен была разорванной и соответствовала 2-3 баллу.

В таблице приведены значения твердости и балла карбидной сетки металла поковок из стали 150ХНМ в предлагаемом режиме и режиме способа, выбранного в качестве прототипа - двойная аустенизация с охлаждением на воздухе до 500С и отпуск.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ за счет дополнительной сфероидизации при 820С позволяет увеличить равномерность распределения избыточного цементита и снизить средний балл карбидной сетки с 5 (до термообработки) до 2-3, тогда как обработка по режиму прототипа (известного способа) снижает балл карбидной сетки только до 4. Кроме того, введение дополнительного нагрева на 820С привело к увеличению твердости металла до 335 НВ по сравнению с твердостью 300 НВ после режима прототипа, что объясняется большей степенью легирования матрицы.

Формула изобретения

Способ термической обработки кованых валков из заэвтектоидной стали типа 150ХНМ, включающий аустенизацию с охлаждением на воздухе и отпуск, отличающийся тем, что поковку трижды нагревают в аустенитной области до температуры 1030-1050С, 820-840С, 910-930С, после каждого нагрева охлаждают на воздухе до 490-500С и дают промежуточную выдержку при 490-510С, а затем проводят отпуск при температуре 530-550С.

NF4A Восстановление действия патента

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.09.2011

Дата публикации: 27.09.2011




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для упрочения рабочих калибров стальных валков сортопрокатного стана

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве валков профилегибочных и трубоформовочных станов
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии производства валков сортовых станов горячей прокатки

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано для термического упрочнения литых трубоформовочных и профилегибочных валков (роликов) из заэвтектоидной хромистой стали
Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано при окончательной термической обработке прокатных валков листовых станов

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при восстановлении прокатных валков станов холодной и горячей прокатки
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано на станах горячей и холодной прокатки для повышения долговечности прокатных валков

Изобретение относится к термической обработке, в частности к агрегатам, предназначенным для термической обработки валков прокатных станов, и элементам конструкции таких агрегатов, и может использоваться в машиностроении

Изобретение относится к области термообработки и может быть использовано для промежуточной или окончательной термической обработки листопрокатных рабочих и опорных валков из хромомолибденованадиевых сталей
Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при изготовлении бандажей составных роликов машины непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к термической обработке, а именно к технологическим процессам поверхностного упрочнения прокатных валков

Изобретение относится к термической обработке, а именно к технологическим процессам поверхностного упрочнения железоуглеродистых сплавов высокоэнергетическими плазменными потоками, и может быть использовано при обработке валков чистовых клетей для прокатки периодических арматурных профилей
Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатному производству, и может использоваться при ремонтах прокатных валков
Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, в частности к производству бандажированных валков холодной и горячей прокатки

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к термообработке кованых бандажей и валков из заэвтектоидной стали типа 150ХНМ для станов горячей прокатки

Изобретение относится к составным валкам, используемым при прокатке. Центробежнолитой составной валок содержит внешний слой, полученный из чугуна, содержащего, мас.%: 2,7-3,5 C, 1,5-2,5 Si, 0,4-1,0 Mn, 3,7-5,1 Ni, 0,8-2,2 Cr, 1,5-4,5 Mo, 2,0-4,5 V и 0,5-2,0 Nb, остальное Fe и неизбежные примеси, причем массовое отношение Nb/V составляет 0,18-0,65, а массовое отношение Mo/V составляет 0,7-2,5, при этом структура чугуна включает в расчете на площадь 15-45% фазы цементита и 1-10% фазы графита, и внутренний слой, полученный из ковкого чугуна, металлургически связанного с внешним слоем; при этом подходящая для использования при прокатке область внешнего слоя глубиной, составляющей 10 мм и более, от поверхности не содержит сегрегированных дендритов бейнита и/или мартенсита, имеющих диаметры, составляющие 1,5 мм и более. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 табл., 7 ил.

Изобретение относится к термической обработке. Агрегат для термической обработки рабочих валков стана холодной прокатки содержит футерованную нагревательную камеру (1), выполненную продольно разъемной по вертикальной плоскости, высокоскоростные горелки (2), спрейерное устройство (3), механизм подъема и опускания (4), каркас (5), механизм (6) поперечного перемещения разъемных частей нагревательной камеры (1). Агрегат снабжен приямком (7), расположенным под основанием нагревательной камеры (1), и защитными поворотными экранами (8) для перекрытия приямка (7) и изоляции его и расположенного в нем спрейерного устройства (3) от нагревательной камеры (1). Нагревательная камера (1) снабжена рекуператором (10). Спрейерное устройство (3) содержит расположенные в два ряда вдоль валка (13) водо-воздушные форсунки (14) и защитные шторки (15). Нагревательная камера (1) снабжена торцовыми уплотнительными вставками (16). Способ термической обработки рабочих валков стана холодной прокатки включает автоматическое разъединение и соединение разъемных частей нагревательной камеры в горизонтальном направлении поперечно относительно оси валка, расположение спрейерного устройства в приямке нагревательной камеры с изоляцией его от последней. При этом после нагрева валков автоматически поднимают вверх в рабочее положение охлаждения валка. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и экономичности путем повышения производительности и качества термообработки валков. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке прокатных валков, и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих двухслойные прокатные валки. Способ термической обработки чугунных двухслойных прокатных валков включает проведение отпуска путем нагрева до температуры ниже Ас1, выдержки и охлаждения, при этом предварительно в чугуне рабочего слоя валка определяют минимальную температуру, при которой протекает бейнитное превращение, и температуру начала выделения графита, после чего вычисляют температуру отпуска по следующей зависимости: Тотп=Твг-(10…20), °С, при выполнении следующего условия: Тотп<Тбп мин; где Тотп - температура отпуска, °C; Твг - температура начала выделения графита, °C; Тбп мин - минимальная температура, при которой протекает бейнитное превращение, °C; при этом цикл отпуска повторяют 3-4 раза. Изобретение направлено на повышение эксплуатационной стойкости прокатных валков за счет создания условий, обеспечивающих формирование оптимальной микроструктуры чугуна рабочего слоя прокатного валка. 1 пр., 2 табл.
Наверх