Способ нагрева под ковку крупныхслитков из заэвтектоидныхсталей

ь Ч О"П ИС"А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфвз Советскими ,СоцмеанстмческмкРеспублнк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12278 (21) 2694787/25-27 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытийОпубликовано 3001,81, Бюллетень Йо 4Дата опубликования описания ЗЧ 0181(72) Авторы изобретения А.И. Потапов, Б.А. Мигачев, В.И. Бочкареви Н.Н. Чесалова Научно-исследовательский институт тяжелогомашиностроения Производственного объединения(54) СПОСОБ НАГРЕВА ПОД КОВКУ КРУПНЫХ СЛИТКОВ ИЗ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙИзобретение 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 10 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 9 Х, 9 Х 2,9 ХФ, 9 Х 2 МФ и др.), т. пл. которых 1385 С, слиток перед ковкой имеет температуру централь ной части ( 1/3 сечения) 485-554 фС поверхностных слоев (.2/3 сечения) 1246 оС. Ковку слитка из эаэвтектоидной стали, нагретого до таких температур, реализовать ирактическй невоз можно, т.е. исключена возможность получения качественной поковки, поскольку при температурах выше 1230-1240 С наступает перегрев и полная потеря пластичности эаэвтектоидной стали в поверхностных слоях слитка. Металл центральной зоны слитка, нагретый до 485-554 оС, также имеет крайне низкую пластичность и высокое сопротивление деформации 1(.Недостатком известного способа (применительно к эаэвтектоидным сталям) является низкое качество поковок.Цель изобретения - улучшение деформируемости слитков, повышение качества поковокДля достижения цели при осуществлении способа нагрева под ковку крупных слитков иэ заэвтектондных сталей, включаюцегося 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 форсирован799884 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 сталейП р и м е р, Учитывая характер распределения химических элементов в крупных слитках, проводят исследование влияния состава на пластичность заэвтектоидных сталей, За базовый приНимают состав стали марки 9 Х 2. Кроме базового выплавляют сплавы, различающиеся по С, 5, Р и Сг и характеризующие центральную и промежуточную зоны в слитках массой 40-50 т.Химцческие составы, моделирующие распределение элементов в слитках массой 40-50 т из заэвтектоидных сталей приведены в таблице. Зона слитка Плавка С Сг 5 Р 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,б 4 0,012 0,010 Пластичность литой стали определяют прокаткой на клин. За показа тель пластичности при этом виде испытания принимают параметр Лов 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 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- ЙО но, чтобы повысить деформируемость кузнечных слитков, т.е, уменьшить вероятность разрушения металла поверхностных зон, слиток перед ковкой необходимо нагреть так, чтобы плас- б 5 ный нагрев - до 0,8 б,88 температуры плавления материала слитка,На чертеже показаны диаграммыпластичности стали 9 Х 2.Способ осуществляется следующимобразом. 5Кузнечный слиток с температуройповерхности, например 500-600 ОС,осле извлечения его чз .изложницыи термоса помещают в нагревательнуюпечь с температурой рабочего пространства 1000 ОС, нагревают до 11301150 С, где выдерживают до выравнивания температуры по сечению. Послеэтого температуру печи форсированноповышают и, после нагрева поверхностиой зоны слитка до 1200-1220 ОС, слиток выдается под ковку, Сформулировать такие требования к тепловомусостоянию крупных кузнечных слитковудалось в результате детального изу 20 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 бьщ опробован в условиях прессового цеха Уралмашзавода при ковке сл;тков массой 79 т из стали марки 9 ХФ. Был принят такой режим нагрева: равномер ный нагрев слитков до 1130-1150 ОС, 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 ммф в процессе ковки часть дефектов выплавляласьф большой излишний припускр исправимый брак,Балл 3 - вследствие наличия деф ктов типа трещин поковки отнесены к799884 1 О Качество поковок, балл Количество, шт., % 4,711,6м 9,4л 2,372 2 5 4 1 31 3,5 4,0 4,5 5,0 формула изобретения категории исправимого брака по причине излишнего либо малого припуска на механическую обработкуБалл 4 - обнаруживаю.ся отдельные дефекты длиной до 100 мм, на отдельных участках излишний припуск.Балл 5 - поковка имеет требуемые размерыф на поверхности имеются лишь незначительные мелкие дефекты.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 летСопоставление 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 9 Х, 9 Х 2, 9 ХФ, 9 Х 2 МФ установлено, что только на Уралмашзаводе ежегодно по причине неудовлетворительной деформируемости крупных слитков около 3 Ъ поковок относят к категории окончательного брака, примерно 25 фО поковк классиФицируют как исправимзй брак, при изготовлении 20 поковок процесс ковки прерывается из-за выплавки дефектов. В результате непроизводительные расходы на заводе 4 ежегодно составляют около 100 тыс,руб. Поскольку при опробовании предлагаемого способа нагрева под ковку наблюдается значительное повышение качества поковок (в 1,5 раза),можно считать, что внедрение в производство этого способа нагрева позволит снизить непроизводительныерасходы при изготовлении поковокрассматриваемого класса только наУралмашэаводе, по крайней мере, в2,0-2,5 раза, что составит экономический эффект 50-60 тыс. Руб в год.Учитывая, что в отрасли тяжелого иэнергетического машиностроения предлагаемый способ может найти применение, по крайней мере, на 5-6 заводах страны (НКМЗ, ЮУМЗ, Ижорскиймашиностроительный завод и др.), внародном хозяйстве страны общийэкономический эффект составит 250300 тыс. Руб. ежегодно без какихлибо дополнительных капиталовложений,Способ нагрева под ковку крупныхслитков иэ заэвтектоидных сталей,заключающийся в том, что предварительно слиток нагревают до равномерногопрогрева по всему сечению, а затем -форсированно, создавая перепад температур по сечению, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения деформируемости слитков и по-вышения качествапоковок предварительный нагрев слитка осуществляют до0,81-0,83 температуры плавления егоматериала, а последующий форсированный нагрев - до 0,86-0,88 температуры плавления материала слитка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Охрименко Я.М. и др. Теорияпроцессов ковки. М., фМашиностроение",1977, с. 290-291.о,ч иоо тиТалер атура,утаа 1 ГОЗаказ 10264/10 Тираж 751 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д