способ противофлокенной обработки проката из легированной стали

Формула изобретения

Способ противофлокенной обработки проката из легированной стали, заключающийся в изотермической выдержке в нагревательной печи, причем прокат подвергается перекристаллизационному нагреву, отличающийся тем, что загрузку заготовок в печь проводят при температуре 650-700°С, в печи заготовки нагревают до температуры 830-850°С, выдерживают в течение 8-10 ч и далее охлаждают в штабелях до температуры не выше 200°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способом противофлокенной обработки проката из высокоуглеродистой стали.

Известно, что в жидком металле скорость растворения водорода выше, чем в твердом. Причем в твердом состоянии проницаемость металлов для газов определяется кристаллической структурой металла. -Fe более проницаемо для водорода, чем -Fe, так как полости, соединяющие соседние междоузлия (поры) в пространственно-центрированной решетке -Fe, больше полостей в гране центрированной решетки -Fe (сами же поры наоборот шире в решетке -Fe, с чем и связана большая растворимость газов в железе этой модификации, а также в сталях и сплавах, имеющих аустенитную структуру) [1].

Известно также, что во время кристаллизации водород в значительной степени переходит в маточный раствор, что вызывает его сильную зональную ликвацию в слитке, а после затвердевания полностью выделяется из металлического раствора. Выделение водорода происходит в пустоты металла и дефектные места решетки, здесь атомы водорода образуют молекулы и он переходит в газообразное состояние. Если объем пустот большой, как это имеет место в литом металле, давление водорода в них невелико и он не влияет на свойства стали. Если объем пустот небольшой, как это имеет место в катаном и кованом металле, где возникает высокое давление (до 1000 МПа) с образованием флокенов (надрыв в стали) [2].

Известно, что нагрев выше точек A_C1 (730-760°C) и А _С3 (780-820°С) измельчает аустенитное зерно, способствует выделению водорода и равномерному распределению его в образующейся при охлаждении мелкозернистой структуре. Нагрев заготовок до данных температур обеспечивает малую скорость последующего охлаждения. За счет полноты превращения при 700°С структурные и термические напряжения в металле значительно уменьшаются, что способствует снижению концентрации водорода.

Для снижения содержания водорода в готовом прокате широко используется замедленное охлаждение при определенных температурах [3].

Известен также способ замедленного охлаждения для предупреждения образования флокенов в неотапливаемых ямах (колодцах), включающий загрузку проката в ямы при температуре не ниже 650°С, охлаждение в ямах с закрытыми крышками до 600°С и последующее охлаждение со снятыми крышками, выгрузка заготовок из ямы при температуре не менее 200°С.

Существенными недостатками данного способа противофлокенной обработки проката являются:

- высокая продолжительность противофлокенной обработки и связанное с этим снижение производительности прокатки в связи с ожиданием окончания обработки,

- низкое качество противофлокенной обработки, в ряде случаев приводящее к выявлению флокенов.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются улучшение качества и снижение длительности противофлокенной обработки. Для этого предлагается способ противофлокенной обработки проката из легированной стали, заключающийся в изотермической выдержке в нагревательной печи, причем прокат подвергается перекристаллизационному нагреву, отличающийся тем, что загрузку заготовок в печь проводят при температуре 650-700°С, в печи заготовки нагревают до температур 830-850°С, выдерживают в течение 8-10 часов и далее охлаждают в штабелях до температуры не выше 200°С.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем исходя из следующих предпосылок.

При загрузке проката, имеющего температуру менее 650°С, в печь и нагреваемого до температуры менее 830 и выше 8500С и выдержке в печи менее 8 часов приводили к образованию флокенов.

Заявленный способ противофлокенной обработки проката из легированной стали был реализован при производстве стали марок 20ХНР, 20ХНЗА, 40ХС, 40Х. Прокатанные на блюминге заготовки охлаждались на воздухе до 650-700°С, затем загружались в проходную печь (температура в печи по всем зонам 830-850°С), где находились не менее 8 часов, после чего заготовки выдавались на участок вырубки и охлаждались в штабеле до требуемых температур (не выше 200°С). После изотермического отжига и охлаждения металла заготовки контролировались ультразвуковым методом на наличие флокенов, а также осуществлялся отбор проб для контроля флокенов глубоким травлением (со строжкой макротемплетов).

Металл, обработанный по заявленному способу противофлокенной обработки, не содержал флокенов и признан годным по результатам макро- и УЗК контроля.

Заявляемый способ позволил повысить качество противофлокенной обработки (случаев забракования по дефектам «флокены» не выявлено), а также снизить длительность противофлокенной обработки с 60-65 часов до 8-10 часов.

Источники информации

1. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали - М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003, - 528 с.

2. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А., Строганов А.И., Ярцев М.А. - М.: Металлургия, 1984, - 568 с.

3. Вязников Н.Ф. Легированная сталь. - М.: Металлургия, 1963, - 271 с.

4. ТИ 58-СП-011-2003 ОАО «Рельсы Кузнецкого металлургического комбината» «Замедленное охлаждение металла в ямах цеха сортового проката» - Новокузнецк, 2003, - 8 с.