Способ нагрева под ковку крупныхслитков из заэвтектоидныхсталей

 

0" П -И- -С"А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Севз Сееетскни -.

Сецмаянстмческмк

Республнк (щ799884

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (51)М. Кл.З

В 21 J 1/06 (22) Заявлено 121278 (21) 2694787/25-27 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 73 (088. 8) Опубликовано 3001,81, Бюллетень HP 4

Дата опубликования описания 3Ц0181 (72) Авторы изобретения

A.È. Потапов, Б.A. Мигачев, В.И. Бочкарев и Н.Н. Чесалова

Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения

"Уралмаш" и Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова (71) Заявители (54) СПОСОБ НАГРЕВА ПОД КОВКУ КРУПНЫХ СЛИТКОВ

ИЗ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением н может. быть использовано в кузнечном производстве при изготовлении крупных поковок на прессах, например уникальных поковок прокатных валков из заэвтектоидных сталей.

Известен способ нагрева крупных слитков под ковку, заключаюшийся в том, что предварительно слиток нагревают до равномерного прогрева по всему сечению, а затем — форсированно, создавая перепад температур по сечению. При этом предварительный 15 нагрев осуществляют до 0,35-0,4 температуры плавления материала слитка, а форсированный нагрев — до

0,9 температуры плавления. В случае использования известного способа для 20 нагрева слитков из заэвтектоидных высокоуглеродистых сталей (например

9Х, 9Х2,9ХФ, 9Х2МФ и др.), т. которых 1385оС, слиток перед ковкой имеет температуру централь- 25 ной части (1/3 сечения) 485-554 С поверхностных слоев (2/3 сечения)

1246оС. Ковку слитка из эаэвтектоидной стали, нагретого до таких температур, реализовать практическй невоз- 30 можно, т.е. исключена возможность получения качественной поковки, поскольку при температурах выше

1230-1240ОС наступает перегрев и полная потеря пластичности эаэвтектоидной стали в поверхностных слоях слитка. Металл центральной зоны слитка, нагретый до 485-554оС, также имеет краяне низкую пластичность и высокое сопротивление деформации P1) .

Недостатком известного способа (применительно к эаэвтектоидным сталям) является низкое качество поковок.

Цель изобретения — улучшение деформируемости слитков, повышение качества поковок.

Для достижения цели при осуществлении способа нагрева под ковку крупных слитков иэ заэвтектондных сталей, включаюшегося в предварительном нагреве слитка до равномерного прогрева по всему сечению и последующем форсированном нагреве с созданием перепада температур по сечению, предварительный нагрев слитка проводят до

0,81-0,83 температуры плавления его материала, а последуюший,1орсирован

799884 чения распределения химических элементов в объеме слитков массой до

100 т из заэвтектоидных сталей, а также благодаря выполненным исследоФ ваниям влияния химического состава и температуры на пластичность высокоуглеродистых заэвтектоидных сталей

Пример. Учитывая характер распределения химических элементов в крупных слитках, проводят исследование влияния состава на пластичность заэвтектоидных сталей. 3а базовый приНимают состав стали марки 9Х2. Кроме базового выплавляют сплавы, различающиеся по С, S, P u Cr и характеризующие центральную и промежуточную зоны в слитках массой 40-50 т.

Химические составы, моделирующие распределение элементов в слитках массой 40-50 т из заэвтектоидных сталей приведены в таблице.

Зона слитка Плавка С Сr S P

1 1,41 2,70 0,045 0,037

Центральная

Промежуточная

2 1 0 2,22 0,028 0,023

Поверхностная (или базовый состав) 3 0,82 1,б4 0,012 0,010

Пластичность литой стали определяют прокаткой на клин. 3а показа- 3$ тель пластичности при этом виде испытания принимают параметр A,в— степень деформации к моменту разрушения образца при прокатке. Диаграммы пластичности для исследованных сплавов приведены на чертеже. Из результатов испытаний следует однозначное заключение о том,что пластичность металла в зоне положительной ликвации элементов (см. кривую 1) в 5-7 раз отличается от пластичности металла 45 поверхностных зон слитка {см. кривую

3). Следовательно, чтобы уменьшить вероятность трещинообразования, слиток перед ковкой необходимо нагреть так, чтобы уровень пластичности ме- 50 талла центральной зоны слитка был максимален. Как следует из приведенных графиков, для слитков из заэвтектоидных сталей рассматриваемого класса эта температура нагрева составляет 1130-1150 С. С другой стороны при ковке крупных слитков из заэвтектоидных сталей на поверхности поковок также часто образуются трещины, что является причиной окончательного либо исправимого брака. Следователь- 40 но, чтобы повысить деформируемость кузнечных слитков, т.е. уменьшить вероятность разрушения металла поверхностных зон, слиток перед ковкой необходимо нагреть так, чтобы плас- б5 ный нагрев - до 0,8б-0,88 температуры плавления материала слитка.

На чертеже показаны диаграммы пластичности стали 9Х2.

Способ осуществляется следующим образом. 5

Кузнечный слиток с температурой поверхности, например 500-600ОС, 4 осле извлечения его чз .изложницы и термоса помещают в нагревательную печь с температурой рабочего пространства 1000ОС, нагревают до 11301150 С, где выдерживают до выравнивания температуры по сечению. После этого температуру печи форсированно повышают и, после нагрева поверхност- 1> иой зоны слитка до 1200-1220ОC слиток выдается под ковку. Сформулировать такие требования к тепловому состоянию крупных кузнечных слитков удалось в результате детального изу20 тичность металла была максимальной, т.е. температура поверхности должна составлять 1200-1220 С. Такое распределение температур по сечению слитка легко получить, если воспользоваться предлагаемым способом нагрева.

Предлагаемый способ нагрева бып опробован в условиях прессового цеха Уралмашзавода при ковке сл; тков массой 79 т из стали марки 9ХФ. Был принят такой режим нагрева: равномер. ный нагрев слитков до 1130-11500С, выдержка при этой температуре в течение 12 ч для выравнивания температуры по сечению слитка, форсированный нагрев поверхности слитков до

1200-1220 С и последующая ковка на прессе. При оценке качества поковок использовалась бальная система, принятая на Уралмашэаводе.

Балл 1 — значительная пораженность поверхности поковки трещинами, имела место в процессе ковки частая огневая зачистка-выплавка дефектов, окончательный брак.

Балл 2 - на поковках обнаруживаются крупные рванины и трещины длиной более 200 мм, в процессе ковки часть дефектов выплавлялась, большой излишний припуск исправимый брак, Балл 3 — вследствие наличия деф< ктов типа трещин поковки отнесены к

799884

Качество поковок, балл

Количество, шт., % 4, 7 11 6

9,4

2,3

2

4

31

3 5

4,0

4,5

5,0

Формула изобретения категории исправимого брака по причине излишнего либо малого припуска на механическую обработку °

Балл 4 — обнаруживаю.ся отдельные дефекты длиной до 100 мм; на отдельных участках излишний припуск.

Балл 5 — поковка имеет требуемые размеры, на поверхности имеются лишь незначительные мелкие дефекты.

Г

Для 43 штук огытных слитков после ковки получен следующий результат:

Таким образом, на опытной партии поковок средний балл-качества соста- Я вил 4,5. Для сравнения быпо проанализировано качество поковок иэ заэвтектоидных сталей на Уралмашзаводе эа последние 6 лет ° Сопоставление показывает, что качество поковок из слитков массой 79 т, изготовленных по известному способу, в 1,5 раза хуже качества опытных поковок.

В результате анализа качества прессовых поковок из заэвтектоидных сталей типа 9Х, 9Х2, 9ХФ, 9Х2МФ установлено, что только на Уралмашзаводе ежегодно по причине неудовлетворитель( ной деформируемости крупных слитков около 3Ъ поковок относят к категории окончательного брака, примерно 25% поковк классиФицируют как исправимдй брак, при изготовлении 20% поковок процесс ковки прерывается из-за выплавки дефектов. В результате непроизводительные расходы на заводе ежегодно составляют около 100 тыс. руб. Поскольку при опробовании пред лагаемого способа нагрева под ковку наблюдается значительное повышение качества поковок (в 1,5 раза), можно считать, что внедрение в производство этого способа нагрева позволит снизить непроизводительные расходы при изготовлении поковок рассматриваемого класса только на

Уралмашэаводе, по крайней мере, в

2,0-2,5 раза, что составит экономический эффект 50-60 тыс. Руб в год.

Учитывая, что в отрасли тяжелого и энергетического машиностроения предлагаемый способ может найти применение, по крайней мере, на 5-6 заводах страны (НКМЗ, ЮУМЗ, Ижорский машиностроительный завод и др.), в народном хозяйстве страны общий экономический эффект составит 250300 тыс. Руб. ежегодно без какихлибо дополнительных капиталовложений.

Способ нагрева под ковку крупных слитков иэ заэвтектоидных сталей, заключающийся в том, что предварительно слиток нагревают до равномерного прогрева по всему сечению, а затем— форсированно, создавая перепад температур по сечению, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения деформируемости слитков и по- вышения качества поковок предварительный нагрев слитка осуществляют до

0,81-0,83 температуры плавления его материала, а последующий форсированный нагрев — до 0,86-0,88 температуры плавления материала слитка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Охрименко Я.М. и др. Теория процессов ковки. М., "Машиностроение", 1977, с. 290-291.

799884

2,8 о,ч нос то иоо aso

Таниературц с

Редактор И. Келемеш

Заказ 10264/10 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

2,Ч

«2,0 tg ( ое

Составитель О. Корабельников

Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Шароши