Спосіб термічної обробки великогабаритних виробів

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке полых или сплошных крупногабаритных изделий, например соединительных деталей трубопроводов диаметром до 1420 мм. Целью изобретения является снижение коробления изделий и повышение безопаснос ти труда за счет предотвращения выброса закалочной среды. Крупногабаритные изделия подвергают нагреву, после чего охлаждают в подогретой закалочной среде, например в воде или водных растворах солей, и отпускают. Охлаждение на первой стадии осуществляют в воде с температурой (t.KHff • - Ю С ) ~ 1:кирили водных растворах солей с температурой (tК и п -50°С) _ ? t K M n до начала интенсивного отвода тепла от изделия при температуре поверхности металла 180-550°С, а на второй стадии осуществляют охлаждение прерывистым купанием или проводят охлаждение на воздухе, или же на второй стадии охлаждения осуществляют дополнительное введение среды, температура которой ниже температуры среды в баке, или же проводимое на второй стадии прерывистое охлаждение купанием ведут одновременно с дополнительным введением среды, температура которой ниже температуры среды в баке. Предложенный способ позволяет снизить закалочные деформации и предотвращает выброс закалочной среды из бака. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. 9 сд ел 00 Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке полых или сплошных крупногабаритных изделий,, преимущественно соединительных деталей трубопроводов (переходов, тройников, отводов, днищ) диаметром до 1420 мм. Целью изобретения является сниже-. ние коробления изделий и повышение безопасности труда за счет предотвращения выброса закалочной среды. В процессе.охлаждения при термической обработке крупногабаритных изделий, например, соединительных де 1576578 талей трубопроводов типа переходов, тройников, отводов, днищ в средах, с температурой, близкой к температуре кипения, для устранения обильного парообразования, выброса воды из бака при резком повышении теплопередачи на границе металл - охладитель, уменьшения коробления необходимо понижение температуры хладагента при JQ переходе стадий кипения для создания у хладагента некоторого температурнол я го запаса (лt-t.K M n - t окл сред) Д рассредоточения или поглощения по времени пика теплосъема, однако не ниже ^ определенных значений, переход за которые вызывает рост напряжений. Это может быть достигнуто жесткой регламентацией охлаждения на первой стадии с последующим на второй стадии либо jn купанием, либо охлаждением на воздухе, либо введением дополнительных порций охладителя с более низкой температурой, либо совмещением купания с допопнительным введением охлаждаю- 25 щей среды. Негативные явления резкого возрастания скорости охлаждения металла (кризис кипения) в совокупности с происходящим при этом объемном вски30 пании жидкости в баке с образованием большого количества пузырьков пара на охлаждаемой поверхности при двухстадийном охлаждении по предлагаемым схемам уменьшаются за счет отвода пара от стенок изделий и рассредоточе- 35 ния пузырьков по всему объему бака при направленном перемещении среды в ходе введения новых порций охладителя. 40 На первой стадии охлаждают в воде с температурой (t K M n -1O°C) - t K M n или водных растворах солей с температурой (t K t 1 n -5O c C) - t k l i n . Такие температурные характеристики сред обес45 печивают требуемые скорость и равномерность охлаждения, необходимые для получения заданного комплекса механических свойств. Снижение температуры хладагента ниже нижнего порога вызывает неравномерность теплоотвода 50 от изделия, следствием чего является пятнистая закалка и изменение геометрии селений (коробление). У водных растворов солей рабочий 55 интервал температур несколько шире из-за повышения температуры кипения (до 140°С у раствора, содержащего - 85% бишофита и 15% воды). Повышение температуры ср'еды выше ее tfc*n при неизменности внешних условий (давление) не может быть достигнуто. Охлаждение на первой стадии ведут до начала интенсивного отвода тепла от изделия при температуре поверхности металла 180-550°С. Начала температурного перехода стадий кипения для нагретой воды соответствует 180°С, для водного раствора бишофита (в макмисальной концентрации) 550°С. При понижении концентрации бишофита имеет место снижение температуры начала интенсивного отвода тепла от изделия от верхнего предела к нижнему. Снижение температуры поверхности металла ниже 180 С при охлаждении в воде вызывает рост парообразования и обусловливает выброс среды из бака. Завершение I стадии охлаждения при температурах, лежащих выше 550°С для водного раствора бишофита и 180°С для воды, не вызовет ухудшения характеристик охлаждения, однако целесообразность такой операции определяется структурными превращениями в металле (т.е. уровнем свойства). На второй стадии осуществляют охлаждение прерывистым купанием или проводят охлаждение на воздухе. Такая обработка за счет перераспределения тепла по сечению металла (купание: между окунаниями разной продолжительности - в зависимости от толщины металла выдержка на воздухе обеспечивает равномерный порционный отвод тепла или же вообще позволяет избежать в случае охлаждения на воздухе режима интенсивного теплоотвода. На второй стадии охлаждения осуществляют дополнительное введение среды, температура которой ниже температуры среды в баке. Это приведет к общему снижению температуры среды в баке и даст возможность охладителю дополнительно принять определенное количество тепла от металла без бурного вскипания среды (отсутствие выброса), уменьшит парообразование. Дополнительная подача хладагента создаст в охлаждающих устройствах направленную' циркуляцию охладителя. Это приведет к уносу пузырьков пара от поверхности изделия направленным потоком жидкости. На второй стадии прерывистое охлаждение купанием ведут одновременно с дополнительным введением среды, 5 1576578 охладителя из бака) от режима термитемпература которой ниже температуры ческой обработки представлена в табсреды в баке. Совмещение двух опералице. ций устранит вскипание среды со всеИз данных таблицы следует, что реми отрицательными последствиями. ализация способа термической обработПредлагаемый способ термической ки крупногабаритных изделий на примеобработки опробован в промышленных ре соединительных деталей трубопровоусловиях при упрочнении штампосварнодов снижает коробление и количество го тройника диаметром 1220 мм из ставыделяющегося пара при исключении ли 15ХСНД. Готовые изделия помещают 10 выброса кипящего хладагента из бака. в печь с выкатным подом, нагревают до 930-990°С, выдерживают в печи f Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я •при этих температурах, после чего с 1. Способ термической обработки помощью крана и закрепленного на нем крупногабаритных изделий, включающий захватного приспособления производят нагрев, выдержку, охлаждение в баке съем изделий с пода печи и осущестс нагретой закалочной средой и отвляют двухстадийное охлаждение издепуск, о т л и ч а ю щ и й с я тем, лий в нагретых воде и водных раствочто, с целью снижения коробления израх бишофита в баке с принудительной делий и повышения безопасности труда циркуляцией охладителя (по базовому за счет предотвращения выброса закаспособу производство соединительных лочной среды, охлаждение осуществлядеталей трубопроводов включает двуют в две стадии, на первой из которых кратный нагрев листовой заготовки до охлаждают в воде с температурой С КИП( 1W0-120Q С при штамповке и отбортов-10°С - t K H n или водных растворах соке горловины, сварку двух частей и 25 лей с температурой t к и ~50 С - tхил отпуск для снятия сварочных напряжедо приобретения поверхностью изделия ний) . Концентрацию бишофита изменяют температуры 180-550°С, а на второй ,от минимума (бишофит 1%, вода 99%) стадии осуществляют охлаждение прерыдо максимально возможной (бишофит вистым купанием или проводят охлажде85%, вода 15%). При содержании бишо- 30 ние на воздухе. фита свыше 85% раствор становится 2. Способ по п . 1 , о т л и ч а ю пересыщенным. щийся тем, что на второй стадии Зависимость характеристик охлаждеохлаждения прерывистым купанием осуния тройника диаметром 1220 мм из ществляют дополнительное введение стади )5ХСНД (изменение геометричес35 среды, температура которой ниже темких размеров изделий, количество выпературы среды в баке. деляющегося пара и наличие выброса Опыт Режим охлаждения Температура Коробление кипения сре- торцов из— ЛИЙ, ММ ды, °С 2 • 1 3 Количество выделившегося пара, M V T изделий 4 5 33-35 28-30 27-29 250 310 400 Наличие выброса охладителя из бака 90 100 100 100 100 7 6 Известный Охлаждение в воде с температурой» і- °С • 80 Соответствие требованиям нормативного источника Нет Есть Предлагаемый I стадия: t,=90 p C f Иг=180°С I I стадия: Нет 23-25 купание 100 217 22-24 199 воздух 100 158 24-25 введение воды с t2=80*0 100 22-25 173 купание+введение воды 100 I стадия: t 1 =90°C, t^=200°C II стадия: 214 22-24 100 Нет купание 194 100 20-23 воздух 0 158 23-25 100 введение воды с t .«SO С 168 21-24 100 купание+введение воды Дальнейшее повышение приводит к уменьшению парообразования и коробления, однако, соответственно снижается уровень механических свойств I стадия: t 1 =95°C, ta=180°C I I стадия: купание 21-23 100 297 воздух 21-22 100 268 введение воды с t-=80 С 100 21-23 255 купание+введение воды 22-24 100 261 I стадия: t,=95°C, Г4=200°С II стадия: 100 272 20-22 купание Неудовлетворительное Удовлетворительное L n ОЭ Удовлетворительное — . It _ Удовлетворительное ** Удовлетворительное. оо Продолжение таблицы 10 воздух введение воды с t 3 «80 С купание+введение воды I стадия: t 1 -iOO°C, t 2 =18O°G I I стадия: купание воздух введение воды с t j e 8 0 С купание+введенне воды I стадия: t , = iOOJC, t t -20