Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением



Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением

 

C21D1/70 - 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 2571032:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением. Способ включает нанесение на поверхности стальных заготовок двухслойного покрытия. Нижний слой покрытия состоит из алюминиевой пудры, а верхний слой - из технического шамота. Технический результат заключается в снижении угара металла и повышении температуры заготовок на выходе из печи. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением.

Известно техническое решение, заключающееся в нанесении на поверхности стальных заготовок перед нагревом защитных покрытий, состоящих из силикатного стекла (С.С. Солнцев. Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали. - М.: Машиностроение, 1984. - 256 с. - с. 27). Благодаря своей легкоплавкости подобные покрытия образуют на поверхности стальных заготовок сплошную пленку, препятствующую непосредственному контакту с окислительной атмосферой печи. Однако легкоплавкость силикатных стекол достигается за счет введения в их состав весьма значительных (до 25%) количеств оксидов щелочных металлов - натрия и калия. Для расплавов, содержащих такие компоненты, характерны высокие значения коэффициента диффузии кислорода из печной атмосферы к поверхности защищаемого металла. Кроме того, возможно и непосредственное растворение металла в расплаве, что говорит о нецелесообразности применения силикатных стекол для защиты стальных заготовок при температурах более 1000°С. Между тем, горячая обработка давлением предполагает нагрев стальных заготовок до 1100-1280°С.

Наиболее близким к заявляемому способу является техническое решение, изложенное в работе (Л.Л. Брагина, А.Д. Чепурной. Защитные технологические покрытия в металлургии и машиностроении. Сборник научных трудов «ВЕСТНИК НТУ ХПИ». Тематический выпуск «Машиноведение и САПР». №53, 2005. - с. 24-28), касающееся применения двухслойного покрытия.

В данном техническом решении нижний тугоплавкий слой представляет собой композицию шамот технический - глинозем - каолин (глина) на связке из щелочно-силикатного растворимого стекла плотностью 1,17·103 кг/м3 и верхнего из того же стекла, но с плотностью 1,48·103 кг/м3.

Однако нанесение на поверхности стальных заготовок известного защитного покрытия ухудшает прогрев металла в высокотемпературных методических печах.

Техническим результатом является снижение угара при нагреве стальных заготовок перед обработкой давлением и повышение их температуры на выходе из печи.

Для достижения технического результата в способе защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением, включающем нанесение на их поверхности двухслойного покрытия, согласно изобретению нижний слой покрытия состоит из алюминиевой пудры, а верхний слой - состоит из технического шамота.

Одно из важнейших применений алюминия в металлургии - получение с его помощью металлов из оксидов. В этом случае используется сильная восстановительная способность алюминия. Он отнимает кислород у многих оксидов металлов (Г.П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в ВУЗы. М.: Высшая школа, 1967. - 312 с. - с. 203.).

Способ восстановления металлов из их оксидов с помощью металлического алюминия называется алюминотермией.

При алюминотермии реакция протекает весьма быстро, выделяется большое количество теплоты, а температура смеси достигает 3500°С. В этих условиях, восстановленный металл получается в жидком состоянии, на поверхность которого всплывает оксид алюминия.

Смесь порошка алюминия и железной окалины называется термитом.

Реакция горения термита протекает согласно уравнению:

Верхний слой покрытия, состоящий из технического шамота, защищает стальную заготовку с нанесенным алюминиевым покрытием на ее поверхности от попадания в зону реакции печной атмосферы.

Таким образом, достигается восстановление железа из окалины, появившейся на стальных заготовках в результате предыдущего высокотемпературного состояния после непрерывной разливки стали, что приводит к снижению угара металла и повышению температуры заготовок на выходе из печи.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Нижний слой предлагаемого двухслойного покрытия наносят на поверхность нагретой стальной заготовки до температуры кипения воды путем распыления алюминиевой пудры с помощью пескоструйного пистолета или полого щеточного барабана с алюминиевой пудрой внутри и с отверстиями, расположенными по образующей барабана. Верхний слой покрытия наносят пульверизацией шамотной суспензии с помощью сжатого воздуха.

Пример: Перед нагревом в методической печи на поверхности стальных заготовок из стали 08Ю длиной 9000 мм, шириной 1500 мм и толщиной 250 мм были нанесены покрытия по трем вариантам с различными составами. После этого стальные заготовки нагревали в печи до температуры 1280°С в течение 3 ч.

Покрытия, выполненные согласно аналогу и прототипу, хотя и способствовали снижению угара металла на поверхностях стальных заготовок при нагреве, но в то же время препятствовали их нагреву по сравнению с непокрытыми заготовками.

Покрытие по предлагаемому способу снижало угар в большей степени по сравнению с предыдущими способами и ускоряло нагрев стальных заготовок за счет выделяемого тепла в результате восстановления железа из окалины.

Результаты промышленного опробования различных вариантов нанесения защитных покрытий на стальные заготовки перед нагревом приведены в таблице.

Снижение угара металла при нагреве стальных заготовок перед обработкой давлением и повышение их температуры на выходе из печи, вызванные восстановлением железа из окалины, позволяют снизить расходный коэффициент при производстве продукции и усилие при последующей обработке давлением заготовок, соответственно.

Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением, включающий нанесение на поверхности стальных заготовок двухслойного покрытия, отличающийся тем, что нижний слой покрытия наносят из алюминиевой пудры, а верхний слой - из технического шамота.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке изделий конструкционных сталей. Для повышения ударной вязкости стали при сохранении высоких значений показателей твердости и прочности стальное изделие закаливают на мартенсит, после чего при комнатной температуре подвергают в течение 10-15 минут воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, которое дополняют воздействием колеблющихся в пульсирующем воздушном потоке металлических пустотелых шариков, размещенных вдоль поверхности обрабатываемого изделия в виде параллельных рядов цепочек, в виде сетки из пересекающихся цепочек шариков или установленных в ячейки проволочной сетки.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ стволов автоматического стрелкового оружия с гальваническим хромовым покрытием включает засыпку во внутренние полости стволов сухого кварцевого песка и установку их в шахтную печь сопротивления, снабженную термоизоляционной перегородкой с двумя тепловыми зонами при температуре в нижней тепловой зоне 150-200°C, выполненной в виде диска с отверстиями для установки стволов при помощи втулок высотой 10-123 мм.

Изобретение относится к способам термообработки пенька стволов автоматического стрелкового оружия, изготовленного методом холодного радиального обжатия, например 6П6М, 6П7К, 6П41 и др.

Изобретение относится к области термической обработки, в частности к закалке деталей машин и механизмов подшипников качения. Для эффективности охлаждения и повышения производительности процесса деталь в виде тела вращения охлаждают путем подачи охлаждающей жидкости струями на наружную поверхность с обеспечением вращательного и поступательного её движения посредством спрейера.

Изобретение относится к сварной стальной детали и способу ее изготовления. Заготовка детали получена сваркой встык, по меньшей мере, одного первого и одного второго листа.

Изобретение относится к текстурированной электротехнической листовой стали. Для обеспечения низких потерь в железе без ухудшения коррозионной стойкости листовая сталь толщиной t (мм) с пленкой на поверхности не имеет ржавчины на поверхности после испытания во влажной камере в течение 48 часов при температуре 50°С в атмосфере 98% влажности, при этом потери в железе W17/50 после облучения электронным пучком снижаются, по меньшей мере, на (-500t2+200t - 6,5)% потерь в железе W17/50 до облучения электронным пучком и составляют (5t2-2t+1,065) Вт/кг или менее.

Предложен отжиговый сепаратор для текстурированной электротехнической листовой стали, который не ограничивает текучесть атмосферного газа во время окончательного отжига в форме конечного рулона и может предотвратить возникновение шероховатости поверхности.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к области обработки листовой анизотропной электротехнической стали Fe-3% Si. Для улучшения физико-механических свойств стали, уменьшения магнитных потерь осуществляют горячую прокатку, по крайней мере одну холодную прокатку, обезуглероживающий и рекристаллизационный отжиг, выпрямляющий отжиг, нанесение электроизоляционного магнитоактивного покрытия на основе нитридно-оксидных составов с коэффициентом термического расширения, меньшим, чем у стали путем ионно-плазменного осаждения с выдержкой 10-5 мин при температуре 20-50°С, дополнительный отжиг в окислительной среде путем нагрева до температуры 300-600°С со скоростью 30-50°С/мин в переменном магнитном поле напряженностью 1-5 кА/м, частотой 30-100 кГц, направленном вдоль оси прокатки ленты, изотермической обработки в течение 20-5 минут и охлаждения до комнатной температуры в переменном магнитном поле со скоростью 50-200°С/мин и лазерную обработку движущейся ленты поперек оси ленты с длиной пятна 0,2 мм в направлении прокатки, воздействуя на всю ширину ленты с интервалом между зонами 2-10 мм.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно точного, и может быть использовано при подготовке металлических пластин к монтажу электронных компонентов.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения выносливости мартенситной нержавеющей стали проводят электрошлаковый переплав, затем охлаждают полученный слиток и осуществляют по меньшей мере один аустенитный термический цикл, состоящий в нагреве слитка выше температуры аустенизации с последующей стадией охлаждения.

Изобретение относится к упрочняющей обработке детали из стали с использованием концентрированных потоков энергии. Для повышения ресурса работы деталей машин и механизмов, работающих в условиях многоциклового усталостного разрушения, способ включает получение поверхностных слоев с градиентной многофазной структурой путем импульсно-периодического воздействия на поверхность детали из стали 20X13 сильноточным электронным пучком с энергией электронов 10-30 кэВ в среде аргона с остаточным давлением 0,02-0,03 Па, поглощаемой плотностью энергии 10-30 Дж/см, длительностью импульсов 50-100 мкс и количеством импульсов 1-3. 3 пр., 3 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к обработке наводороживанием поверхности стальных изделий, и может быть использовано для подготовки изделий из сталей низкой твердости к эксплуатации после финишной механической обработки. Для упрощения способа обработки и повышения качества поверхности изделий из сталей низкой твердости осуществляют электролитическое наводороживание поверхности изделия в течение 60-80 минут при плотности тока катодной поляризации 7,5 A/м2, затем проводят механическую обработку на глубину припуска 0,4 мм. 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является обеспечение в листе текстурированной электротехнической стали сниженных потерь в железе и пониженных шумов. Настоящее изобретение представляет лист из электротехнической стали, который имеет магнитные домены, измельченные посредством областей с высокой плотностью дефектов решетки, локально сформированных на поверхности или внутри стального листа, при этом указанные области с высокой плотностью дефектов решетки имеют твердость, измеренную прибором для определения микротвердости по Виккерсу, равную или ниже твердости других областей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 1пр.
Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к термической обработке. Для повышения производительности обработки, а также твердости с пониженными закалочными напряжениями и деформациями сталь подвергают закалке на мартенсит в пульсирующем воздушном потоке, имеющем частоту до 2300 Гц и звуковое давление до 145 дБ, обеспечивающем скорость охлаждения выше критической скорости закалки, с последующим воздействием на нее пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ при комнатной температуре, за одну операцию без перемещения обрабатываемого изделия. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлографии и может быть использовано в описании процессов диффузии, превращений, образования зародышей и роста новой фазы в металлах. Способ определения энергии активации фазовых превращений при распаде мартенсита в стали, в котором для определения энергии активации фазовых превращений определяют энергию активации образования зародышей новых ферритной и цементитной фаз и энергию активации роста упомянутых зародышей. Проводят закалку стальных образцов, отпуск упомянутых образцов при различных температурах, определяют количество микроструктурных объектов (N), образующихся при распаде мартенсита, и среднюю площадь зерна (Scp), с помощью которой определяют температурный коэффициент (αr) приращения среднего диаметра зерна по формуле: α r = Δ с р Т , где Δ с р = S с р , Т - температура отпуска, °С. Затем строят график зависимости натурального логарифма количества микроструктурных объектов (N) как функцию обратной величины произведения постоянной Больцмана и температуры (RT) в виде прямой и по тангенсу угла наклона прямой определяют энергию активации образования зародышей ферритной и цементитной фаз. Затем строят график зависимости натурального логарифма температурного коэффициента (αr) приращения среднего диаметра зерна как функцию обратного произведения постоянной Больцмана и температуры (RT) в виде прямой и по тангенсу угла наклона прямой определяют энергию активации роста упомянутых зародышей. Энергию активации фазовых превращений при распаде мартенсита в стали определяют как сумму энергий активации образования зародышей ферритной и цементитной фаз и энергии активации роста упомянутых зародышей. Обеспечивается повышение точности определения энергии активации при распаде мартенсита закаленной стали и возможность оценки доли энергии активации, отдельно приходящейся на энергию активации зародышеобразования и энергию активации роста новой фазы. 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения отрывной силы крышки жестяной банки при постоянной толщине её стенки по ослабленной линии крышку для жестяной банки получают из нелегированной или низколегированной листовой стали с содержанием углерода менее 0,1 мас. %, при этом листовую сталь подвергают рекристаллизационному отжигу со скоростью нагрева, превышающей 75 К/с, и после рекристаллизационного отжига охлаждают со скоростью охлаждения, равной по меньшей мере 100 К/с, а затем покрывают защитным слоем. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано при упрочняющей термообработке зубчатых колес. Для обеспечения высокого качества термообработки и расширения технологических возможностей способ включает последовательный нагрев индуктором локального нагрева зубьев вращающегося зубчатого колеса до заданной температуры и их охлаждение жидкостью, при этом используют индуктор с магнитопроводом, ширину рабочей части индуктора выполняют не менее шага зацепления зубчатого колеса по его делительной окружности, а ее длину выполняют равной 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса. Рабочую часть индуктора размещают ее серединой на расстоянии 0,3-0,5 мм от поверхности вершины зуба, а продольную ось рабочей части индуктора размещают под углом 15-30° относительно направления зуба. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение предлагает текстурированный лист электротехнической стали, обеспечивающий возможность производства энергетически высокоэффективного трансформатора с сердечником из данного листа, обладающего крайне низкими потерями в железе и крайне низким уровнем шума, который может использоваться в различных окружающих условиях. Текстурированный лист электротехнической стали имеет распределение деформаций в областях, где сформированы замыкающие домены, в поперечном сечении листа в направлении прокатки, при этом максимальная деформация растяжения в направлении толщины листа составляет 0,45% или менее, а максимальная деформация растяжения t (%) и максимальная деформация сжатия c (%) в направлении прокатки удовлетворяют следующему уравнению (1): t + 0,06≤ t + c≤0,35. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании кулачково-эксцентриковых механизмов упаковочных автоматов. Дисковый кулачок кулачкового механизма имеет кулачок, изготовленный из среднеуглеродистой марки стали, содержание углерода в которой 0,42-0,63 мас.% и роликовый паз, наружные и внутренние рабочие поверхности которого закалены токами высокой частоты на глубину не менее 1,5 мм и имеют уровень твердости не менее HRA 74-76, причем высота закаленного слоя составляет не менее 3/4 глубины паза. Способ закалки дискового кулачка кулачкового механизма, имеющего роликовый паз, включает размещение кулачка с технологическим зазором в индукторе для нагрева и охлаждения поочередно наружной и внутренней рабочих поверхностей паза. Кулачок устанавливают на столик закалочного бака, обеспечивающего его вертикальное перемещение. На дно паза укладывают экран. Вводят в паз индуктор с магнитопроводом путем подъема столика. Фиксируют положение столика и регулируют равномерность технологического зазора путем горизонтального перемещения кулачка. Нагревают без вращения наружную поверхность паза до температуры 880-910°C, которую охлаждают в воде с перемещением столик вниз. Сбивают паровую рубашку, производят смену индуктора и повторяют закалку для внутренней поверхности паза. Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления кулачкового механизма. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу получения упаковочной стали из холоднокатаной листовой стали, изготовленной из нелегированной или низколегированной стали с содержанием углерода менее 0,1%. Для получения высокопрочной упаковочной стали с хорошей формуемостью и высокой коррозионной стойкостью, которую можно произвести наиболее экономически эффективным способом, на листовую сталь по настоящему изобретению вначале наносят металлическое покрытие, после чего подвергают ее рекристаллизационному отжигу со скоростью нагрева, превышающей 75 К/с и предпочтительно превышающей 100 К/с, до температур, превышающих 700°С, так что металлическое покрытие оплавляется. Затем отожженную листовую сталь с покрытием быстро охлаждают до нормальной температуры со скоростью охлаждения, равной по меньшей мере 100 К/с. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх