способ термообработки оправок трубопрокатных станов

Формула изобретения

Способ термообработки оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров и диаметром от 137 до 200 мм из легированных инструментальных сталей с содержанием хрома свыше 4 мас.%, каждого другого карбидообразующего элемента и кремния до 1 мас.%, углерода в пределах от 0,32 до 0,44 мас.%, включающий закалку оправки путем индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц и охлаждения с помощью спрейера, отпуск с охлаждением на воздухе при перемещении оправки, отличающийся тем, что индукционный нагрев оправки осуществляют при температуре от 1040°С до 1080°С со скоростью ее перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин, а отпуск проводят при температуре от 705°С до 725°С со скоростью перемещения оправки от 70 мм/мин до 180 мм/мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам термической обработки оправок трубопрокатных станов диаметром от 137 до 200 мм и длиной до 15 метров, которые изготовлены из комплексно-легированных инструментальных хромистых сталей с содержанием хрома свыше 4% и до 1% каждого других карбидообразующих элементов и кремния, а также углерода в пределах от 0,32 до 0,44%.

Известно, что стали данного класса проходят термическую обработку в печах различного типа, заключающуюся в проведении закалки и высокого отпуска. Интервал температур при закалке составляет 1000C°-10040C°, при отпуске 520°C-630C° (см., например, Васильев Д.И., Тылкин M.A., Тетерин Г.П. «Основы проектирования деформирующего инструмента». 1984, стр.120), а также при термообработке оправок: закалку при этом осуществляют в пределах от 1000°С до 1030°С и отпуск при температуре до 700°С (см., например, сайт www. Schmolz-Bichenbach.ru, раздел «Марочник сталей. THYROTHERM 2343 и THYROTHERM 2344»).

Кроме этого, следует заметить, что для изделий большой длины, к которым относятся оправки трубопрокатного стана, имеющие длину до 15 метров, термическую обработку в виде закалки и отпуска целесообразно проводить в вертикальных печах большой высоты, в цехах с высокими потолками и глубокими закалочными ваннами. Однако вертикальные печи такого требуемого размера уникальны.

Существует также оборудование, работающее на принципах индукционного нагрева. При его использовании возможно задавать меньшие припуски под механическую обработку, поскольку коробление и поводки при этом получаются меньше, и, чаще всего, в таком случае операция правки отсутствует. Кроме того, для размещения такой установки возможно использовать стандартные промышленные здания. При этом, применяя его, необходимо задавать температуру металла на выходе из процесса и скорость перемещения заготовки через индуктор.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в осуществлении процесса термообработки оправок трубопрокатных станов с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц, при котором достигается требуемое распределение физико-механических свойств металла заготовки по сечению.

Указанный технический результат достигают тем, что при термообработке оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров и диаметром от 137 до 200 мм, которые изготовлены из комплексно-легированных инструментальных сталей с содержанием хрома свыше 4% и до 1% каждого других карбидообразующих элементов и кремния, а также углерода в пределах от 0,32% до 0,44%, с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000Гц, на котором осуществляют закалку с охлаждением спрейером и отпуск с охлаждением на воздухе, перемещая при этом заготовку, температуру при закалке заготовки оправки выбирают от 1040C° до 1080C° и скорость перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин, а температуру при отпуске выбирают от 705C° до 725C° и скорость перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин.

Благодаря наличию приведенных признаков обеспечивается возможность проведения термообработки заготовок оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц, в стандартных промышленных зданиях, с обеспечением требуемых в дальнейшем для оправок трубопрокатных станов свойств металла, из которого они сделаны.

Увеличение температуры закалки способствует более полному растворению углерода в аустените и, следовательно, полному его переходу в мартенсит, что дает более равномерное распределение по объему металла механических свойств. Увеличение температуры отпуска способствует улучшению пластических характеристик металла.

В качестве примера можно рассмотреть случай проведения термической обработки оправки 0155 мм, длиной 11400 мм, которая была обработана на оборудовании, работающем на принципах индукционного нагрева с частотой тока 1000 Гц по режиму: температура при закалке составляла 1050°С, охлаждение осуществлялось спрейером, скорость перемещения заготовки была выбрана 150 мм/мин, температура при отпуске - 720°С; скорость перемещения заготовки при этом - 180 мм/мин, окончательное охлаждение осуществлялось на воздухе. Результаты термоупрочнения в этом случае составили:

- твердость по длине заготовок (диаметр отпечатка шарика по Бринеллю): 3,3; 3,2; 3,2; 3,2; 3,1; 3,1;

- твердость по сечению заготовок: 3,2; 3,2; 3,2; 3,25; 3,2; 3,25; 3,3. Распределение физико-механических свойств металла заготовок по сечению приведено в таблице.

Расстояние от поверхности	в, кгс/мм2	02, кгс/мм2	, 5%	, %	Работа удара, KCV, Дж
1/4 радиуса	123,4	108,1	14,0	44,0	17,7-21,0
1/3 радиуса	128,5	114,2	13,0	38,0	18,0-26,2
2/3 радиуса	122,4	110,2	13,0	41,5	15,9-22,0
центр	123,4	110,2	14,0	40,0	18,3-19,5