способ производства калиброванного проката для объемной штамповки из конструкционных марок сталей

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАЛИБРОВАННОГО ПРОКАТА ДЛЯ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАРОК СТАЛЕЙ, включающий получение заготовки из стали, нагрев, горячую прокатку и охлаждение, отличающийся тем, что после охлаждения производят отжиг и холодную деформацию с относительной степенью деформации за проход 4 - 11% при отношении содержания в стали марганца к сере 45 - 150.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу производства калиброванного проката, имеющего повышенную обрабатываемость при холодной резке.

Известен способ изготовления проката, включающий нагрев, прокатку, охлаждение [1].

Недостатками способа являются невозможность получения стабильных свойств проката и наличие заусенцев на прутках при холодной резке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ производства стальной прутковой заготовки, включающий нагрев, прокатку, охлаждение [2].

Недостатком этого способа является невозможность получения равномерной структуры проката по длине прутка и стабильности по сечению из-за нестабильности процесса закалки, наличия колебаний времени нахождения проката в воде и невозможности получения постоянно требуемой температуры проката. Нестабильность свойств проката отрицательно сказывается при дальнейшей его переработке, например, методами объемной штамповки.

Целью изобретения является отсутствие заусенцев на торцах при холодной резке и стабильность механических свойств по сечению и длине прутка.

Сущность изобретения состоит в следующем.

В способе производства калиброванного проката, преимущественно из сталей для объемной штамповки, включающем нагрев, прокатку, охлаждение, после охлаждения производят отжиг, а затем холодную деформацию с относительным обжатием 4-11%, причем содержание Mn/S в стали составляет 45-150.

Соотношение Mn/S = 45-150 выбрано из следующих соображений. Во-первых, сталь с указанным соотношением обладает меньшей степенью наклепа при холодной деформации, чем стали с другими значениями соотношений Mn/S, в результате более низкого (на 10-15%) значения коэффициента упрочнения. Поэтому прокат из этой стали после холодной деформации с относительным обжатием 4-11% может непосредственно передаваться на операцию холодной резки без отжига. Поверхностная твердость проката из стали с Mn/S = 45-150 после холодной деформации такая же, как у проката из обычных сталей после холодной деформации и смягчающего отжига.

Во-вторых, сталь с соотношением Mn/S = 45-150 обладает в 1,5-2 раза большим запасом вязкости, чем стали с другими значениями Mn/S, что предотвращает появление трещин при холодной резке, даже при наличии упрочненного поверхностного слоя металла.

Относительное обжатие при холодной деформации составляет 4-11%. При степени деформации < 4% не обеспечиваются необходимые качество поверхности и точность проката, а при > 11% - неэффективно, так как приводит к увеличению твердости поверхности проката и появлению сколов при поперечной резке на ножницах.

П р и м е р 1. Квадратные заготовки из стали 35 с соотношением Mn/S = 70, имеющие поперечное сечение 150 х 150 мм, нагревают в методической печи до 1150^оС. Прокатку производят на непрерывном мелкосортном стане на круглый профиль диаметром 26 мм со скоростью 12 м/с. Подкат подвергают ускоренному охлаждению водой высокого давления на участке между последней чистовой клетью и моталками. Температура смотки находится в пределах 770-800^оС. Далее производят отжиг при 680^оС в течение 10 ч. После этого подкат подвергают калибровке (холодной деформации) на круглый профиль диаметром 25 мм с относительным обжатием 4%. Далее калиброванный прокат поступает в нагартованном состоянии на резку на ножницах холодной резки.

Для определения равномерности механических свойств по длине проката и стабильности изменения по сечению отбирали пробы для проведения механических испытаний и измерения твердости в трех местах - от начала, середины и конца бунта.

Результаты по разбросу механических свойств по длине бунта представлены в табл. 1.

Измерения твердости показали стабильность изменения твердости по сечению от центра к краю прутка на всей длине бунта. HB _max=45 HB. Заусенцев при холодной резке не было.

Результаты испытаний по прототипу представлены в табл.2.

Показатель НВ колеблется от 60 до 75 НВ.

П р и м е р 2. Проводились эксперименты при относительном обжатии при холодной деформации 8 и 11% (исходные условия аналогичны примеру 1).

При относительном обжатии 8% результаты были получены следующие (табл. 3).

НВ_max = 50 НВ. Заусенцев при холодной резке не было.

При относительном обжатии 11% результаты испытаний представлены в табл. 4.

НВ_max = 55 НВ. Заусенцев при холодной резке не было.

Результаты испытаний на сжатие и ударный изгиб представлены в табл. 5. Определение коэффициента упрочнения проводили при испытаниях на сжатие цилиндрических образцов, вырезанных из прутков стали 35 с соотношениями Mn/S = 70 и 24. Коэффициент упрочнения измеряли на стадии равномерного сжатия, т.е. при малых степенях деформации (до 15%), соответствующих степеням деформации при калибровке прутков.

Для стали с соотношением Mn/S = 70 коэффициент упрочнения К меньше, чем для стали Mn/S = 24, что обеспечивает меньшую степень упрочнения поверхностного слоя при калибровке с малыми степенями обжатия и более высокое сопротивление трещинообразованию. Повышенный уровень ударной вязкости сердцевины металла с Mn/S = 70 предотвращает образование дефектов при холодной резке поверхностно упрочненных прутков.

В результате использования предполагаемого изобретения получают калиброванный прокат, на котором не появляются заусенцы при холодной резке, имеющий равномерные по длине бунта и стабильные по сечению свойства.