способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного передела

Классы МПК:C23C10/28 с использованием твердых материалов, например порошков, паст
B23K5/18 для иных целей, чем соединение частей, например с целью наплавки 
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Индивидуальное частное предприятие "Фирма БГФ"
Приоритеты:
подача заявки:
1993-06-10
публикация патента:

Использование: для поверхностной обработки полуфабриката для прокатного передела с целью получения защитного слоя, способного сохранять функциональные свойства в готовом прокате. Сущность: способ заключается в расплавлении поверхностного слоя движущегося полуфабриката с помощью кислородной струи и введении в ванну расплавленного металла порошкового легирующего материала посредством газовой струи. Газовую струю с легирующим материалом направляют в переднюю по ходу движения полуфабриката область ванны. Обработку ведут при начальной температуре полуфабриката 900 1350°С. Предпочтительный угол наклона кислородной струи к поверхности полуфабриката составляет 75 90°. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУФАБРИКАТА ДЛЯ ПРОКАТНОГО ПЕРЕДЕЛА, включающий расплавление поверхностного слоя поступательно перемещаемого в горизонтальной плоскости полуфабриката путем подачи на его поверхность под заданным углом кислородной струи и введение в ванну расплавленного металла порошкового легирующего материала посредством газовой струи, отличающийся тем, что газовую струю с легирующим материалом направляют в переднюю по ходу движения полуфабриката область ванны, а обработку ведут при начальной температуре полуфабриката 900 1350oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол наклона кислородной струи к поверхности полуфабриката составляет 75 90o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии и касается поверхностной обработки полуфабриката для прокатного передела для получения защитного слоя, способного сохранять его функциональные свойства в процессе прокатного передела и в готовом прокате.

Из уровня техники известен способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного передела, включающий расплавление поверхностного слоя поступательно перемещаемого в горизонтальной плоскости полуфабриката путем подачи на его поверхность под заданным углом кислородной струи и введение в ванну расплавленного металла порошкового легирующего материала посредством газовой струи. Газовую струю с легирующим материалом направляют в заднюю по ходу движения полуфабриката область ванны. Обработку ведут при начальной температуре полуфабриката менее 900оС, а угол наклона кислородной струи к поверхности полуфабриката составляет 30-60о.

Этот способ позволяет уменьшить неравномерность толщины легированного слоя, но результирующая его толщина остается недостаточной с точки зрения надежного сохранения в готовом прокате функциональных свойств защитного слоя. Причина этого, как установлено исследованиями, заключается в том, что при указанной начальной температуре полуфабриката недостаточна интенсивность диффузионного процесса в пограничном слое между твердой основой и расплавом. Помимо этого, при указанном угле наклона кислородной струи значительная часть вводимого легирующего материала уносится результирующим газовым потоком, не участвуя в процессе легирования, что также ограничивает достигаемую толщину легированного слоя. Попытки увеличения количества вводимого легирующего материала приводят не только к неоправданному его расходу, но и к возможному избыточному его содержанию в поверхностном сплаве. Это может приводить при последующем прокатном переделе к образованию поверхностных дефектов, ухудшающих функциональные свойства защитного слоя, вследствие снижения способности воспринимать термодеформационные нагрузки при горячей прокатке. Кроме того, при указанном угле наклона кислородной струи велики потери основного металла, составляющие 4-6 мм по толщине полуфабриката.

Цель изобретения увеличить толщину легированного слоя и тем самым повысить надежность сохранения его функциональных свойств в готовом прокате, а также уменьшить потери основного металла в процессе поверхностной обработки.

Эта цель достигается тем, что в способе поверхностной обработки полуфабриката для прокатного передела, включающем расплавление поверхностного слоя поступательно перемещаемого в горизонтальной плоскости полуфабриката путем подачи на его поверхность под заданным углом кислородной струи и введение в ванну расплавленного металла порошкового легирующего материала посредством газовой струи, газовую струю с легирующим материалом направляют в переднюю по ходу движения полуфабриката область ванны, а обработку ведут при начальной температуре полуфабриката 900-1350оС. Благодаря этому значительно повышается интенсивность диффузионного процесса в пограничном слое между твердой основой и расплавом, содержащим легирующий компонент, что приводит к увеличению результирующей толщины легированного слоя. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения угол наклона кислородной струи к поверхности полуфабриката составляет 75-90о. Благодаря этому существенно сокращается унос легирующего материала результирующим газовым потоком и соответственно большая его часть участвует в процессе легирования, способствуя увеличению достигаемой толщины легированного слоя. При этом уменьшаются потери основного металла по толщине полуфабриката.

Изобретение поясняется чертежом.

Способ поверхностной обработки полуфабриката 1 для прокатного передела включает расплавление поверхностного слоя поступательно перемещаемого в горизонтальной плоскости полуфабриката 1 по всей его ширине путем подачи на его поверхность 2 под углом кислородной струи 3 из сопла 4 и введение в ванну 5 расплавленного металла порошкового легирующего материала посредством газовой струи 6 из сопла 7, которую направляют в переднюю по ходу движения полуфабриката 1, указанному стрелкой А, область 8 ванны 5.

Поверхностную обработку ведут при начальной характеристической температуре полуфабриката 1 в пределах 900-1350оС. Угол способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного   передела, патент № 2044106 может иметь в данном варианте величину, например 60о. Толщина получаемого легированного слоя 9 увеличивается и составляет 1,20-2,00 мм. Поверхностная обработка при начальной температуре полуфабриката 1 менее 900оС нецелесо- образна, т.к. достигаемый эффект повышения толщины легированного слоя сравнительно невелик и не оправдывает соответствующих энергозатрат. Начальная температура полуфабриката 1 более 1350оС также нецелесообразна, т.к. при этом резко уменьшается максимальная достигаемая толщина легированного слоя вследствие выгорания значительной части подаваемого легирующего материала (см. таблицу).

В качестве полуфабриката 1 могут быть взяты блюм или сляб, или промежуточный полупродукт для дальнейшего прокатного передела преимущественно в листовой или полосовой прокат. Поверхностной обработке согласно изобретению могут подвергаться преимущественно стали и сплавы на железной основе. В качестве порошкового легирующего материала могут использоваться образующие с железом твердые растворы замещения традиционные металлические и неметаллические материалы и их композиции, обычно используемые для получения известными методами защитных покрытий на стальных заготовках изделиях, в частности, материалы, содержащие алюминий, кремний, хром и др. В качестве транспортирующего газа для подачи порошкового легирующего материала используют преимущественно воздух, а также применяемые в черной металлургии нейтральные газы. Поверхностная обработка может производиться как с одной, так и последовательно с обеих сторон полуфабриката 1 с его переворачиванием и, при необходимости, с промежуточным подогревом до заданной характеристической температуры. Угол способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного   передела, патент № 2044106 наклона кислородной струи 3 к поверхности 2 полуфабриката 1, а именно к направлению его перемещения по стрелке А, составляет 75-90о, что существенно больше по сравнению с соответствующим углом, известным из уровня техники. Угол способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного   передела, патент № 2044106 между осями кислородной 3 и газовой 6 струй может составлять, в соответствии с уровнем техники, 10-15о. Толщина получаемого легированного слоя 9 составляет 1,40-2,85 мм (см. таблицу). Дальнейшее увеличение угла способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного   передела, патент № 2044106 сверх 90о нецелесообразно, т.к. это привело бы к неоправданно большой потере легирующего материала. При указанном диапазоне величин угла способ поверхностной обработки полуфабриката для прокатного   передела, патент № 2044106 потери основного металла по толщине полуфабриката 1 существенно уменьшаются по сравнению с уровнем техники и составляют 2-3 мм.

П р и м е р. Способ осуществляли на экспериментальной установке. Односторонней поверхностной обработке подвергали полуфабрикат из стали 20 с размерами 25 х 100 х 400 мм. Легирующий материал алюминий в порошке гранулометрического состава 200-400 мкм.

Режим обработки: скорость движения полуфабриката 0,07-0,15 м/с; расход легирую- щего материала 300-500 гс/м2; расход кислорода 150-200 м3/ч; расход воздуха 15-20 м3/ч; длина струи кис- лорода 100 мм; потери основного металла по толщи- не полуфабриката 2-3 мм; содержание алюми- ния в легированном слое 5-25%

Другие параметры и сравнительные результаты поверхностной обработки приведены в таблице.

Класс C23C10/28 с использованием твердых материалов, например порошков, паст

горячепреcсованный элемент и способ его получения -  патент 2509827 (20.03.2014)
пластина из железа или сплава железа и способ ее изготовления -  патент 2505617 (27.01.2014)
способ термодиффузионного цинкования стальных изделий -  патент 2440439 (20.01.2012)
подшипник скольжения, способ изготовления, а также применение такого подшипника скольжения -  патент 2415314 (27.03.2011)
соединительная муфта труб нефтяного сортамента и способ получения железоцинкового покрытия на резьбовых участках -  патент 2244094 (10.01.2005)
способ нанесения покрытия на сложнопрофильные стальные изделия и технологическая линия для его осуществления -  патент 2237745 (10.10.2004)
устройство для химико-термической обработки изделий -  патент 2221897 (20.01.2004)
способ термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия и технологическая линия термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия -  патент 2182935 (27.05.2002)
способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования -  патент 2180018 (27.02.2002)
модифицированный порошок цинка -  патент 2170643 (20.07.2001)

Класс B23K5/18 для иных целей, чем соединение частей, например с целью наплавки 

Наверх