Способ изготовления прокатных изделий углового профиля


 

C21D1/02 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2457257:

Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК") (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготовлению сложных профилей проката в потоке непрерывных среднесортных станов. Для получения у готового изделия углового профиля высокой прочности при повышении пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах осуществляют нагрев заготовки, горячую прокатку при температуре 1080-1120°С, формирование готового профиля, предварительное ускоренное охлаждение вершины углового профиля одновременно с внутренней и внешней стороны в течение 0,2-0,3 с и последующее принудительное охлаждение всего изделия до температуры 730-760°С в течение 0,3-0,4 с окончательным охлаждением на воздухе. 1 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при ускоренном охлаждении углового проката из низколегированной стали 09Г2С с прокатного нагрева в потоке непрерывных среднесортных станов.

Известен способ термической обработки фасонных профилей проката при изготовлении швеллеров и балок из различных марок сталей, включающий предварительное ускоренное охлаждение тонких элементов профиля со скоростью 150-300°С/с до среднемассовой температуры 750-600°C с последующей прерванной закалкой всего профиля и охлаждение на воздухе (SU №933736, кл. C21D 8/00, 1/02, опубл. 07.06.1982, БИ №21).

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому положительному результату является способ изготовления прокатных изделий углового профиля, включающий аустенизацию, горячую прокатку, подстуживание вершины уголка до температуры самоотпуска 500-750°С, выдержку не менее 30 с, подстуживание всего изделия до температур 700-950°С и охлаждение на воздухе (SU №440426, кл. C21D 1/02, 7/14, 9/06 опубл. 25.08.1974, БИ №31).

Недостатком известных способов является невозможность обеспечить сочетание повышенной прочности, пластичности и сопротивление хрупкому разрушению профиля из низколегированной стали 09Г2С. Кроме того, известные способы не обеспечивают высокой надежности профиля, работающего в конструкциях ответственного назначения, например в судостроении, вагоностроении, в химическом и нефтяном машиностроении, в трубопроводах с температурой эксплуатации от минус 60°С до плюс 350°С.

Задачей заявляемого изобретения является получение у профиля высоких прочностных свойств при повышении пластических характеристик и ударной вязкости при отрицательных температурах для обеспечения высокой надежности при применении его в ответственных и уникальных конструкциях, работающих, в том числе, в условиях низких зимних температур.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления прокатных изделий углового профиля, включающем нагрев заготовки, горячую прокатку, формирование готового профиля, предварительное ускоренное охлаждение отдельных элементов профиля с температуры конца прокатки, последующее принудительное охлаждение всего изделия до температуры 730-760°С и окончательное охлаждение на воздухе, согласно изобретению прокатку осуществляют при температуре 1080-1120°С, а предварительное ускоренное охлаждение вершины углового профиля осуществляют одновременно с внутренней и внешней стороны в течение 0,2-0,3 с, после чего в течение 0,3-0,4 с проводят принудительное охлаждение всего профиля.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение у готового проката углового профиля высокой прочности при повышении пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах, которые можно достичь, управляя процессами термической обработки после пластической деформации в условиях высокоскоростной прокатки на современных непрерывных станах.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что прокатку осуществляют при температуре 1080-1120°С, а предварительное ускоренное охлаждение вершины углового профиля осуществляют одновременно с внутренней и внешней стороны в течение 0,2-0,3 с, после чего в течение 0,3-0,4 с проводят принудительное охлаждение всего профиля.

Предлагаемый способ изготовления прокатных изделий углового профиля с указанной совокупностью признаков, последовательностью выполнения операций и выбором интервалов значений признаков в указанном диапазоне их изменений обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении одинаково высоких прочностных и пластических свойств готового проката углового профиля из низколегированных марок сталей при обеспечении повышенной ударной вязкости при отрицательных температурах.

Для формирования требуемых геометрических размеров у готового изделия прокатку необходимо вести при температуре не ниже 1080°С. В связи с тем, что высокоскоростной режим прокатки приводит к дополнительному деформационному разогреву проката углового профиля, короблению его из-за малой площади поперечного сечения и, соответственно, забуриванию в клетях стана, прокатку необходимо вести при температуре не выше 1120°С.

Известно, что при температурах выше 1000°С процесс первичной рекристаллизации занимает доли секунд и быстро развивается процесс собирательной рекристаллизации, что приводит к быстрому росту зерна, соответственно, к разупрочнению металла и снижению его пластических характеристик. В связи с этим, сразу после формирования готового профиля необходимо провести предварительное ускоренное охлаждение в течение не менее 0,2 с наиболее массивного элемента профиля - вершины уголка одновременно с внутренней и внешней стороны. Для исключения неравномерного теплового сжатия различных объемов стали и создания одинаковой скорости охлаждения всего изделия предварительное охлаждение вершины уголка должно быть не более 0,3 с.

Процесс принудительного охлаждения всего изделия обеспечивает ускоренный отъем тепла от центральных слоев всех элементов профиля при охлаждении в течение времени не менее 0,3 с, что позволяет достичь температур 730-760°С равномерно по всему профилю и равномерной мелкозернистой структуры по всему сечению, обеспечивающей высокие прочностные свойства при высокой пластичности. Принудительное охлаждение всего профиля в течение времени более 0,4 с приведет к появлению закалочных структур в наиболее тонких элементах профиля (стенках) из-за недостаточного внутреннего тепла, температурным напряжениям между элементами профиля, короблению готового изделия и отсутствию равномерности свойств по длине проката. Кроме того, для обеспечения ударной вязкости при - 70°С не менее 60 Дж/см2 принудительное охлаждение всего профиля должно быть не более 0,4 с.

Реализация способа изготовления прокатных изделий углового профиля осуществлялась следующим образом.

Пример. Промышленные испытания заявляемого способа изготовления углового профиля проводили в среднесортном цехе ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» на стане 450 при изготовлении уголка 90 из стали 09Г2С промышленной плавки. Для этого осуществляли горячую прокатку непрерывнолитых заготовок сечением 150×150 мм при температуре 1100°С, затем сразу после формирования готового профиля проводили предварительное ускоренное охлаждение вершины уголка одновременно с внешней и внутренней стороны в течение 0,25 с, с последующим принудительным охлаждением всего изделия в течение 0,35 с до температуры 740°С, а окончательное охлаждение проводили на воздухе.

По предлагаемому способу было испытано несколько режимов, предусматривающих изменение диапазона температур прокатки, изменение времени предварительного ускоренного охлаждения вершины уголка и принудительного охлаждения всего изделия перед окончательным охлаждением на воздухе в заявляемом диапазоне их изменений с выходом за граничные значения. Режимы осуществления предлагаемого способа приведены в таблице 1.

После осуществления указанных режимов определяли временное сопротивление разрыву σВ, предел текучести σ02, пятикратное удлинение δ5 и ударную вязкость при - 70°С KCU. Полученные результаты промышленных испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 1
Режимы осуществления предлагаемого способа изготовления изделий углового профиля
№ примера Температура прокатки, °С Предварительное охлаждение вершины уголка, с Охлаждение всего изделия, с Температура после охлаждения всего изделия, °С
1 1080 0,30 0,30 760
2 1100 0,25 0,35 740
3 1120 0,20 0,40 730
4 1070 0,35 0,45 710
5 1130 0,18 0,25 780
Таблица 2
Механические свойства углового проката
№ при мера Временное сопротивление разрыву σВ Н/мм2 Предел текучести σ0,2, Н/мм2 Пятикратное удлинение δ5, % Ударная вязкость при - 70°С KCU, Дж/см2
Предлагаемое решение
1 490 360 36 87
2 500 370 34 82
3 520 380 33 78
4 540 390 27 58
5 480 320 30 74
Прототип
560 350 24 53

Так, при достижении временного сопротивления разрыву 490-520 Н/мм2 получен уголок с высоким пятикратным удлинением и ударной вязкостью, составляющими 33-36% и 78-87 Дж/см2 соответственно, что практически в 1,3-1,5 раз выше в сравнении с прототипом.

Из данных таблиц видно, что при изготовлении углового профиля по предлагаемому способу получены лучшие результаты по пластическим характеристикам и ударной вязкости при отрицательных температурах при высоком уровне прочности, чем по прототипу.

Предложенный способ промышленно применим на металлургических предприятиях, имеющих непрерывные сортопрокатные станы и выпускающих фасонный прокат сложного профиля. Например, реализация заявляемого способа изготовления высокопрочного и пластичного уголка на сортопрокатном непрерывном стане 450 ОАО «ЗСМК» показала высокую эффективность технологии и позволила получить высокие пластические характеристики и ударную вязкость при отрицательных температурах при сохранении прочностных характеристик и равномерности их распределения по длине проката углового профиля из низколегированных сталей.

В настоящее время уголок пользуется высоким спросом в сельскохозяйственном машиностроении, вагоностроении и нефтяной отрасли.

Способ изготовления прокатных изделий углового профиля, включающий нагрев заготовки, горячую прокатку, формирование готового профиля, предварительное ускоренное охлаждение отдельных элементов профиля с температуры конца прокатки, последующее принудительное охлаждение всего изделия до температуры 730-760°С и окончательное охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что горячую прокатку осуществляют при температуре 1080-1120°С, а предварительное ускоренное охлаждение вершины угла углового профиля осуществляют одновременно с внутренней и внешней стороны в течение 0,2-0,3 с, после чего в течение 0,3-0,4 с проводят принудительное охлаждение всего изделия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам восстановления и упрочнения металлических внутренних поверхностей отверстий деталей. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для реализации процессов термической обработки деталей, к поверхности которых предъявляются особые требования.

Изобретение относится к способам плазменной обработки и может быть использовано для упрочнения локомотивных и вагонных колес из углеродистой марганцовистой стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для финишной термической обработки, совмещенной с правкой растяжением, труб прутков и профилей, в частности, из коррозионно-стойких сталей.

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки изделий шарообразной формы, в частности, в массовых производствах мелющих тел, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах.

Изобретение относится к термообработке деталей. .

Изобретение относится к термообработке деталей. .

Изобретение относится к области термической обработки металлов и может быть использовано на машиностроительных предприятиях в инструментальном производстве при изготовлении разделительных штампов.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении высокопрочной листовой стали. .
Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при восстановлении и упрочнении изношенной стальной детали посредством электроконтактной приварки к стальной детали стальной среднеуглеродистой ленты.

Изобретение относится к области термической обработки горячекатаного проката. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системе подачи охлаждающей жидкости к предохранительному уплотнению. .

Изобретение относится к устройству для охлаждения металлической полосы между двумя прокатными клетями, причем полоса направляется по выполненному плоским передающему элементу, под которым расположен распылительный элемент, направляющий охлаждающую среду через, по меньшей мере, одно отверстие в передающем элементе на нижнюю сторону полосы.

Изобретение относится к охлаждающему устройству для охлаждения металлической ленты после обработки давлением в клети холодной прокатки. .

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к устройству и способу для контролируемого охлаждения горячего стального листа. .

Изобретение относится к области листопрокатного производства и может быть использовано для регулируемого охлаждения листового проката с различными режимами термообработки и в линии прокатного стана, и как отдельно стоящее устройство.

Изобретение относится к генерирующему устройству хранилища высокотемпературного излучателя
Наверх