Способ термической обработки горячекатаных среднеи высокоуглеродистых сталей

 

Союз Соаетсинд

Соцналнстнческни

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„77ЗО98 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170878 (21) 2657626/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Оттубликовано 2 3,10.80. Бюллетень Й9 39

Дата опубликования описания 231080 (51)М К 3

С 21 0 1/78

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621.78. .062.3 (088.8) Г.Н.Анзин, Г.И.Капланов, В.Н.Ковалев, М.И.Лобарев и И.Н.Сеглеев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ

СРЕДНЕ- И ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к термической обработке горячекатаных средне- и высокоуглеродистых сталей, контролируемых на обезуглероживание, при наличии на их поверхности окислов металла в виде окалины, ржавчины и пр.; а также может быть использовано при термической обработке изделий в машиностроении.

Известен способ термической обработки горячекатаной инструментальной стали, включающий операцию предварительного восстановления окислов на поверхности металла при температурах 15 до 670оС с использованием экзогаза или азотноводородного газа без добавки эндогаза и карбюрщзатора (метана, пропана и др.) 11) . Этот способ характеризуется повышенной длительнос-" 20 тью цикла обработки и повышенным расходом защитного газа ввиду малой восстановительной способности и низкого углеродного потенциала применяемых газов, что предопределяет медленное протекание процессов восстановления окисных пленок и реставрации обезуглероженного слоя.

Известен также способ науглероживающей смягчающей термической обра- 30 ботки горячекатаных подшипниковых и других сталей с применением в качестве защитной атмосферы экзогаза

ПСО-09 с добавкой природного газа в количестве от 1/7 до 1/13 объема газовой среды (2) .

Способ включает: для подшипниковых и инструментальных сталей типа ШХ9, ШХ15 и ХВà — непрерывный нагрев до

760 С, выдержку при 760 С в течение

4-6 ч, замедленное охлаждение до

650о С с выдержкой при 730о С в течение 4 ч, далее непрерывное охлаждение (ускоренное), для быстрорежущих сталей типа Р9, Р18 и ЭИ347 — непрерывный нагрев до 730 С в течение

4 ч, затем нагрев до,80-820оС, выдержка 6 ч, замедленное непрерывное охлаждение (10-30 С/ч ) до 650 С v. последующее ускоренное 50-200оС/ч охлаждение. Природный газ используется в качестве карбюризатора н подается с 650 С для всех марок сталей.

Ступенька при 730 С на стадии нагрео ва при обработке быстрорежущих сталей применяется для промежуточного выравнивания температуры металла по объему садки, ее продолжительность постоянна °

773098

Недостатком этого способа терми.ческой обработки является отсутствие в нем технологической операции восо" ановления окисных пленок на поверхности проката защитной атмосферой с одновременным удалением из печи продуктоз реакции НХО и Сот а также адсорбированной влаги в начале нагрева при температурах не вызывающих обеэуглероживание стали. При непрерывном нагреве до 730820 С с нерегламентируемой скоростью не всегда обеспечивается достаточное снижение содержания водяных паров и двуокиси углерода в газовой среде печи, что приводит < обезуглероживанию металла, В результате этого известный способ не .обеспечивает требуемой стабильности и степени реставрации обеэуглероженного слоя.

Применение известной ступеньки при

730 С в начале нагрева не устраняет отмеченнйй недостаток способа, так как при этой температуре происходит обеэуглероживание стали, и, кроме ,того, ее длительность не увязана с параметрами защитной атмосферы., В известном способе природный газ плохо используется для повышения восстановительной способности экэогаза на начальной стадии обработки.

Цель изобретения — улучшение качества поверхности обработанной стали.

Поставленная цель достигается тем, что гаэ подают с начала обработки при нагреве до 730-860 С, осуществляют выдержку при .620-700 С, которую заканчивают при достижении в печной газовой среде соотношения

СО ./СО, равном 0,005-0,15 и количества водяных паров в пределах 2 0о

0,1 г/м (точка росы -10..-40 С).

Выдержка при 620-700 С вводится для осуществления восстановления окислов на поверхности обрабатываемого металла и снижения концентрации двуокиси и водяных паров, образующихся в печном пространстве при нагреве, в условиях, когда реакции окисления углерода стали за счет кислорода окислов металла СО2 и Н О еще не получает заметного развиться. Более ранняя подача природного газа способствует ускорению процессов восстановления окалины, ржавчины и других окислов металла и понижения в печи концентрации 02, СО и Н20 благодаря

2 конверсии углеводородов, содержащихся в нем.

Предлагаемый способ опробован в промышленных колпаковых газовых печах при структурном отжиге травленного горячекатаного пруткового подката диаметром 15-20 мм иэ Ст.UX15, Масса садки металла - 13-18 т. На металле имеются остатки окалины, 1

26

35 ржавчины и шлам. Глубина обезуглероженного слоя на подкатке до отжига составляет 0,3-0,6 мм. Температурный режим отжига: непрерывный нагрев до

640-700 C выдержка, далее нагрев до 780-790 С, выдержка, охлаждение с печью до 710-730 С, выдержка, затем охлаждение с печью до 6500С, далее охлаждение до 200 С под муфелем.

Температура металла к концу первой изотермической выдержки равна

620-650 С в отстающей точке. Продолжительность этой выдержки зависит в основном от окисленности металла и находится в пределах 5-8 ч. Общая продолжительность отжига — 48-55.ч, производительность до 300 кг/ч.

В качестве защитной атмосферы используют зкзогаз ПСО-09 с добавкой природного газа в количестве 7-10%, начиная с момента разжига печи и до окончания охлаждения с печью (до

650 С). Подача газовой смеси производится при открытом выхлопном вентиле с расходом 20-32 нм /ч. В момент

3 окончания выдержки в начале нагрева при 620-700 С соотношение СО /CO в

2 отходящем газе находится в пределах от 0,005 до 0,133, а точка росы— от -12 до -35 С.

Глубина обезуглероженного слоя на прутках после отжига составляет

0,01-0,14 мм. Распределение ее подчиняется нормальному закону с математическим ожиданием 0,07 мм и сред,неквадратичным отклонением 0,02 мм.

Обожженный металл удовлетворяет всем техническим требованиям на холоднокатаную подшипниковую сталь. Из опытных партий изготовляют 90% калиброванной стали в холоднотянутом виде без дополнительной обточки и шлифовКие

Предлагаемый способ позволяет сйи= зить на 5-6% расход металла при термической обработке.

Формула изобретения

Способ термической обработки ropiivezarazex средне- и высокоуглеродистых сталей в зкзогазе или смеси экэотермического или аэотноводородного и природного газов, включающий нагрев до 730-860 С, выдержку, охлаждение со скоростью 10-30 С/ч до 6006500С нагрев до 690-740 С и охлаждеf о ние со скоростью 50-200 С/ч, отличающийся тем, что, с цельюулучшения качества поверхности обработанной стали, газ подают с начала обработки при нагреве до 730-860 С, осуществляют выдержку при 620-700 С, которую заканчивают при достижении в печной газовой среде соотношения

СО /СО, равном 0,005-0,15 и количе773098

Составитель A.Òþðèí

Техред Т.Маточка Корректор М.Вигула

Редактор Е.Дорошенко

Заказ 7433/33 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ства вочяных паров в пределах 2,00,1 г/м (точка росы -10. 40оС)

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Анзин Г.Н. и др. Производство подката из слябов инструментальной стали В2Ф. - "Сталь", 1976, 9 6, с. 522-524.

2. Потемкин К.Д., Брунзель О.М,, Рыбаков П.П. Реставрационное науглероживание стального проката.

"Сталь", 1971, 9 1, с. 63-66.