Способ двухстадийного нагрева металла

СОЮЗ СОЕЕТСНИХцчиаюинсзтРЕСПУБЛИН ИЮ (11) 589 А 1 151) 4 С 21 Р 1/34 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л,И. Брежнева(54)(57) СПОСОБ ДВУХСТАДИЙНОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА перед горячей пластической деформацией, включающий нагрев заготовок в пламенной печи на6первой стадии до 700-800 С с выдержкой при этой температуре и последующий скоростной догрев металла на второй стадии до конечной температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью минимизации обезуглероживания стали, нагрев металла на первой стадии осуществляют с промежуточной изотермической выдержкой при 400-500 С и с дальнейшимо подъемом температуры до 700-800 С в течение 8-41 мин.Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть применено цри нагреве стали по 1 пластическую деформацию в нагревательных печах ца заводах металлургиии мапппостроеция.Цель изобретения - минимизация обеэуглероживация стали.,Кроме того, обеспечивается постоянство температурного состояния металла при скоростном догреве заготовок на второй стадиц нагрева, а также уменьшение окалицообразования, упрощение .управления режимов нагрева заготовок при высоких температурах, повышение качества нагрева.Способ реализуется следующим образом. Па первой стадии металл нагревают в пламенной печи до 400- 500 С.Затем следует промежуточная изотермическая выдержка при достигнутой температуре на поверхности металла, В процессе выдержки обеспечивается полный прогрев заготовок по сечению, и, следовательно, создаются предпосылки для возможно более быстрого последующего нагрева, Длительность выдержки регулируется в зависимости от производительности таким образом, чтобы время нагрева металла от 400-500 С до 700-800 С было минимальным и постоянным, при регламецтироваццом перепаде температур го сечению заготовки перед скоо ростцым догревом ее от 700-800 С до температуры деформации. Соответственно, будет обеспечиваться стабильньш режим скоростного догрева,П р и м е р, При нагреве заготовок сечением 100 х 100 мм перед прокаткой катанки6,3 мм с производительностью 30 т/ч изотермическую выдержку из условия минимального обезуглероживания согласно таблице рекомендуется производить при температуре 1. = 400 С в течение 37,4 мцн, причем время догрева металла от400"С до= 700 С составит 15,4 мин. Температура печи для создания изотермической выдержки при400 С должна находиться, какои покаэывает практика, на уровне 500 С будучи рассредоточецной при номинальной производительности ца участке, составляющем37 4х 100 = - х 100 = 61,7760,6 505891от длины активного в пода печи: Ь- 0,617 1,.Если после перехода стана на прокатку более массивного профиля иэтой же заготовки скорость прокаткии производительность стана необходимо увеличить на 307, то при той жеемкости печивремя нагрева металлав нец 1, должно сократиться. Это до О стигается за счет сокрашения продолжительности иэотермической выдержкица 307 т.е. от 37,4 до 26,2 мин, ипроизводится за счет отключения рядасводовых горелок ПШБ 1. Зона печи дли ной 0,617 Ь , с температурой500 С после увеличения производительцости стана и уменьшения длинызоны 1, ца ЗОБ соответствует 0 432 ЬЦ ФОМ,ТеПри формированном режиме работы20 печи, например после длительной остановки для восстановления потерянной производительности, может оказатьл Ься, что,9=Он =,+,В этом случае должны быть включены25 все горелки печи, в том числе горелки, обеспечивающие регулированче иподдержание постоянства температурФного состояния металла в течениеПри длительных остановках стана30 (печи), например в результате крупной аварии, печь должна быть переведена на тепловой режим холостогохода с таким расходом топлива,.чтобы температура в ее рабочем прост 35 ранстве 1. составл а 400-500 С,при этом может оказаться, что- Освы 9В последующих двух примерах освещены экстремальные нехарактерные,но теоретически возможные, режимынагрева заготовок в печах на 1 стадии двухстадийного нагрева.В таблице, составленной для конкретных условий нагрева заготовокразличного сечения, практикуемых насовременных станах, для различныхконечных температур нагрева, при различных температурах выдержки показано влияние всех перечисленных параметров на конечное обеэуглероживание0 при постоянной номинальной производительности печи. Последнее обстоятельство выбрано для удобства сопоставления величины обезуглероживания. При других производительностях величина обезуглероживания для каждого опыта может несколько измениться, однако общаятецденция измецеция величины обезуглероживация с сохраняется, При увеличении производительности происходит сокращение времени ,е за счет снижения ., и, сооетстпеццо, син ан %жение обезуглероживдция. П наоборот, при снижении производительности будет наблюдаться увеличение обезуг 25 лероживдция по тем же причицдм.Зндчеие Б в таблице находят по р следующей формуле:Б =, /1, (8)где С - абсолютная величина обезуглерожеццого слоя;с 1 - сторона сечения заготовки,Размеры сечения заготовок 80 80 150"150 мм и длителеость нагревасоответствуют практкуемьм в пламенных печах мелкосортцых, проволочных и комбинированных стансв. Общее время нагрева заготовок в печи до 700- ЯОО С выбирается в соответств со временем нагрева от 20 до 1200 С в существующей мелкосортцо-проволочного стдца "250", характеризующегося из-за обширцого сортамента переменной производительностью. Перепад температур по сечению заготовки перед промежуточной изотермической1выдержкой лС принят 100 С во избежание короблеция или разрушения заготовок, а перед скоростным догреовом л С, = 40 С, ибо такой перепад в сравнении с равномерным прогревом мало влияет ца конечное температурное поле в заготовке перед прокат 35 кой.Данные, представленные в таблице, обосновывают выбор температуры промежуточной изотермической выдержки от 400 до 500 С - для меньших разме О ров сечения заготовок, и от 450 о500 С - для больших размеров из условия миепмиздци глубеобезуглероживация. Обосцовывается также и время нагрева от . = 400-500 С до- 700-800 "С; как следует из таблицы, минимальное время нагрева металла от С, до С составляет около 8-8,2 ме для заготовки 8080 мм при- 450 С и С, = 700 С, а мдксималь-б ное - 4 мин (40,б миц для заготовки 150 х 150 мм при С = 450 С и Со800 С) . Продолжительность нагреваменее 8 миц не обеспечивает прогрев металла с конечным перепадомопо сечеиюл ; = 40 С, а нагрев в течение времени, превышающего 41 мин приводит к неоправданному уве(1 гЯч 4ичецию глубины обезуглерожицдцця.П 1 ому область практичес ког примецеция предлагаемого способа зусловии качественного нагрева металла от; до Спри млдльом обезуглероживании его поверхности лежитв пределах 8-41 миц,ОчениднО) чтО выдержку при температуре выше 500 "С даже для заготовок 150 х 150 мм делать нецелесообразно из-за значительного увеличения обезуглероживдния.)ТО следует из тендецции измецеция результатов таблеь.Предлагаемьп способ предлагаетсяиспользовать для металла, ндгреваемого перед прокаткой ца современных елкосоТьх, проволочных и комбинированных мелкосортцо-проволочньех стдцдх, где применяются заготовки сечением От ЯОх 80 мм до 50 х 150 мм,Пспользовдцие способа для ндгред сляГов и заготовок менее 80 х 80 мм6 олее 150 х 150 мм в прицципе возможно, однако предлагаемый для вьдержки темпердтурцый интервал в этом случае можст цссколько отличаться отинтервала, рекомендованного для стаов данноо тпа. Для заготовок мснее ЯОх 80 мм, (в соответствии с теплелией измеения результатов в табле 1 температурный уроеець выдержки 6 удет ниже, а для заготовок более 15 Гх5( мм выле.В соответствии с ддццыми таблицырекомендуется интервал практического спользовдция способа, находящийся между двумя грдчнг случаями, В Обох сучдях предполагается, что лдмс:пц,пнагрев производится в печи с ,гслм подом, д скоростной догрев в идукторе. Коечдя температура металла перед прокаткой 1200 С.В ервом граО случае размерсечс ция применяемой заготовки сост;:яет ЯОх 80 мм при коцечцой темпс рдтуре дгрева д ерой стдЕи700 С,Тепсрту 1 д поеерхост эдОтое -В ЕЧ С ШДГЕЮ пОДОм ДОВОДТося до 450 С зд Г = 5, 7 мц. Пр этом перепад температур по сечению мет,лдд С составляет 100 С. В процессе последующей вьпержк при темапературе металла С = 450 С в течецис выдержки= 34,7 мин температур перепад сводится до 0 или до минимума. Это создает условия для быс срого цдгревд поверхост дго(мм) ивремя нагрева до1мин ки метал- Время выла, С С держкил.вылпри С.,мин Время нагрева,7от Сдо Смин Обеэуглероженныйслой 8,7 Обе зуглероженный слой,6,7 Времявьщержлвыпри С.мин ВремянагреМва,от С,д23,1 0,33 45,7 37,6 17,4 49,2 28,9 0,55 0,38 550 П р и м е ч а н и е. Выделена область практического применения. товки в течение8,2 мин в тойже печи от С, = 450 С до С = 700 Сс перепадом по сечениям ьС, = 40 С.Последующий скоростной нагрев в индукторе на 3 мин обеспечивает минимальное время нахождения заготовкипои 700-1200 С. В результате обезуглероженный слой будет минимальным и составит 0,353 от толщины данной заготовки,Во втором граничном случае размер сечения применяемой заготовки равен 150 х 150 мм при конечной температуре 15о нагрева на первой стадии С800 С.Аналогично первому граничному случаю поверхность заготовки нагревается до С,450 С эа , = 19,8 мин в печи с шагающим подом. Далее следует 20 выдержка в этой же печи в течение30 6 мин для удаления обраэовва фвавшегося перепада температуры ьС по сечению заготовки. Дальнейший нагрев от С450 С до С = 800 С 25 1 за= 40,6 миц в пламенной печи и от 800 С до 1200 С в ицдукторе приводят к минимальному обеэуглероживанию (0,532).Эффективность предлагаемого способа определилась при исследовании глубины обеэуглерожеццого слоя, образующегося при нагреве заготовки из стали 60 С 2 А сечением 100 х 100 мм в опытной плазмеццо-индукционной установке. Установлено, что в способе, предусматривающем иэотермическую выдержку металла при 500 С, наблюдается сокращение обезуглерожеццого слоя на заготовке по сравнению с обычным способом пламенно-индукционного нагрева (температура перехода иэ пламенной печи в индуктор С - 800 С) в среднем от Б, = 0,83 мм до= 0,58 мм (на 307) при общем времени нагрева в обеэуглероживающей атмосфере пламенной vечи 1 ч 25 мнн и догреве в ицдукторе до температуры 1210 С - 3 мин.