Способ термической обработки чугунных центробежнолитых труб

,ЯО 112130 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИЗОБРЕТИДЕТЕПЬСТВУ САН(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследова"тельский и конструкторско-технологический институт трубной промьппленности(54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЧУГУННЫХ ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ТРУБ по авт. св. 9 685705, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, пластичности и коррозионной стойкости чугуна, в процессе охлаждения в интервале температур 650-300 С наружную поверхность трубоо охлаждают со скоростью 150-300 С/мин. К АВТОРСКОМУ С С 21 0 5/04; С 21 Р 9/О02 т Вариант Температуранаружной поверхноститрубу С Предел проч ности на ра Рын у ье 8 у МПа СкоростьохлажденияС/мин Коэффици- Глубинныйент запа- показатель тносительное удлинениеу 3 %) са пласкоррозии, П, мм/год тичности,Ка 0,3 1,02 186 650 100 219 0,71 0,61 0,7 650 150 1 11213Изобретение относится к металлур гии и может быть использованопри изготовлении центробежнолитыхчугунных труб.По основному авт. св, йу 685705 5известен способ термической обработки чугунных центробежнолитых труб,включающий нагрев до 920-950 С, вы 0держку и охлаждение, согласно которому в процессе нагрева, выдержкии охлаждения в полость трубы подаютхладагент, при этом температуру внутренней поверхности поддерживают в ин тервале температур 200-300 С, а вкачестве хладагента используют водовседуввум смесь 1 .Такой способ позволяет получитьтемпературу средних и внутреннихслоев трубы в течение всего процессаотжига не выше 500 С, благодаря чему0исключается распад перлита и роствключений графита в этих слоях и,как результат, обеспечивается повышение прочности отливки,Однако при использовании данногоспособа отжига труб на границахзерен, особенно в наружных слоях отливки, обнаруживаются мелкодисперсные включения карбидов, карбонитридов,фосфидов и. других включений, которые 30вызывают хрупкость чугуна, снижаютего прочность, пластичность и коррозионную стойкость.Целью изобретения является повьппение прочности, пластичности и корро- З 5зионной стойкости чугуна.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу термической обработки чугунных центробежнолитых труб, в процессе охлажденияов интервале температур 650-300 С наружную поверхность труб охлаждаютсо скоростью 150-300 С/мин. Эффективным способом предотвращения образования включений в межзеренном пространстве является ускоренное охлаждение труб в интервале температур 650-300 С. При этом отсутствие0загрязненности границ зерен достигается за счет охлаждения наружной поверхности трубы со скоростью 150- 300 С/мин. При меньшей скорости охлаждения не обеспечивается доста" точная чистота границ зерен; более высокая скорость охлапдения (свьппе 300 С/мин) существенно не повышает качество труб и поэтому экономически не целесообразна.П р и м е р. Центробежнолитые трубы из серого чугуна диаметром 300 мм и длиной 6 м подвергали отжигу в методической отжигательной печи при 945 С. Сразу же после загрузки в отжигательную печь в полость труб с помощью специальной форсунки начинали подавать водовоздушную смесь. Давление воздуха в смеси поддерживалось на уровне 0,5 МПау расход воды 0,06-0,3 м /ч . Время выдержки труб в печи отжига составляло 25 мин, После выдачи труб из печи и достижении их наружной поверхностью 650 С, не прекращая подачи хладагента в полость трубы, на наружную поверхность начинали подавать аналогичный хладагент, обеспечивая различную скорость охлаждения. При достижении.трубами 300 С охлаждениеонаружной поверхности прекращали (температура замерялась контактными термопарами). Для сравнения обрабатывали трубы по известному способу (без охлаждения наружной поверхности).Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.Т а б л и ц а 1 Показатели качества труб1121302 Продолжение табл,Предел проч- Показатели качества трубности на ра Вариант СкоростьохлажденияС/мин Температура наружной поверхноститруб, С рыв, б В, МПа Относи"тельноеудлинеие,3 Й Коэффициент запаГлубинныйпоказателькоррозии,П, ммгод са плас" тичности,Ка 0,8 0,65 0,70 225 650 232 300 0,68 240 0,70 650 0,9 0,69 650 239 0,76 0,9 350 160 0,49 1,50 225 500 0,2 225 0,53 1,35 600 214 225 0,59 0,83 0,70 232 225 650 0,8 0,65 250 700 225 0,50 10 1,24 Табгица 2 Способотжигатруб Показатели качества труб лубиный поКаэффици ент запа Относительное удлинение 8, Я са плас- азатичносель ностиКа орроии П, мм/год 1,10 50 2,7Ь 0,44 181 0,3 Известный Предлагаемый 0 65 0 О 59 2 1 650 232 0,8 225 Как видно из табл, 1, оптимальная с точки зрения качества труб, скорость охлаждения их наружной поверхо ности находится в пределах 150-300 С/5 /мин (варианты 2,3,4), При меньшей, скорости охлаждения, например 100 С/о/мин (вариант 1), не обеспечивается достаточная чистота границ зерен, что сказывается на качестве труб - снижаются прочность, пластичность и коррозионная стойкость металла отливок.Увеличение скорости охлаждения сверх 300 С/мин (вариант 5) сущестСкорость охлаждения,С/мин Температура поверхности труб,ПределпрочностиВфМПа Модуль кольцевой прочности К,МПа Брактрубпотрещинам,Ж1121302 Составитель И.ЛипгартРедактор Н,Швьдкая Техред З,Палий Корректор И.Демчик Заказ 7893/19 Тираж 539 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4 /5Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная, 4 венно не повышает качества труб и экономически не целесообразно.Варианты 6-10 (табл, 1) показывают результаты проведенных исследований с изменением температуры наружной поверхности труб к началу охлаждения. Как видно, охлаждение нужно начинать именно при 650 С, Охлаждениеоо от более высоких температур 700 С и вышее, вариант 10) приводит к подавлению процесса ферритизации чугуна, результатом которого является повышение предела прочности, но при этом существенно снижаются пластические и коррозионные свойства труб,. Охлаждение от более низких температур (600 С и ниже, варианты 8,7ои 6) также отрицательно сказывается на качестве труб, так как при этих температурах начинается процесс выделения избыточной фазы по границам зерен, что приводит к охрупчиванию металла и снижению механических, а также коррозионных свойств.Дальнейшее охлаждение наружной поверхности труб при достижении 300 С не имеет смысла, так как процессы выделения избыточных фаз из твердого раствора к этому температурному интервалу практически прекращаются.Качество труб оценивалось пределом прочности на разрыв продольных образцов, относительным удлинением,глубинным показателем коррозии Пи коэффициентом запаса пластичностиКа. Коррозионные свойства опреде 5 лялись в среде 937-ной серной кислоты. Коэффициент запаса пластичностипредставляет собой отношение удельных упругих деформаций аи аапл1 О Ка= -- ,а 1 дудельные упругие деформациивычислялись как отношение работ платической Ад и упругой Апр деформаций к площади поперечного сеченияобразца (в идеале хрупкого разрушения не происходит, когда Ка=1).Как видно из табл. 2, применениепредлагаемого способа отжига трубзначительно улучшает важнейшие характеристики их качества. Одним изследствий этого является снижениебрака труб по трещинам в среднемна 0,67.Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прочность,пластичность, коррозионную стойкостьчугуна в трубах и снизить их бракпо трещинам, занимающий преимущественное положение по сравнениюЗО с другими дефектами труб.Годовой экономический эффектот использования изобретения составит свыше 68 тыс. руб. в год .