Способ термической обработки прокатных изделий

Союз СоветсннкСощналнстнческнкРеспубпни ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ; 1 ц 739118 ЗР " ,К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУно делан нзобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения Институт черной металлургии Министерства черной металлургии(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙИзобретение относится к черной металлур. гии, в частности к термической обработке про. катных изделий, преимущественно толстых лнс; тов.При упрочняющей термической обработке5 прокатных изделий, например толстых листов, наиболее ответственной операцией являетсл закалка (ускоренное охлаждение ниже температуры Аг,). Наряду с получением требуемого уровня и равномерности механических свойств в листе после закалки необходимо обеспечить его высокую плоскостность. В связи с тем, что механические свойства листовой стали, в основном, определяются ее структурным состоянием после охлаждения, а плоскостность - уровнем остаточных напряжений, то при охлаждении не удается устранить коробление листов даже в том случае, если достигнута удовлетворительная равномерность механических свойств по площади листа. 20ЭВ связи с этим, охлаждение листов до тем. пературы ниже Аг, в свободном состоянии практически не применяется. Листы закаливают водой в зажатом состо. янин в прессах или ролико.закалочных маши. нах, удерживая их от коробления в процессе охлаждения, что однако не гарантирует их план. шетность после выдачи нз зажимов пресса или роликов машины 1.Известный способ охлаждения листов при. водит к их короблению. Обычно предусматривается одновременная и равномерная подача охладителя на обе охлаждаемыеповерхности листа, однако такая подача охладителя не гарантирует одинаковых условий охлаждения верхней и нижней поверхности листов, так как при подаче охладителя на верхнюю поверхность листа происходит его скапливание, образование паровой рубашки, что не только затрудняет подвод свежего охладителя, но и приводит к неуправляемому процессу охлаждения по площади листа. В тоже время охлаждение нижней поверхности хотя и происходит в условиях непрерывной смены охладителя, но идет только в местах непосредственного контакта охладителя с поверхностью изделия, что значительно снижает эффективность охлаждения, 739Таким образом, при одновременной подаче одинакового количества воды на обе поверхности листа охлаждение нижней поверхности идет менее интенсивно, возникает температурный градиент, приводящий к короблению. Для его устранения расход воды на нижнюю поверхность листов при закалке, например в ролико-эакалочных машинахдолжен быть в 1,4 - 2,8 раза больше, чем сверху 21. Известен также способ термической обработки листового проката, в котором нагретьай лист подвергают двустороннему охлаждению при его движении в ролико-эакалочной машине, причем сопла для подачи охладителя снизу и сверху расположены в шахматном порядке, в реэуль. тате чего происходит запаздывание во времени начала и конца охлаждения одной иэ поверхностей, причем в устройств осуществляется одновременное охлаждение обеих поверхностей листа 33.Однако указанный способ охлаждения не обеспечивает требуемой планшетности листов, поскольку незначительное снижение интенсивности охлаждения по мере удаления потока от сопла к ролику не обеспечивает возрастания температуры переохлажденной поверхности и релаксации напряжений, что вызывает повышенное коробление.Целью изобретения является обеспечение плоскостности изделия, преимущественно листов толщиной 4 - 50 мм при охлаждении их прежде всего в незажатом состоянии, а также улучшение плоскостности листов охлаждаемых, например в ролико-закалочных машинах.Поставленная цель достигается тем, что двустороннее охлаждение ведут отдельными поперечными участками по длине проката таким образом, что при охлаждении одной поверхности каждого участка не охлаждают противопо. ложную, при этом по мере снижения среднемассовой температуры проката увеличивают длину участков, определяемых временем охлаждения 0,15 - 40 с при движении иэделий со скоростью 0,1 - 5 и/с.Диапазон листов по толщине 4 - 50 мм иэ низкоутлеродистых марок сталей, обрабатываемых по предлагаемому способу принят и опробован исходя из реальной необходимости повышать планшетность при закалке. При увеличении толщины листа более 50 мм коробление при закалке незначительно и возможно использование существующих способов охлаждения.Оптимальные технологические скорости перемещения составляют 0,1 - 5 м/с соответственно для листов толщиной 50 - 4 мм, так как они согласованы с производительностью современ. ных прокатных станов и печей для нагрева толстых листов.длина участка охлаждения, м;разница температур в началеи в конце охлаждения на участ.ке, С;толщина листа, м;скорость перемещения листа, и/с;скорость охлаждения, град/с; 70 Ч охл. и - число циклов охлаждения,Наиболее удобным технологическим параметром, определяющим дтяну участка охлаждения при движении листа с заданной скоростью (0,1 - 5 м/с) является продолжительность его охлаждения, с:30 т охл,При изменении всех факторов в укаэанных пределах установлены значения указанного параметра (0,1 - 40 с), позволяющие при осуществлении предлагаемого способа получить планшетные листы после закалки их в незажатом состоянии,Причина достижения высокой плоскостности листов заключается в том, что при охлаждении создается заданая система остаточныхнапряжений. При охлаждении поверхности од.ного участка возникает температурный градиентпо длине и сечению листа и, вследствие этого,определенный уровень напряжений одного знака. Аналогичную систему напряжений испытывает участок противоположной поверхности,смещенный на величину зоны охлаждения.В следующий промежуток времени происходитизменение знака напряжений на указанныхучастках, что приводит к синусоидальному ха.рактеру распределения остаточных напряженийпо длине листа.Поскольку уровень напряжений снижается55 на каждом участке в результате разогрева ме.талла после каждого цикла охлаждения, а общее количество тепла, отбираемое от каждойповерхности, оказывается и итоге одинаковым,то остаточные напряжения по длине иэделий 118 4Сущность способа заключается в том, чтопланшетность листов достигается не эа счет од.новременного охлаждения всех площадей (или отдельных участков) верхней и нижней поверх.ности листа, а путем поочередного во времени отбора тепла от смежных участков противоположных поверхностей, т,е, когда производят охлаждение одной поверхности какого-либо участка листа, то в это же время не проиэво дят охлаждение противолежащей поверхностиэтого же участка. При этом длина участка ох.лаждения определяется следующей функциональной зависимостью;739118 П р и м е р 1. Лист, нагретый до темпера.туры аустенищзации, перемещается со скоростью0,1-5 м/с через верхние закалочные секции 1 - 3(фиг. 2), после каждой из которых вода уда.ляется принудительно с поверхности листа бо.ковыми форсунками, благодаря чему создаются О условия для разогрева переохлажденного участ.ка поверхности. Аналогичные условия создаются при охлаждении нижней поверхности листазакалочными секциями 4 - 6, При этом охлажде.ние верхней и нижней поверхности происходит И отдельными поперечными,. участками по длине,причем продолжительность охлаждения на каж.дом участке составляет 0,15-40 с и возраста.ет по мере снижения среднемассовой темпера.туры.а Скоростьнеремещния Ч,м/с Скорость Числоохлажде. циклнияград/с250-150 . 8-41 6 -Длина участ.охлаждения,м родолжительность охлажлиста,дения одногцикла, с 0,75 - 1 0,15 - 1 0 5 - 1 1 - 12 0 - 30 1 - 0,5 50-20 0 - 50 0,5 - 0 4 -и - уточняется в зависимости от применяемой системыхлаждения. ечани Укаэанный способ охлаждения может быль осуществлен также за счет ручной или автома. тической подачи охладнтеля на обе поверхнос.ти по заданной программе (см, таблицу) при непрерывном расположении охлаждающих уст.ройств.При попадании движущегося листа в зону действия верхней секции 1 температура поверхности снижается за время т, до температуры Т, (см. фиг, 1). Далее за время та происхо дит разогрев верхней поверхности и одновременно охлаждение нижней, в последующие периоды тз т, ., т, цикл повторяется. В этом случае разогрев одной поверхности при раэогре. ч 5 ве происходит только во время охлаждения противолежащей, однако полного выравнивания температуры по сечению листа при закалке не происходит (см, кривые а, б фиг. 2). цреянагаемого способа в ях стана 3600 заводаоказываются уравновешеннымичто и обеспе. чивает их плоскостность. По мере снижения среднемассовой температуры проката для до. стиження требуемого температурного перепа.да (около 100 С) на смежных участках необходимо увеличивать продолжительность их ох. лаждения в йределах 0,15 - 40 с при движении иэделий со скоростью 0,1 - 5 м/с, что вызыва. ет увеличение длины охлаждаемых участков.Таким образом предлагаемый способ исключает необходимость зажатия изделий, что значительно.повышает технологичность процесса тер. мообработки, так как позволяет закаливать листы в потоке стана без применения ролико. закалочных машин. Очевидно, что по схеме создания напряженного состояния в металле способ сходен с влиянием многовалковых правильных машин и позволяет снизить вредное влияние на коробление таких факторов, как разнотолщинность, лнквация химического состава и др., воздействие которых при других способах учесть невозможно. Ь На фиг. 1 и 2 представлены схемы осутцест. вления предлагаемого способа.В таблице приведены конкретные параметрыдля реализации,предлагаемого способа,Закалке подвергают листы из сталей с млой устойчивостью аустенита, преимущественниз низкоуглероднстых и низколегированныхмарок. Для создания преобладающего уровня напря.жений одного знака за каждый цикл охлаждениятемпературный перепад между поверхностямидолжен составлять не менее 100 С. Поэтому,при закалке листов с высокой планшетностьюпо предлагаемому способу от 900 - 1000 С до400 - 300 С максимальное число циклов охлаж.дения составляет 6 - 8, причем с увеличениемтолщины листаколичество циклов сокращаетсядо двухПри опробованиипромышленных условятавитель Г, 111 евченкоред И.Асталош Редактор С Заказ 3009 енко орректор И.Муска 5 Тираж 608 ЦНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и открь 113035, Москва, Ж, Раушская ное д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. ул. Проектная,7 739118 "Азовсталь" листы нз сталей 07 Г 2 ФБ, 17 Г 2 АФ и др. толщиной 16 мм подвергали закав:е с прокатного нагрева в неэажатом состоянии при перемещении их со скоростью 0,3 и/с при скорости охлаждения 30 град/с. Лист диной 12 м и шириной 2,1 м эа первый цикл подвергался охлаждению по всей ширине только сверху на участке 6 м, после чего охлаждался снизу, при. чем продолжительность охлаждения в каждом цикле составляла 20 с, После закалки плоскостность листов была на уровне горячекатанного состояния. П р и м е р 2. Охлаждают листы по примеру 1, но вводят дополнительные паузы г т тб после каждого цикла охлаждения, которые необходимы для выравнивания температуры по сечению листа (см, кривые а, б фиг.2), что требуется при закалке листов иэ легиро. ванных сталей с высокой устойчивостью аустенита, После закалки листы подвергаются отпуску с получением требуемого уровня прочностных и пластических свойств. 8Формула изобретенияСпособ термической обработки прокатныхизделий, преимущественно нистов толщиной4 - 50 мм, включающий аустенизацню и одновременное двустороннее охлаждение, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияплоскостности, охлаждекие ведут отдельнымипоперечными участками по длине проката таким образом, что при охлаждении одной поверхности каждого участка не охлаждают про.тивоположную, при этом по мере снижениясреднемассовой температуры проката увеличивают длину поперечных участков, определя.емую временем охлаждения 0,15 - 40 с при движении проката со скоростью 0,1 - 5,0 м/с,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Райцес В, Б. Термическая обработка наметаллургических заводах, "Металлургия", 1971,с. 82 - 83," 2, Ж, "Металлургия", 1975, И 0 9, с. 29.3, Авторское свидетельство СССР Иф 407964,кл. С 21 О 9/46, 1970.