Спосіб визначення прогартовуваності сталі і діаметра прокату

Спосіб визначення прогартовуваності сталі і діаметра прокату, який включає визначення твердості центральної частини циліндричного зразка, який відрізняється тим, що як циліндричний зразок використовують зразки ківшевої проби при виплавці сталі, проводять їх об'ємне гартування, визначають твердість у серцевині зразків, по якій роблять висновок про прогартовуваність готового прокату, а діаметр прокату визначають, виходячи із залежності: 15,5 d , 15 7,5 D де d - діаметр прокату, мм; Н - висота проби, мм; D - діаметр проби, мм. Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема до способів визначення прогартовуваності сталі і може бути використаний для експресного визначення прогартовуваності сталі на стадії сталеплавильного виробництва. Відомий спосіб, у якому прогартовуваність сталі визначають шляхом торцевого гартування зразків, виготовлених із проб, відібраних від готового прокату. В цьому способі один торець циліндричного зразка, нагрітого до температури гартування, охолоджують водою в спеціальному пристрої за певних умов. Після гартування вимірюють твердість по довжині зразка від охолодженого водою торця до незагартованої голівки і по отриманим даним будують діаграму твердості [1]. Відомий спосіб, у якому визначають прогартовуваність сталі по твердості в центрі, на відстані 3/4 радіуса від центру і на поверхні циліндричних зразків, відібраних від готового прокату, причому встановлено взаємозв'язок між значеннями твер дості при торцевому гартуванні і гартуванні прутків відповідного діаметру [2, 3]. Відомий спосіб визначення прогартовуваності сталі, який включає відбір проб від готового прокату, виготовлення циліндричних зразків для визначення прогартовуваності сталі і визначення прогартовуваності сталі. Після об'ємного гартування циліндричних зразків у воді або в маслі (в залежності від марки сталі) вимірюють твердість в центрі поперечного перетину зразка [4]. Відомий також спосіб визначення прогартовуваності сталі по Гроссману, який передбачає визначення інтенсивності охолодження застосовуваного гартівного середовища, визначення критичного діаметру зразка для випробувань у даному гартівному середовищі і визначення ідеального критичного діаметру зразка. Далі за відповідними діаграмами і формулами визначають величину прогартовуваності сталі [5]. UA (11) 89245 (13) (21) a200800745 (22) 22.01.2008 (24) 11.01.2010 (46) 11.01.2010, Бюл.№ 1, 2010 р. (72) ПАРУСОВ ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, ЧУЙКО ІГОР МИКОЛАЙОВИЧ, ЧЕРНИЧЕНКО ВАЛЕНТИНА ГРИГОРІВНА, СИЧКОВ ОЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ, ДЕРЕВЯНЧЕНКО ІГОР ВІТАЛІЙОВИЧ, MD (73) ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ІМ. З.І. НЕКРАСОВА НАН УКРАЇНИ (56) ТУ 14-1-5490-2004 «Прокат горячекатаный, горячекалиброванный из легированной борсодержащей стали марок 12Г1Р, 20Г2Р, 30Г1Р, предназначенный для изготовления высокопрочных крепѐжных изделий методом холодной объемной штамповки» ГОСТ 5657-69 «Сталь. Метод испытания на прокаливаемость» SU 93536; 13.02.1950 SU 971894; 07.11.1982 C2 2 (19) 1 3 89245 4 Недоліками відомих способів визначення проОтже, спосіб, що заявляється, відповідає кригартовуваності є відсутність можливості прогнозутерію "новизна". вання прогартовуваності сталі на ранніх стадіях Порівняння способу, що заявляється, з іншими металургійного переробу - до виготовлення гототехнічними рішеннями в даній галузі техніки не вого металопрокату. Зазначені обставини не довиявило в них ознак, які відрізняють рішення, що зволяють здійснювати оперативний контроль якозаявляється, від прототипу. Отже, технічне рішенсті прокату в умовах виробництва на ранніх ня, що заявляється, відповідає критерію "винахідстадіях металургійного переробу, що знижує ефеницький рівень". ктивність керування процесом виробництва прокаСпосіб визначення прогартовуваності сталі, ту з підвищеними або регламентованими вимогащо заявляється, включає визначення твердості ми до його прогартовуваності. центральної частини циліндричного зразка, в якосЗа прототип прийнято відомий спосіб визнаті циліндричного зразка використовують зразки чення прогартовуваності сталі, який включає відковшової проби при виплавці сталі, проводять їх бір проб від готового прокату, виготовлення циліноб'ємне гартування, визначають твердість у сердричних зразків для визначення прогартовуваності цевині зразків, по якій роблять висновок про просталі. Проводять об'ємне гартування виготовлених гартовуваність готового прокату, а діаметр прокату зразків у воді або в маслі (в залежності від марки визначають виходячи із залежності: сталі), вимірюють твердість у центрі поперечного перетину зразка. По величині цієї твердості роб15,5 d , лять висновок про величину прогартовуваності 15 7,5 сталі. D Недоліком відомого способу визначення прогартовуваності є відсутність можливості прогнозуде d - діаметр прокату, мм; вання прогартовуваності сталі на ранніх стадіях Н - висота проби, мм; металургійного переробу - до виготовлення готоD - діаметр проби, мм. вого металопрокату. Спосіб здійснюється таким чином. Завдання, розв'язуване винаходом, полягає в Відомо [6], що при постійному співвідношенні прогнозуванні прогартовуваності сталі в будьплощі поверхні охолоджуваного тіла до його об'єякому діаметрі металопрокату до виготовлення му швидкість охолодження серцевини (у даному самого прокату. середовищі) буде постійною. Виходячи з цього, Вирішується поставлене завдання за рахунок швидкість охолодження серцевини циліндру з того, що в якості циліндричного зразка використоплощею поверхні S1 і об'ємом V1 буде дорівнювати вують зразки ковшової проби при виплавці сталі, швидкості охолодження серцевини циліндру з проводять їх об'ємне гартування, визначають твеплощею поверхні S2 і об'ємом V2 (за умови охолордість в серцевині зразків, по якій роблять виснодження обох циліндрів в одному середовищі і вивок про прогартовуваність готового прокату, а діаготовлених з одного матеріалу) якщо дотримуєтьметр прокату визначають виходячи із залежності: ся рівняння: d 15,5 , 15 7,5 D де d - діаметр прокату, мм; Η - висота проби, мм; D - діаметр проби, мм. Технічний результат, який досягається при реалізації запропонованого технічного рішення, полягає в тому, що з'являється можливість прогнозування прогартовуваності сталі на ранніх стадіях металургійного переробу - до виготовлення готового металопрокату. Порівняння із прототипом показує, що спосіб, що заявляється, відрізняється тим, що в якості циліндричного зразка використовують зразки ковшової проби при виплавці сталі, проводять їх об'ємне гартування, визначають твердість у серцевині зразків, по якій роблять висновок про прогартовуваність готового прокату, а діаметр прокату визначають виходячи із залежності: d 15,5 . 15 7,5 D S1 V1 S2 V2 (1) Шляхом математичних перетворень вищенаведене рівняння набуває вигляду: D2 15,5 1 15 1 7,5 D1 (2) де Н1 - висота першого циліндру; D1, D2 - діаметр першого і другого циліндрів відповідно. Розрахунок проводився за умови, що висота другого циліндру дорівнює Н2=15D2. Таким чином, якщо за перший циліндр прийняти зразок-пробу, виготовлений із проби для визначення хімічного складу сталі, а за другий циліндр зразок, виготовлений з готового прокату, то вираз (2) набуває вигляду: d 15,5 15 7,5 D (3) 5 89245 6 де d- діаметр прокату, мм; Величина твердості складала 40 HRC при ноН - висота зразка-проби, мм; рмі 37 HRC. Отже, у прокаті діаметром 14мм і D - діаметр зразка-проби, мм. менше буде гарантовано забезпечена необхідна Якщо відомі геометричні параметри зразканорма прогартовуваності. Таким чином, дану плапроби (D і Н), то виходячи з виразу (3) можливе вку сталі 20Г2Р можна призначати на прокатку з визначення діаметру прокату (d), при якому швидодержанням катанки діаметром 14мм і менше. кості охолодження серцевини зразка-проби і зразЯк показали порівняльні дослідження, значенка, відібраного від готового прокату, будуть однаня твердості, визначені на зразках-пробах, натурковими (зразки будуть теплотехнічно ному прокаті і торцових зразках, розрізняються еквівалентними). В свою чергу, охолодження зразнесуттєво. Це свідчить про доцільність застосуків з однаковою швидкістю формує в них ідентичвання експрес-методу визначення прогартовуваний структурний стан, який характеризується одності, що заявляється. наковою твердістю. Таким чином, можливе визначення прогартоПриклад конкретної реалізації способу. вуваності сталі до виготовлення готового прокату, Після виплавки і доведення на установці "пічщо дозволить виключити можливість призначення ківш" сталі марки 20Г2Р здійснювали контроль її на прокатку заготовок із металу, який має недохімічного складу. Контрольні операції проводили статню прогартовуваність і в подальшому скорегуна циліндричних зразках, отриманих після відбору вати технологічні параметри виробництва металоковшової проби, її кристалізації й охолодження. прокату. Аналогічні циліндричні зразки-проби використовуВикористання запропонованого способу вивали для визначення прогартовуваності сталі за значення прогартовуваності сталі гарантує виріспособом, що заявляється. Для визначення діамешення поставленого завдання - забезпечення мотру прокату, що має прогартовуваність, аналогічнужливості прогнозування прогартовуваності сталі прогартовуваності циліндричного зразка-проби, на ранніх стадіях металургійного переробу (до використовували вираз: виготовлення готового металопрокату) і, таким чином, досягається технічний результат, що заявляється. 15,5 d , Джерела інформації, прийняті до уваги при 15 7,5 складанні заявки: D 1. ГОСТ 5657-69. Сталь. Метод испытания на прокаливаемость = Steel. Methods for the determination де d - діаметр прокату, мм; of hardenability. - С изм. 2. - Взамен ГОСТ 5657-51; Н - висота зразка-проби, мм; Введ. 01.07.70 до 01.01.95. - М.: Изд-во стандарD - діаметр зразка-проби, мм. тов, 1969. - 8 с: УДК 669.14:620.179.3. Группа Для визначення прогартовуваності використоВ09.СССР. вували зразки-проби діаметром D=34мм і висотою 2. ГОСТ 4543-71. Сталь легированная конструкциΗ=11мм. Виходячи з вищенаведеної залежності, онная. Марки и технические требования = зразок-проба з такими геометричними параметраConstructional alloy steel. Marks technical ми є теплотехнічно еквівалентним прокату діаметrequirements. - Переизд. Дек. 1979 с изм. 1. - ГОСТ ром d=14мм. 1050-60, ГОСТ 1051-59, ГОСТ 4543-61; Введ. Після виготовлення зразків-проб проводили їх 01.01.73 до 01.01.83. - М.: Изд-во стандартов, термічну обробку таким чином: нагрів під гарту1982. - 59 с: УДК 669.14.018.24:006.354. Группа вання - 900°С, витримка 1 година. Гартування В32.СССР. проводили в маслі з високою гартівною здатністю, 3. ГОСТ 1050-88. Прокат сортовой, калиброванпри температурі ванни 50°С і при швидкості зануный, со специальной отделкой поверхности из рення приблизно 0,25м/с, час переносу зразків з углеродистой качественной конструкционной стапечі в гартівний бак - не більше 5с. Час охололи. Общие технические условия = Carbon structural дження зразків в маслі - 7-8хв. Потім загартований quality steel gauged bars with special surface finish. зразок розрізали на дві проби (шайби). Припікання General specifications. - Введ. 01.01.91 до 01.01.96. не допускається. Торці проб шліфували і вимірю- M.: Изд-во стандартов, 1989. - 24 с: УДК 669.14вали твердість у центрі поперечного перетину. 122:006.354. Группа В32.СССР. Вимірювання твердості проводили на одній лінії в 4. ТУ 14-1-5490-2004. Прокат горячекатаный горятрьох точках максимально наближених до центру. чекалиброваный из легированной борсодержащей Твердість визначали за ГОСТ 9013. Вимірювання стали марок 12Г1Р, 20Г2Р, 30Г1Р, предназначентвердості проводили на обох пробах. Для кожної ный для изготовления высокопрочных крепежных проби твердість визначали як середнє арифметиизделий методом холодной объемной штамповки. чне значення трьох вимірювань. По величині вимі5. Гудремон Э. Специальные стали. Т. 1. - 2-е изд., рюваної твердості робили висновок про величину перераб. - М.: Металлургия, 1966. - 736 с. прогартовуваності сталі в прокаті заданого діамет6. Блантер М.Е. Методика исследования металлов ру. и обработки опытных данных. - М.: Металлургиздат, 1952. - 444 с. 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 89245 8 Підписне Тираж 28 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