Спосіб виготовлення термічно-зміцненого прокату із низьковуглецевої та низьколегованої сталі

Предлагаемое изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке проката, преимущественно к термическому упрочнению арматурных стержней мелких и средних профилей сортовой стали в линии непрерывных станов. Известен способ изготовления термически упрочненного проката, включающий нагрев заготовки, горячую прокатку, охлаждение по выходу из последней клети стана до среднемассовой температуры 880-740°С. Недостатком этого способа является повышенная неоднородность механических свойств по длине проката при производстве упрочненных стержней, обусловленная их разгоном после порезки на летучи х ножницах, а также неудовлетворительная свариваемость ввиду применения однократного охлаждения в интервале температур, обуславливающего превращение аустенита в мартенсит с последующим самоотпуском. Кроме того, при производстве проката большого сечения, например арматурной стали среднего сорта за счет большей продолжительности охлаждения на второй ступени увеличивается разброс механических свойств. Например, головная часть раскатов имеет прочность 1100 н/мм 2 (класс АТ-IV). Данная промышленная партия будет реализована по низшему классу, т.е. имеет место снижение классности. А это в свою очередь приводит к нерациональному снижению использования металла и повышению расхода легирующих материалов на его производство. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовлений термически упрочненного проката, включающий нагрев заготовки, горячую прокатку, двухступенчатое прерыванное охлаждение со скоростью выше критической после выхода проката из последней клети стана и порезку на мерные длины в промежутки между ступенями. При этом охлаждение после окончания прокатки начинается через 0.1-0,15 с и ведут его до достижения среднемассовой температуры 730-550°С, затем прокат подвергают порезке и не позднее 0,1-0,3 с после порезки осуществляют повторное охлаждение [2]. Данный способ, существенно повышая качество готового проката путем увеличения однородности свойств подлине раскатов, не обеспечивает формирования структуры и свойств упрочненного проката с гарантированной свариваемостью из-за отсутствия регламентированного температурно-временного интервала процесса упрочнения, При осуществлении указанного способа формирования конечных свойств будет обусловлено в основном только химическим составом проката. Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления термически упрочненного проката из низкоуглеродистой и низколегированной стали путем регламентации температурно-временного режима интервала процесса упрочнения, что обеспечит формирование структуры и свойств упрочненного проката с гарантированной свариваемостью. Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления термически упрочненного проката из низкоуглеродистой и низколегированной стали, включающем нагрев заготовки, горячую прокатку, охлаждение со скоростью большую критической до заданной температуры через 0,1-0,15 с после выхода проката из последней клети стана, порезку на мерные длины и повторное охлаждение со скоростью большую критической через 0,1-0,3 с после порезки, согласно изобретению охлаждение после горячей прокатки ведут до достижения среднемассовой температуры 700-580°С, затем осуществляют выдержку на воздухе в течение 0,5-2,5 с, а повторное охлаждение проводят до 600-480°С. Между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что при изготовлении термически упрочненного проката путем регламентирования температурно-временных параметров процесса упрочнения удается сформировать в готовом изделии структур у, стойкую против воздействия термического цикла сварки, т. е. обеспечить его свариваемость. При необходимости обеспечения свариваемости охлаждение на первой ступени прекращают при достижении 700-580°С, после чего осуществляют выдержку в течение 0,5-2,5 с для обеспечения самоотпуска и выравнивания температуры по сечению, порезку и последующее охлаждение на второй стадии до температуры 600-480°С. Температура окончания охлаждения 700-580°С на первой стадии и 600-480°С на второй стадии выбрана из необходимости формирования структурного состояния по сечению раскатов, исключающего возможность существенного разупрочнения металла при сварке. Окончание охлаждения выше 700°С не обеспечивает структуры закалки в поверхностном слое, а ниже 480°С ограничивает количество тепла во внутренних слоях, необходимое для разогрева поверхности. Повторное охлаждение до температур выше 600°С не приводит к увеличению прочностных свойств, ниже 480°С создает структуру закалки во внутренних слоях и не обеспечивает требуемой температуры самоотпуска. Выдержка менее 05 с недостаточна для обогрева, более 2,5 с приводит к распаду аустенита в центральной зоне стержня до і начала повторного охлаждения. Опытно-промышленное опробование способа проводили на станах 250-4 и 250-5 комбината "Криворожсталь" при производстве термически упрочненной низколегированной и углеродистой арматурной стали. Примеры: 1. Выпуск термически упрочненных арматурных стержней Мг 10 и 14 из стали марки 20 ГС осуществляли при постоянных параметрах процесса нагрева и прокатки заготовки согласно существующи х инстр укций. По выходу из чистовой линии стана прокат охлаждали движущимися потоками воды при избыточном статическом давлении в устройствах проводкового типа до температуры 650-580°С, причем охлаждение начинали через 0,15 с после окончания деформации (см. таблицу). После охлаждения на первой ступени проводили порезку и через различные промежутки времени повторно охлаждали в устройства х до температуры 550-480°С с последующим остыванием на воздухе. Это позволило получить высокопрочную свариваемую арматурную сталь класса АТ-IV и класса АТ-V согласно ГОСТ 10884-81. 2. Термическое упрочнение арматурных стержней N-18 из стали Ст.5пс осуществляли по той же технологической схеме. Охлаждение на первой ступени начинали спустя 0,1 с после окончания деформации и заканчивали при температуре 700-650°С. после паузы в 1,0-2.5 с осуществляли порезку и повторное охлаждение до температуры 600-550°С через 0,3 с после порезки. Полученные механические свойства, представленные в таблице, свидетельствуют о получении свариваемой арматуры класса Ат-ІІІ из рядовой углеродистой стали марки Ст.5пс. Как следует из таблицы, свариваемость арматуры из упрочненной низколегированной и углеродистой стали обусловливается регламентацией температуры раската после охлаждения на первой и второй ступенях о хлаждения, а также паузой для отогрева упрочненного поверхностного слоя между ступенями охлаждения. Использование предлагаемого способа изготовления термически упрочненного проката обеспечит по сравнению с известным способом получения высокопрочного проката, в частности, арматурной стали класса АтІІІ...Ат-V с гарантируемой свариваемостью.