Способ термической обработки прокатных изделий

 

Союз Советскнн

Сощналнстнческнн

Респубпнк

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ;

739118

5P "

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к ант. свил-ву (22) Заявлено 22.11.76 (2t ) 2422674/22-02 с присоединением заявки,% (23) Приоритет (5l ) М. Кл.

С 21 0 9/46

1ооударртнвнный коинтет

СССР но делан нзобретеннй н открытий

Опубликовано 05.06.80 Бюллетень Р6 21

Дата опубликования описания 05.06.80 (53) УДК 621.785. .79 (088.8) В. И. Спиваков, В. В. Лепорскнй, В. Я. Савенков, В. Л; Барбаров, И. Г. Узлов, Э. А. Орлов, А. Н. Заннес, М. С, Бабицкий, В. А. Любимов и И. А. Антоненко (72) Авторы изобретения

Институт черной металлургии Министерства черной металлургии (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ПРОКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке прокатных изделий, преимущественно толстых лис-. тов.

При упрочняющей термической обработке

5 прокатных изделий, например толстых листов, наиболее ответственной операцией является закалка (ускоренное охлаждение ниже температуры Аг ). Наряду с получением требуемого уровня и равномерности механических свойств в листе после закалки необходимо обеспечить его высокую плоскостность. В связи с тем, что механические свойства листовой стали, в основном, определяются ее структурным состоянием после охлаждения, а плоскостность— уровнем остаточных напряжений, то при охлаждении не удается устранить коробление листов даже в том случае, если достигнута удовлетворительная равномерность механических свойств по площади листа. 20

Э

В связи с этим, охлаждение листов до температуры ниже Аг1 в свободном состоящщ практически не применяется.

Листы закаливают водой в зажатом состоянии в прессах или ролико-закалочных машинах, удерживая их от коробления в процессе охлаждения, что однако не гарантирует их планшетность после выдачи нз зажимов пресса или роликов машины (1).

Известный способ охлаждения листов приводит к их короблению. Обычно предусматривается одновременная и равномерная подача охладителя на обе охлаждаемые поверхности листа, однако такая подача охладителя не гара пирует одинаковых условий охлаждения верхней и нижней поверхности листов, так как при подаче охладителя на верхнюю поверхность листа происходит его скапливание, образование паровой рубашки, что не только затрудняет подвод свежего охладителя, но и приводит к неуправляемому процессу охлаждения по площади листа. В тоже время охлаждение нижней поверхности хотя и происходит в условиях непрерывной смены охладителя, но идет только в местах непосредственного контакта охладителя с поверхностью изделия, что значительно снижает эффективность охлаждения.

739118

Таким образом, при одновременной подаче одннакового количества воды íà oR поверхности листа охлаждение нижней поверхности идет менее интенсивно, возникает температурный градиент, приводящий к короблению. Для его устранения расход воды на нижнюю поверхность листов при закалке, например в ролико-эакалочных машинахдолжен быть в 1,4 — 2,8 раза больше, чем сверху (21.

Известен также способ термической обработки листового проката, в котором нагретый лист подвергают двустороннему охлаждению при его движении в ролнко-закалочной машине, причем сопла для подачи охладителя снизу и сверху расположены в шахматном порядке, в результате чего происходит запаэдьвание во времени начала и конца охлаждения одной из поверхностей, причем в устройств осуществляется одновременное охлаждение обеих поверхностей листа (3).

Однако указанный способ охлаждения не обеспечивает требуемой планшетности листов, поскольку незначительное снижение интенсивности охлаждения по мере удаления потока от сопла к ролику не обеспечивает возрастания температуры переохлажденной поверхности и релаксации напряжений, что вызывает повышенное коробление.

Целью изобретения является обеспечение плоскостности изделия, преимущественно листов толщиной 4 — 50 мм при охлаждении их прежде всего в незажатом состоянии, а также улучшение плоскостности листов охлаждаемых, например в ролико-закалочных машинах. 35

Поставленная цель достигается тем, что двустороннее охлаждение ведут отдельными поперечными участками по длине проката таким образом, что при охлаждении одной поверхности каждого участка не охлаждают противоположную, при этом по мере снижения среднемассовой температуры проката увеличивают длину участков, определяемых временем охлаждения

0,15 — 40 с при движении иэделий со скоростью

0,1 — 5 м/с.

Диапазон листов по толщине 4 — 50 мм из низкоутлеродистых марок сталей, обрабатываемых по предлагаемому способу принят и опробован исходя из реальной необходимости повышать планшетность при закалке. При уветп чении толщины листа более 50 мм коробление при закалке незначительно и возможно использование существующих способов охлаждения.

Оптимальные технологические скорости перемещения составляют 0,1 — 5 м/с соответственно для листов толщиной 50 — 4 мм, так как они согласованы с производительностью современных прокатных станов и печей для нагрева толстых листов. где 1g

Ь| длина участка охлаждения, м; разница температур в начале и в конце охлаждения на участке, С; толщина листа, м; скорость перемещения листа, и/с; скорость охлаждения, град/с;

V охл.

n — число циклов охлаждения.

Наиболее удобным технологическим параметром, определяющим дтлну участка охлаждения при движении листа с заданной скоростью (0,1 — 5 м/с) является продолжительность его охлаждения, с: т охл.

При изменении всех факторов в укаэанных пределах установлены значения указанного параметра (0,1 — 40 с), позволяющие при осуществлении предлагаемого способа получить планшетные листы после закалки их в незажатом состоянии, Причина достижения высокой плоскостности листов заключается в том, что при охлаждении создается заданая система остаточных напряжений. При охлаждении поверхности одного участка возникает температурный градиент по длине и сечению листа и, вследствие этого, определенный уровень напряжений одного знака. Аналогичную систему напряжений испытывает участок противоположной поверхности, смещенный на величину зоны охлаждения.

В следующий промежуток времени происходит изменение знака напряжений на указанных участках, что приводит к синусоидальному характеру распределения остаточных напряжений по длине листа.

Поскольку уровень напряжений снижается на каждом участке в результате разогрева металла после каждого цикла охлаждения, а общее количество тепла, отбираемое от каждой поверхности, оказывается и итоге одинаковым, то остаточные напряжения по длине иэделий

Сущность способа заключается в том, что планшетность листов достигается не за счет одновременного охлаждения всех площадей (или отдельных участков) верхней и нижней поверхности листа, а путем поочередного во времени отбора тепла от смежных участков противоположных поверхностей, т.е. когда производят охлаждение одной поверхности какого-либо участка листа, то в это же время не производят охлаждение противолежащей поверхности этого же участка. При этом длина участка охлаждения определяется следующей функциональной зависимостью.

Ig=f (ht 6,V, V,п), охл

739118

Пример 1. Лист, нагретый до температуры аустенитттзации, перемещается со скоростью

0,1-5 м/с через верхние закалочные секции 1 — 3 (фиг. 2). после каждой из которых вода удаляется принудительно с поверхности листа боковыми форсунками, благодаря чему создаются !

О условия для разогрева переохлажденного участка поверхности. Аналогичные условия создаются при охлаждении нижней поверхности листа закалочными секциямн 4 — 6. При этом охлаждение верхней и нижней поверхности происходит

И orдельными поперечными,. участкамн по длине, причем продолжительность охлаждения на каждом участке составляет 0,15-40 с и возрастает по мере снижения среднемассовой температуры. а

Толщина Скорость листа, перемеще мм ння Ч, м/с

Число и Длина участциклов ка охлаждения Чт,м

Продолжительность охлаждения одного цикла, с

0,75 — 1

250-150

150-20

4 — 10 5 — 1

10 — 30 1 — 0,5

0,15 — 1

6 — 2

1 — 12

1 — 24

30 — 50 0,5 — 0,1

12 — 4

20-10

П р и м е ч а н и е. n — уточняется в зависимости от применяемой системы охлаждения.

Укаэанный способ охлаждения может быль осуществлен также за счет ручной или автоматической подачи охладнтеля на обе поверхности по заданной программе (см. таблицу) при непрерывном расположении охлаждающих устройств.

При попадании движущегося листа в зону действия верхней секции 1 температура поверхности снижается за время т до температуры

Т1 (см. фиг, 1). Далее за время та происхо. дит разогрев верхней поверхности и одновременно охлаждение нижней, в последующие периоды тз, т, ..., т, цикл повторяется. В этом случае разогрев одной поверхности при разогреве происходит только во время охлаждения противолежащей, однако полного выравнивания температуры по сечению листа при закалке не происходит (см. кривые а, б фиг. 2).

Оказываются уравновешенными„что и обеспечивает их плоскостность. По мере снижения среднемассовой температуры проката для достижения требуемого температурного перепа- да (около 100 С) на смежных участках необходимо увеличивать продолжительность их охлаждения в пределах 0,15 — 40 с при движении иэделий со скоростью 0,1 — 5 м/с, что вызывает увеличение длины охлаждаемых участков.

Таким образом предлагаемый способ исключает необходимость зажатия изделий, что значительно.повышает технологичность процесса термообработки, так как позволяет закаливать листы в потоке стана без применения роликозакалочных машин. Очевидно, что по схеме создания напряженного состояния в металле способ сходен с влиянием многовалковых правильных машин и позволяет снизить вредное влияние на коробление таких факторов, как разнотолщинность, лнквация химического состава и др., воздействие которых при других способах учесть невозможно.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы осутцествления предлагаемого способа.

В таблице приведены конкретные параметры для реализации, предлагаемого способа.

Закалке подвергают листы из сталей с малой устойчивостью аустенита, преимущественно из низкоуглероднстых и низколегированных

MRPoK. °

Для создания преОбладающего уровня HsllpHжений одного знака за каждый цикл охлаждения температурный перепад между поверхностями должен составлять не менее 100 С. Поэтому, при закалке листов с высокой планшетностью по предлагаемому способу от 900 — 1000 C до

400 — 300 С максимальное число циклов охлаждения составляет 6 — 8, причем с увеличением толщины листа количество циклов сокращается до двух.

При опробовании реяяагаемого способа в промьпцленных условиях стана 3600 завода

Составитель Г. 111евченко

Редактор С. Тараненко Техред И.Асталош Корректор И.Муска

Заказ 3009/5 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 739118

"Азовсталь" листы из сталей 07Г2ФБ, 17Г2АФ и др. толщиной 16 мм подвергали закат:е с прокатного нагрева в неэажатом состоянии при перемещении их со скоростью 0,3 и/с при скорости охлаждения 30 град/с. Лист д иной 12 м и шириной 2,1 м эа первый цикл подвергался охлаждению по всей ширине только сверху на участке 6 м, после чего охлаждался снизу, причем продолжительность охлаждения в каждом цикле составляла 20 с, После закалки плоскостность листов была на уровне горячекатанного состояния.

Пример 2. Охлаждают листы по примеру 1, но вводят дополнительные паузы г, т „ та после каждого цикла охлаждения, которые необходимы для выравнивания температуры по сечению листа (см, кривые а, б фиг.2), что требуется при закалке листов иэ легированных сталей с высокой устойчивостью аустенита. После закалки листы подвергаются отпуску с получением требуемого уровня прочностных и пластических свойств.

Формула изобретения

Способ термической обработки прокатных изделий, преимущественно листов толщиной

4 — 50 мм, включающий аустенизацню и одновременное двустороннее охлаждение, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения плоскостности, охлаждение ведут отдельными поперечными участками по длине проката таким образом, что при охлаждении одной поверхности каждого участка не охлаждают противоположную, при этом по мере снижения среднемассовой температуры проката увеличивают длину поперечных участков, определяемую временем охлаждения 0,15 — 40 с при движении проката со скоростью 0,1 — 5,0 м/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Райцес В. Б. Термическая обработка на металлургических заводах, "Металлургия", 1971, с. 82 — 83.

" 2, Ж. "Металлургия", 1975, И 9, с. 29.

3, Авторское свидетельство СССР И 407964, кл. С 21 В 9/46, 1970.