Способ удаления водорода из заготовок сталей

)5 С 21 О 1/7 Невай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР и Центральный научно-исследовательский институт чернойметаллургии им. И,П.Бардина(56) Авторское свидетельство СССРй. 501086, кл. С 21 О 1/78, 1974.Авторское свидетельство СССРМ. 615140, кл. С 21 О 9/34, 1977,Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам удаления водорода из металла.Известен способ удаления (десорбции) водорода из заготовок сталей бейнитного класса, включающий охлаждение их на воздухе с нерегулируемой скоростью с температуры конца горячей пластической деформации до 500-600 С, выдержку, замедленное охлаждение в колодцах в течение не менее 45 ч и последующее охлаждение на воздухеОднако известный способ не обеспечивает эффективного удаления водорода из сталей, поскольку для указанных сталей при температуре бейнитного превращения характеризуется высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, и в условиях замедленного охлаждения за период выдержки в колодцах скорость диффузии водорода слишком мала, в результате Ю 1730179(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ЗАГОТОВОК СТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к металлургии, конкретно к обработке сталей бейнитного класса, Сущность изобретения: способ включает охлаждение заготовок после горячей деформации до 500-560 С, противофлокенную обработку путем разогрева до 650 - 750 С, охлаждение до Мн+(10 - 25)С и окончательное охлаждение на воздухе, Способ позволяет исключитьтрещинообразование и уменьшить кривизну заготовок, 1 з.п. ф-лы, 1 табл. чего происходит лишь его перераспределение в объеме металла. Наличие в заготовках избыточного количества водорода приводитевай к ухудшению пластических свойств готового проката, образованию поперечных и про дольных трещин, разрушению стержней Од под собственным весом и требует проведе- С) ния дополнительной обезводороживающей обработки,Известен способ удаления водорода из ) заготовок сталей мартенситного класса, включающий горячую пластическую деформацию, закалку с температуры конца прокатки и последующий отпуск заготовок при температуре на 20 - 50 С ниже точки Ас 1.Однако за.счет быстрого и глубокого переохлаждения аустенита во всем объеме заготовки формируют мартенситную структуру, что исключает быстрое и полное удаление водорода из заготовок, особенно с увеличением их сечения, и повышает опас 1730179Известен способ термической обработки заготовок, включающий охлаждение после горячей деформации со скоростью 35 10 - 30 С/мин до 600 - 680 С, выдержку 3 - 4 ч, охлаждение до 400 - 500 С со скоростью 0,5 - 1,0 С/мин и окончательное охлаждение на воздухе,40 50 ность образования необратимых дефектов в них, ведет к получению низкой пластичности в готовом прокате, Применение высокотемпературного отпуска в сталях, имеющих продукты распада мартенсита, за счет "вялых" диффузионных процессов в них требует длительного времени, что ведет к значительным материальным затратам.Известен способ удаления водорода иэ заготовок сталей бейнитного класса, включающий охлаждение заготовок после горячей деформации со скоростью 3 - 6 С/мин до температуры на 30 - 50 С ниже окончания перлитного превращения ( 600 С), выдержку в колодцах при этой температуре в течение 15 - 20 ч и последующее охлаждение на воздухе.Недостатками этого способа являются замедленная десорбция водорода в результате невысокой водородопроницаемости грубозернистой структуры металла после прокатки и наличие в ней большого количества аустенитной составляющей, приводящие к снижению пластичности готовой продукции и качества заготовок изза большого брака по кривизне, который образуется при транспортировке и укладке в неотапливаемые колодцы по причине низкой упругости металла при температуре выше 600 С, имеющего большое количество аустенита в структуре стали,Недостатком указанного способа является большая кривизна заготовок после обработки.Целью изобретения является повышение качества готового проката, исключение в нем трещинообразования, повышение производительности процесса и уменьшение кривизны промежуточных заготовок в период транспортировки и загрузки,Сущность способа состоит в том, что длинномерные заготовки стали после горячей пластической деформации охлаждают со скоростью 6,54-15,0 С/мин до 500-560 С зоны бейнитного превращения, обеспечивая тем самым исключение аустенитной составляющей в структуре стали (заготовки). Затем металл транспортируют. После транспортировки с момента начала укладки заготовок в неотапливаемые колодцы их подвергают нагреву до 650 - 750 С за счет тепла заготовок(слябов) рядовых марок ста 5 10 15 20 25 30 ли, загружаемых совместно с заготовками стали бейнитного класса, при температуре конца прокатки 950 - 1050 С, а затем охлаждают со скоростью 0,25 - 0,5 С/мин до температуры М н+(10 - 25)С. Предлагаемый способ на первой стадии охлаждения обеспечивает получение во всем объеме заготовки смешанной структуры ферритоперлита и бейнита,Далее при нагреве происходит распад бейнитной структуры в сорбит отпуска, что совместно с перлитной структурой обеспечивает большую скорость диффузии водорода и его максимальную десорбцию в конечной стадии охлаждения, тем самым создаются условия для получения высокой пластичности в готовом сорте без применения дополнительного обезводороживания, а также увеличения пропускной способности неотапливаемых колодцев, Кроме того, способ обеспечивает достаточно высокую жесткость заготовок, особенно которую необходимо иметь при их транспортировке и загрузке, исключает брак по кривизне, создаются условия транспортировки и загрузки заготовок длиной более 8 м магнитным краном,Температура охлаждения до 500 - 560 С и скорость 6,5 - 15,0 С/мин необходимы для получения ферритоперлитной и бейнитной структуры, а также получения достаточной упругости в заготовке и магнитными свойствами в ней, что способствует более производительной работе при загрузке заготовок.Разогрев заготовок до 650 - 750 С учитывает структурное состояние стали при нагреве и диффузионные процессы в ней. Чем выше температура после формирования структуры, тем интенсивнее процесс обезводороживания металла, который интенсивней всего протекает при ферритоперлитной и сорбитной структурах,Температура конца охлаждения Мн+(10 - 25 ОС) диктуется тем, что в заготовках сечением квадрат 100 - 150 мм диффузионные процессы ниже данной температуры протекают очень "вяло" и требуют очень длительной выдержки, что тормозит производство.П р и м е р 1, Заготовку сечением 100 х 100 мм, длиной 11,6 м из стали 23 ХГ 2 Т бейнитного класса в плотном пакете охлаждали с температуры конца прокатки в течение 50 мин со скоростью 10 С/мин до 550 С, а затем магнитным краном уложили в штабель на предварительно подготовленную "подушку" из двух рядов заготовок 100 х 100 мм, длиной 11,6 мм из стали47 ГТ ферритоперлитного класса. Температура этих заготовок при укладке составляла 850 - 1000 С. Затем на уложенный ряд заготовок из стали 23 ХГ 2 Т положили еще ряд заготовок из стали 47 ГТ и так ряд за рядом до окончания формирования штабеля. На штабель сверху уложили дополнительно еще один ряд стали 47 ГТ. Кроме того, штабель с боковых сторон загородили специальными щитками из листовой стали. По закладной термопаре определили температуру в центре и в 20 см от края штабеля, котсоая через 30 мин достигла максимальных значений и составила 650 - 685 С, Охлаждение производили в течение 700 мин до 325 С или до Мн + 15 С со скоростью 0,5 С/мин, После этого штабель рассортировали, а заготовки иэ стали 23 ХГ 2 Т сразу же стали загружать на загрузочные решетки печей стана 250. При этом не обнаружены дефекты по кривизне заготовок и водородного характера. Готовый сортовой прокат без дополнительной обезводороживающей обработки имел высокую пластичность (дь = 12 - 16 ; др=3 - 6 ; загиб в холодном состоянии 180 при С=50). Кроме того, готовый поокат не имел продольных и поперечных трещин водородного характера ни после прокатки, ни при хранении на складе.П р и м е р 2. Заготовку сечением 100 х 100 мм, длиной 11,0 . м из стали 20 ХГ 2 Т в плотном пакете охлаждали с температуры конца прокатки в течение 70 мин со скоростью 6,5 С/мин до 500 С, а затем магнитным краном уложили в неотапливаемый колодец на предварительно подготовленную "подушку" (ряд), по всей длине и ширине колодца, из заготовок сечением 150 х 150 мм длиной 6,0 м из стали ферритоперлитного класса марки 35 ГС. Температура этих заготовок при загрузке составляла 1000-1050 С. Затем на уложенный ряд заготовок из стали 20 ХГ 2 Т бейнитного класса сечением 100 х 100 мм положили еще ряд заготовок из стали 35 ГС и так ряд эа рядом до полного заполнения колодца. После закрытия крышек и нагрева заготовок за счет тепла стали 35 ГС температура металла составила от края к центру колодца 650- 670 С, Охлаждение проводили в течение 650 мин до 320 С или до Мн+1 0,0 С со скоростью 0,5" С/мин. Далее охлаждение проводилось на открытом воздухе,После такой обработки дефектов на поверхности не обнаруживалось и заготовки не имели кривизны. Готовый сорт бездополнительной обезводороживающей обработки имел высокую пластичность (д=14 - 18 ;+25 С) со скоростью 0,25 С/мин. Дальней 25 30 5 10 15 20 35 40 45 50 55 др=3 - 8; загиб в холодном состоянии 180 при С=Зо), трещины продольные и поперечные отсутствовали.П р и м е р 3. Заготовку сечением 100 х 100 мм, длиной 11,6 м из стали 23 Х 2 Г 2 Т бейнитного класса охлаждали в "распушенном" пакете с температуры конца прокатки в течение 30 мин со скоростью 15,0 С/мин до 560 С, затем магнитным краном заготовки уложили в неотапливаемый колодец на подготовленную "подушку" (ряд) из слябов, уложенных по всей длине и ширине колодцев иэ стали 17 Г 1 С. Температура слябов составляла 950 - 1020 СЗатем уложили следующий ряд слябов, и так для заполнения колодца. После закрытия крышек и прогрева заготовок температура металла составляла 10-750 С от края к центру колодца. Охлаждение проводилось в течение 1500 мин до 335 С (Мн + шее охлаждение проводилось на открытом воздухе. После такой обработки дефектов на поверхности не обнаружено, заготовки не имели кривизны. Готовый сорт без дополнительной обезводороживающей термообработки имел высокую пластичность (д=11 - 15 ; др=3 - 6 ; загиб в холодном состоянии 180 при С=5 б). Конкретные режимы обработки по предлагаемому и известному способам и свойства сталей приведены в таблице.Как видно из полученных данных, предлагаемый способ по сравнению с известным исключает трещинообразование, дополнительную обезводороживающую термообработку, повышает производительность процесса, ликвидирует кривизну промежуточной заготовки в период транспортировки и загрузки,Применение такого способа позволяет обеспечить значительный зкономический эффект за счет повышения производительности неотапливаемых колодцев, исключения брака по трещинам и обезводороживающей термообработк и готового сорта.Формула изобретения 1, Способ удаления водорода из заготовок сталей преимущественно бейнитного класса, включающий горячую пластическую деформацию; охлаждение, противофлокенную обработку в неотапливаемых колодцах и окончательное охлаждение на открытом воздухе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества готового проката, исключения в нем трещинообразования, повышения производительности процесса и уменьшения кривизны проме1730179 2. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что охлаждение после горячей пластической деформации ведут со скоростью 6,5 - 15 С/мин, а после 5 противофлокенной обработки - со скоростью 0,25 - 0,5 С/мин,жуточных заготовок, охлаждение заготовок после горячей пластической деформации ведут до 500-560 С, противофлокенную обработку производят путем разогрева до 650 - 750 С, затем осуществляют охлаждение до Мн+(10 - 25) С.(Те с Размер зггоСко- Время Загиб )Брак пов хоСпособ Относительноеудлинение ТемпеТемператураразогрева,С Марка стали мперзтурапхлаядения,ьС котрещинамв готовомпрокате,рость охлаяде" ния,С/мин ратура ох- лажления, С товок рость ох- лаждения,С/мин людном состодеряки, ч Сечение Длина,мм м янин приС=Ба 12-16 3-6 180 23 Х 2 Г 2 Т 100 с 100 11,6 550 10,0 - 650-685 325 0,5 Нет 8,2 0,8(Ни+10) 20 ХГ 2 Т 100 х 100 11,0 500 6,5 23 Х 2 Г 2 Т 100 с 100 11,6 560 15,0 20 ХГ 2 Т 100100 11,5 530 15,0 0,6 11-15 3-6 180 -н 0,25 Нет 91 0,25 Нет 7,6 0,4 15-18 4-6 180 680-710 4,2 2-4 0,5-1,0 30 40 Изве- стный 7,9 3,8 4-5 0,7-1,0 35 30 8,7 6,3 1-4 0-0,5 20 38 410 500 480 400 6,8 4;0 2-4 07-1) 35 35 6,5 1,2 9-11 2,5-3 150 Нет Известный со 1,1 8-11 2-3 180 6,9 405 23 Х 2 Г 2 Т 00 100 11,6 680 10,0 4,0 сниженной скоростьюохлаждения Бремя охлаждения 60 чк Время охлаждения 100 ч 35 40 50 Составитель Н, Козлов Редактор Т, Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор И. МускаЗаказ 1490 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 23 Х 2 Г 2 Т 100100 20 ХГ 2 Т 100 х 100 20 ХГ 2 Т 100100 23 Х 2 Г 2 Т 100 с 100 20 ХГ 2 Т 100 100 1,6 600 1 О,О 3,011,0 620 15,0 3,5 11,6 680 30,0 ч,О 11,5 670 25,0 4,0 11,5 о 10 12,0 3,5 335 (Ни+25)330(Ни+20)400 Брак ;Содержание по волорола, кри" смт/100 г визне- - - - заго- До об после товок.ра- (обраЖ ботки ботки 0,5 20 0,6 32 1,0 48 0,9 460,06" 38кк,0,045 чЗ