Спосіб зміцнення листового прокату

1. Спосіб зміцнення листового прокату шляхом нагрівання всього листа й охолодження окремих вибіркових його ділянок, який відрізняється тим, що охолоджують окремі ділянки у вигляді похилих штаб, кут нахилу яких до довжини листа визначають із співвідношення: Винахід належить до чорної металургії, зокрема, до виробництва і термічного обробляння листового прокату, і може бути використаний при виготовленні зварових труб високого тиску для магістральних газо-і нафтопроводів. Відомий спосіб зміцнення листового прокату 1 , який полягає в тому, що сталевий лист нагрівають вище точки АС3 на 30-50 , а зміцнення здійснюють шляхом вибіркового охолодження окремих відрізків заданої форми, розмірів поверхні листа. Загальна площа зміцнених відрізків складає 25% від загальної площі листа. Недоліком зазначеного способу є те, що конфігурація зміцнених відрізків не враховує кінематику поширення тріщин при руйнуванні металу. Не зазначені геометричні параметри зміцнених відрізків. Це не дозволяє змінювати траєкторію руху тріщини і тим самим пригальмувати поширення руху її. В основу винаходу поставлене завдання зменшити довжину поширення тріщин листового прокату, шляхом цілеспрямованої зміни напрямку і гальмування їх, тим самим підвищити експлуатаційні властивості листового прокату. Поставлене завдання досягається тим, що спосіб зміцнення листового прокату шляхом нагрівання всього листа й охолодження окремих вибіркових ділянок, відрізняється тим, що зміцнення шляхам охолодження провадять у вигляді похилих штаб, листа кут нахилу яких до довжини листа визначають із співвідношення: E1 , де: E2 E1 і E 2 - модулі пружності відповідно незміцнених та зміцнених похилих штаб листа, і за роз90 arcsin (13) 75518 (11) UA де: E1 i E2 - модулі пружності відповідно незміцнених та зміцнених похилих штаб листа, і за розрахованим напрямком цих штаб зосереджують та гальмують рух тріщини. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у випадку подальшого виготовлення зі зміцненого листа зварних труб, додатково визначають геометричні параметри похилих штаб: їх ширину та відстань між ними, забезпечуючи розташування вказаних штаб за довжиною зварної труби у вигляді замкненої гвинтової штаби. C2 E1 , E2 (19) 90 arcsin 3 75518 4 рахованим напрямком зосереджують рух тріщини, том падіння хвилі при повному внутрішньому відопричому у випадку подальшого виготовлення звабраженні, заломлена хвиля 3 буде поширюватись рних труб із листа додатково визначають геометза межею поділу середовищ. ричні параметри штаб: ширину їх та відстань між Виходячи з аналізу поширення пружних хвиль ними, забезпечуючи гвинтове розташування штана межі поділу двох середовищ при повному внутби за довжиною труби. рішньому відображенні хвиль, робимо такі висновСуть способу пояснюється схемами, де: ки: фіг. 1 - поширення пружної хвилі напруг на - пружна хвиля напруг, що падає на межі подімежі поділу двох середовищ; лу двох середовищ розділяється на відображену фіг. 2 - поширення пружної хвилі напруг при та заломлену. Енергія заломленої хвилі менше, повному внутрішньому відображенні; ніж хвилі, що падає на величину енергії відобрафіг. 3 - розташування зміцнених ділянок на лиженої хвилі, приблизно на 10%; сті у вигляді похилих штаб під час виготовлення - основна частка енергії ( 90%) переноситься зварних труб. заломленою хвилею; Під час руйнування матеріалу попереду поши- так як рушійною силою поширення тріщини є рюваної тріщини йде пружна хвиля напруг. Траєкпружна енергія, яка переноситься хвилею, то розторія руху тріщини повторює напрям поширення сіювання енергії на межі поділу двох середовищ пружної хвилі напруг. призводить до гальмування рухомої тріщини. На фіг. 1 наведена схема поширення пружної Існуюча періодична система меж середовищ хвилі напруг на межі поділу двох середовищ. Хвипризводить до багаторазового розсіювання пружля поширюється із середовища з меншим модуної енергії і тим самим підсилює ефект гальмування тріщини; лем нормальної пружності матеріалу E1 у середо- так як тріщина поширюється в напрямку руху вище з більшим модулем нормальної пружності пружної хвилі, то руйнування матеріалу буде відматеріалу E 2 , тому якщо E1 E2 , то і швидкість буватися за заданим напрямком, тобто можливо поширення пружної хвилі V1 буде менше V2. керувати траєкторією руху тріщини, зменшуючи її Пружна хвиля 1, яка падає на межі поділу двох довжину. середовищ розпадається на відображену хвилю 2 Приклад конкретного виконання запропоновата заломлену хвилю 3. Знаючи кут падіння кут ного способу був використаний для листового провідображення , які однакові, дотримуючись закокату, що йде на виготовлення зварних труб (фіг.3). ну відображення хвиль, можна визначити кут заБула використана листова низьколегована сталь ломлення r. марки 10ХСНД, характеристики якої наведені в На фіг.2 показана схема поширення пружної таблиці: хвилі напруг при повному внутрішньому її відображенні, тобто коли кут заломлення r=90 . З куХарактеристика Модуль нормальної пружності, E , ГПа Швидкість поздовжньої хвилі напруг, V м/с Листи нагрівають до температури вище критичної AC3 на 30-50 , тобто до 930-950 , а потім вибірково охолоджують ділянки листа від 950° до 20° у вигляді штаб 4, нахилених під кутом до довжини листа 9 (фіг. 3). Штаби розподіляють з інтервалом d і шириною h причому ці геометричні параметри визначають за формулами: d a ctg ; h 0,25a cos , де: а - ширина листа. Таке розміщення зміцнених штаб на листі забезпечує при скрученні його за осьовою лінією в-в1 в трубу з безперервною штабою у вигляді гвинтової лінії за довжиною труби. Під яким кутом розміщуємо штаби зміцнення, обчислюємо за формулою: 90 arcsin E1 , де E2 E1 і E 2 - модулі пружності відповідно незміцненого та зміцненого ділянки листа. Стан матеріалу Зміцнена ділянка Незміцнена ділянка 250 197 5660 5000 Згідно з цією формулою та даних таблиці, кут нахилу зміцнених штаб у відношенні до довжини 29 . листа становить Так як охолодження призводить до зміцнення прокату, то на листі утворюється чергування штаб зміцненого (заштриховано на фіг. 3) металу та незміцненого. Таким чином, завдяки вибірковому охолодженню листового прокату у вигляді штаб, розташованих під нахилом, забезпечуємо гальмування поширенню довжини тріщин у листовому прокаті. Наявність чергових меж поділу двох середовищ є причиною розсіювання пружної енергії хвиль напруг, що призводить до гальмування тріщин. І при руйнуванні матеріалу тепер можемо направляти рух тріщини у заданому напрямку, зменшуючи її довжину та підвищуючи експлуатаційні властивості матеріалу. Джерело інформації : 1. Авт.св. СРСР №1452846, МКІ С21D 1/02, БІ №3, 1989р. 5 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 75518 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601