Спосіб термічної обробки валкових сталей

Реферат: Спосіб термічної обробки валкових сталей, виконують підігрівання виковків, нагрівання до температури аустенітизації, охолодження в печі та наступне відпускання. Перед нагріванням виковків до температури аустенітизації виконують переохолодження до температури не більше 400 °С, нагрівання і витримку при субкритичних температурах, а також охолодження з субкритичних до температури не більше 400 °С. UA 107064 U (12) UA 107064 U UA 107064 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії та термічної обробки заготовок, а саме - відпалу з нормалізацією виковків із валкових марок сталей 50, 55Х та 90ХФ, зокрема валків гарячої прокатки з діаметром бочки не більше 1000 мм. Відомий спосіб термічної обробки заготовок із валкових марок сталей, що полягає у послідовному виконанні ізотермічного відпалу та нормалізації [Ковка и термическая обработка. Сборник 5 / Под ред. Шульмана П.А. М: Центральный Институт Научно-технической информации машиностроения, 1959, - С. 63. - 128 с]. Проведення ізотермічного відпалу, що передбачає видалення водню з металу виковка з метою запобігання утворенню флокенів, включає: - копеж при температурі 600-650 °C; - нагрівання до температури аустенітизації 840-860 °C; - охолодження в печі з розкритою кришкою і шиберами; - переохолодження з температури аустенітизації до температури 300-350 °C; - нагрівання й ізотермічна витримка при субкритичних температурах 640-660 °C з наступним охолодженням у печі. Проведення нормалізації для забезпечення необхідного рівня властивостей характеризується наявністю наступних ознак: - два попередніх підігріви (t1=450 °C, t2=650 °C); - нагрівання до температури аустенітизації 840-860 °C; - охолодження на повітрі до температури 250-350 °C; - високотемпературне відпускання при температурі 580-620 °C із подальшим охолодженням у печі до температури 450 °C, після чого - в закритій пісочній ямі. Відомий спосіб термічної обробки валкових сталей є найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі та прийнятий як найближчий аналог (прототип). Недолік даного способу полягає в значній тривалості його виконання, що призводить до підвищення споживання енергетичних ресурсів і, як наслідок, збільшення собівартості продукції та зменшення пропускної здатності термічного обладнання, а також необхідності виконання проміжних операцій з обдирання й транспортування виковків. Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є створення способу термічної обробки валкових сталей, що забезпечує зменшення собівартості термічної обробки виковків без зниження показників якості та експлуатаційних характеристик виробів. Поставлена задача досягається за рахунок технічного результату, що полягає в забезпеченні необхідної структури металу виковків й оптимального рівня механічних властивостей сталі. Експериментальним шляхом встановлено, що для досягнення зазначеного технічного результату при термічній обробці необхідно виконання наступних технологічних операцій: - переохолодження після кування до температур не більше 400 °C; - нагрівання і витримка при субкритичних температурах; - охолодження з субкритичних температур до температур не більше 400 °C; - нагрівання до температури аустенітизації; - охолодження в печі з примусовим охолодженням до температур не менше 250 °C; - високотемпературне відпускання. Відомий і заявлений способи мають такі подібні ознаки: підігрівання виковків, нагрівання до температури аустенітизації, охолодження в печі та наступне відпускання. Заявлений спосіб має наступні відмітні ознаки: перед нагріванням виковків до температури аустенітизації виконують переохолодження до температури не більше 400 °C, нагрівання і витримку при субкритичних температурах, а також охолодження з субкритичних до температур не більше 400 °C. Між відмітними ознаками корисної моделі та технічним результатом, що досягається, є причинно-наслідковий зв'язок. Переохолодження виковків після кування перед наступною перекристалізацією до температур не більше 400 °C, зокрема 350 °C, замість раніше виконуваного копежа при температурі 600-650 °C, забезпечує більш повний розпад аустеніту в осьових зонах виробів. Нагрівання і витримка при субкритичних температурах, зокрема 650 °C, перед виконанням перекристалізації забезпечує зменшення кількості активного розчиненого водню в поверхневих шарах і його перерозподіл в центральних зонах виковків, що призводить до зниження флокеночутливості сталі. Охолодження з субкритичних температур до температури не більше 400 °C, зокрема 350 °C, дозволяє зменшити величину розтягуючих напружень в центральних зонах виковків для зниження ймовірності виникнення флокенів. 1 UA 107064 U 5 10 15 20 25 30 Виконання вищевказаної технології дозволяє отримати необхідний рівень механічних властивостей заготовок із валкових марок сталей, при цьому виключити виконання одного високотемпературного нагріву до температури аустенітизації й об'єднати запропоновані в прототипі дві операції (ізотермічний відпал і нормалізацію з відпусканням) в одну. Реалізація способу термічної обробки виковків, що виключає роздільне виконання ізотермічного відпалу і нормалізації з відпусканням, передбачає їх спільне проведення, тим самим, виключаючи виконання одного нагріву до температури аустенітизації. Заявлений спосіб термічної обробки дозволяє скоротити загальну тривалість технології, що збільшує пропускну здатність устаткування і зменшує витрату газу при проведенні обробки. При цьому виконання суміщеної технології ізотермічного відпалу і нормалізації з відпусканням, замість їх окремого виконання, виключає такі проміжні операції як обдирання та транспортування і, отже, дозволяє підвищити продуктивність і знизити собівартість продукції. Отримання необхідного рівня механічних властивостей за рахунок реалізації менш тривалої технології термічної обробки дозволяє скоротити витрати природного газу і, як наслідок, зменшити витрати на обробку виковків без зниження показників якості та експлуатаційних характеристик виробів. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення зазначеного технічного результату. Заявлене технічне рішення не відоме з рівня техніки, тому є новим. Заявлена корисна модель є промислово придатною - вона впроваджується в ПАТ "Новокраматорський машинобудівний завод" (ПАТ "НКМЗ") при виготовленні валків для станів гарячої прокатки. У виробничих умовах ПАТ "НКМЗ" був реалізований заявлений спосіб термічної обробки ізотермічного відпалу і нормалізації з відпусканням. Так, за даним способом термічній обробці були піддані виковки прокатних валків зі сталей 50, 55Х та 90ХФ загальною масою 231 т. В результаті заявлене технічне рішення в порівнянні зі способом, прийнятим як прототип, дозволило скоротити на 51 % загальну тривалість термічної обробки, а також виключити проміжні транспортування та механічну обробку валків. Була забезпечена відсутність флокенів в металі виковків, досягнута необхідна мікроструктура металу й отримані необхідні механічні властивості. Так отриманий рівень твердості на валках варіював в оптимальних інтервалах 240250 НВ для сталей 50 і 55Х та 270-280 НВ для сталі 90ХФ. У підсумку, за рахунок отримання необхідної структури металу та необхідного рівня механічних властивостей сталі при реалізації способу термічної обробки досягаються задані показники якості та експлуатаційні характеристики з одночасним зниженням виробничих витрат. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб термічної обробки валкових сталей, при якому виконують підігрівання виковків, нагрівання до температури аустенітизації, охолодження в печі та наступне відпускання, який відрізняється тим, що перед нагріванням виковків до температури аустенітизації виконують переохолодження до температури не більше 400 °С, нагрівання і витримку при субкритичних температурах, а також охолодження з субкритичних до температури не більше 400 °С. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2