Способ закалки баллонов

) ОИ 1)5 С 21 09/ Ъ:., 1. ."1;О 1 Кйд,", ф НИЕ ИЗОБРЕТЕ ЬСТВУ ч бработке и может быть ис -пользовано при термообработке баллоь изобретения - повышениеа закалки путем обеспеченияравномерности механических свойствпо длине баллона, Способ включаетвращательное движение баллоца вокругпродольной оси и погружение его вжидкость при горизонтальном положении указанной оси. При зтом и местахрасположения днища и горловиныбаллона из-пад зеркала жидкости подают струи ее, которые образуют местныйподъем уровня жидкости. Высоту местного подъема по отношению к цпжцсйобразующей дцлицдрической части балл он я оп р ед ел 5 ют и о з я ви с и ми с т и 11тсов ягссоз (1 - 11, /й 1, 1 Б,/Бгде Е - радиус цилиндрической Астибаллона, мм, 11 - глубиня иогр лкециянижней обря з ующей дц;пп 1 лрич еской части бяллона, мм, Б, Б. - соответственно мяксцмяяьцяя толщяця стенокцилиндра н утолщенных частей днищаи горловиць баллона, мм, 1 табл1 ил,но в. Целкачеств етельство СССР 1 В 9/08, 1975 б о Сп Изобретений обработк 1 ольз ообра зом. Иагре баллон 1 вращенияе и может быть ис ообработке баллобр ет ения я вля ется обработки путемерцости распредел свойств по длине ый до заданноукладывают цанаходящийсяоды 3, которо и т емп ер а турымеханизм 2выше уровняй заполненаа механизм 2ращятсльцоення механизм;ной плоскости н ри тер ью изо а повышениябалл ние качества чения равном меха нич ес ких зеркала ванна 4, балл 1 движение2 вращен При укладке н приобретает в путем опуска ия в вертикальоб ствления СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ Сви(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологи -ческий институт трубной промышленности(56) Технологическая инстр укдия поизготовлению баллонов, ТИ 227-.ТР.ИТ-83. Ждановский металлургическийкомбинат им. Ильича, Жданов, 1983,с, 18-19.Авторское свидВ 462872, кл. С 2(54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ БАЛЛОНОВ(57) Изобретение относится к тер е относится к термичесчертеже изображена схема о с т вл я ет с я сл ед ующимвращающийся баллон 1 погружают вводу на глубину Ь, соответствующуютолщине стенки Бр цилиндрическойчасти баллона 1. Перед указаннойоперацией с целью создания местногоувеличения уровня воды в ванне черезпатрубки 5, расположенные в местахнахождения утолщенных частей баллона(под днищем и горловиной), подаютсреду повышенного давления - водуили сжатый воздух - с таким расчетом,чтобы глубина погружения утолщенныхчастей Ьсоответствовала величине,о 1 ределяемой из указанного соотношения, Вращаясь в положении, показанномна чертеже, баллон имеет различнуюглубину погружения по всей длине взависимости от толщины стенки егоразличных частей: цилиндрическаячасть с толщиной стенки Бр погруженана глубину Ьр, а днище и горловинас толщинйо стенки Б т - на глубину5р аЬ . По истечении заданного технологией времени охлаждения баллон 125с помощью механизма 2 поднимают надванной и передают для проведенияпбсл едующих технологических операций,Па освободившийся механизм 2 укладывают следующий нагретый баллон, и30цикл повторяется.Таким образом, благодаря тому,что уровень погружения баллона поего длине при закалке в зависимостиот толщины стенки устанавливают переменным, обеспечивается одинаковая 35скорость охлаждения всех его частеи,что позволяет повысить равномерностьраспределения механических свойствпо длине баллона и тем самым повыситьэксплуатационную надежность такихизделий ответственного назначения,которыми являются сосуды высокогодавления (баллоны),Предлагаемый и известный способыч45опробовывают на полупромьпдленноиустановке, включающей печь для нагрева и механизированную ванну. Для нагрева используют электропечь сопротивления с пределом рабочих температур до 1300 С. Температуру нагрева 50баллонов контролируют с помощьютермопары ТХА, горячий спай которойрасполагают во внутренней полостибаллона, В качестве вторичного прибора используют потенциометр типа 55КСП-З, класс точности 0,5,Механизированная ванна представляет собой резервуар с водой и кантующее устройство, предназначенное для вращения горизонтально расположенного изцелия и перемещения его в вертикальной плоскости. Температура воды в ванне 18-23 С, частота вращения баллонов 50-52 об/мин.С целью создания местного увеличения уровня воды в ванне на глубине150-160 мм от зеркала ванны под,цниощем и горловиной баллона устанавливают патрубки с проходным сечением(диаметр) 3,5 мм для подачи воды повышенного давления. Регулирующие краны каждого иэ указанных патрубковрасполагают вне ванны, Пределы регулирования давления воды, подаваемой через эти патрубков, 1-5 кгс/см.За счет регулирования давления водыизменяется высота уровня зеркалаванны в пределах от О до 230 мм.Термическая обработка включает нагрев баллонов до 870-10 С, выдержкув течение 20 мин, водовоэдушноеохлаждение в механизированной ваннеас водой до температуры 600 С со скоростью 30 град/с и последующее охлаждение на воздухе. Заданный реяжмодинарной термической обработки (безотпуска) должен обеспечить следующеес оч ета ни е меха нич ес ких с войст в:(э=. 70 кгс/мм, 5.= 42 кгс/мм,183, КСЧ8 кгс м/см,Опыты проводят на углеродистыхбаллонах в количестве 20 шт. иэ стали 45 диаметром 219 мм, толщина стенки 7 мм, длина 1400 мм, максимальнаятолщина стенки днища и горловины14 мм, причем переход от толщиныстенки цилиндрической части баллонак максимальной толщине стенки днищаи горловины плавный. 15 баллоновобрабатывают в соответствии с предлагаемым способом (варианты 1-3),5 баллонов - в соответствии с известным (вариант 4) . При термической обработке попредлагаемому способу уровень погружения баллона по его длине устанавливают переменным, а именно глубину погружения цилиндрической части баллона устанавливают равной Ьр = ф = 97 мм, обеспечивающую требуемую. скорость охлаждения (30 град/с) цилиндрической части баллона, с толщиной стенки Бр = 7 мм. Глубину погружения днища и горлсэины рассчить- . вают иэ приведенного соотношения по: их максимальной толщине стенки, равной Б, = 14 мм:При зкалке баллон располагают та- Оким образом; что максимальная толщина стенки днища и горловины совпадает с максимальной высотой уровнязеркала ванны.Для всех баллонов (15 шт.), обрабатываемых по предлагаемому способу,глубина погружения их цилиндрической части составляет Ьо = 97 мм, аглубину погружения днища и горловины Ь устанавливают по варианту 1чт(5 баллонов) 215 мм, т.е, глубинапогружения соответствует величине,рассчитанной из приведенной формулы,по варианту 2 (5 баллонов) 210 мм,т,е. глубина погружения меньше, чемрассчитанная по формуле, по варианту 3 (5 баллонов) 219 мм, т. е. глубина погружения больше, чем,рассчитанная по формуле,Термическую обработку баллонов в 30количестве 5 шт. с использованием известного способа (вариант 4) осуществляют при одинаковой глубине погружения их цилиндрической и утолщенныхчастей, равной 97 мм.35 Усредненные результаты экспериментальногоо опробования предлага емог о и известного способов закалки по каждому варианту приведены в таблице. 4 ОКак видно иэ таблицы, при опробовании предлагаемого способа закалки с обеспечением переменного уровня погружения баллона по его длине, рассчитанного с помощью описанного соот ношения, по всей длине разнотолщинного изделия (в цилиндрической части 7 мм, в утолщенных частях днища.и горловины 14 мм) получают одинаковую микроструктуру тонкопластинчатого перлита и 15-207 феррита (вариант 1), что свидетельствует о достижении однозначных скоростей охлаждения во всех частях изделия. Однотипная микро- структура по длине изделия ббеспечи 55 вает достаточно высокую равномерность распределения механических свойств, значения которых удовлетворяют прель- являемым треб.ованиям. При изменении уровня погружения концевых частей баллона ниже (вариант 2) или выше (вариант 3) по сравнению с рассчитанным достигаются различные скорости охлаждения по длине изделия, в результате чего распад аустенита происходит в разных интервалах температур с образованием различного типа микроструктур. При погружении в воду по варианту 2 меньшая скорость охлаждения днища и горловины приводит к увеличению в микро- структуре металла количества феррйтной составляющей, что снижает значения прочностных характеристик и увеличивает неравномерность их распределения по длине баллона.Скорость охлаждения, достигаемая в варианте 3, приводит к получению в концевых частях баллона промежуточньм структур закалки, что снижает значения ударной вязкости и вызывает необходимость последующего отпуска,При опробования известного способа в случае погружения баллона в воду на глубину 97 мм (вариант 4) в металле цилиндрической части баллона достигается требуемая скорость охлаждения 30 град/с, обеспечивающая распад аустенита с образованием микроструктуры, идентичной той, которую получают при закалке предлагаемым способом - тонкопластинчатый перлит +15-207, феррита. Иеханические свойства близки полученным при опробовании предлагаемого способа и соответствуют предъявляемыл 1 требованиям. Однако в утолщенных частях баллона скорость охлаждения значительно ниже требуемой, что приводит к распаду аустенита с образованием равновесной феррито"перлитной структуры с высокими пластическими и ниэкимп прочностными свойствами, Иикроструктура и свойства металла по длине баллона имеют существенную разницу.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным повышает равномерность распределения механических свойств после закалки по/сиа 8 17/ 8,0 15 П тонкопластин/79чатый + Ф 15"202То же1 О П тонкопластин/65чатый + Ф 15-202П до 870 ь 10 С а 20 миньсо скоросград/с до и ослед уюаждение на выдери еакалк тъю ЭО 600 С, щее окл воздух 60/49 18/19 10 тонкопластннатый + Ф 503 0 15/15 7 9 нкопластин- . 8ый + Ф 15-203 В 19/21 8,5/11 7 П тонкопластнн/64 чатый + ф 15-203 П 503 + Ф 503 Перспективные требованияый перлит Ф - ФеРРить ПР - проиежУточнак стРУктУРа ь длине баллона, включая его днище и горловину, а следовательно, повышает эксплуатационную надежность , баллонов, Это обусловлено тем, что при изменении уровня погружения баллона по его длине в соответствии с описанным соотношением создаются условия, обеспечивающие одинаковую скорость охлаждения всех частей бал, лона,(Формула изобретенияСпособ закалки баллонов, включающий погружение вращающегося горизонтально расположенного баллона в жидкость, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,. с целью повышения качества закалки путем обеспечения равномерности механических свойствпо длине баллона, осуществляют дополнительную операцию местного подъема уровня,аьь Ьь, жидкости в местах расположения днища и горловины баллона путем подачи струй жидкости из-под ее зеркала, при этом высоту Ьтместного подъема уровня жидкости по отношению к нижней образующей цилиндрической части баллона определяют по зависимости 1 О асссса(1 - Ьой)1 Б т тЯ радиус цилиндрическончасти баллона, мм- глубина погружения нижней образующей цилиндрической части баллона, ммБ - соответственно, максимальная толщина стенокцилиндра и утолщенныхчастей днища и горловины баллона, мм.