RU2126845C1 - Plant for annealing and quenching sized steel - Google Patents

Abstract

FIELD: equipment for heat treatment of metals and alloys, possibly recrystallization and spheroidizing annealing, quenching from intercrystallite temperature range sized steel used for manufacture of high strength fastening members by cold forging without finish heat treatment. SUBSTANCE: plant for spheroidizing annealing and quenching sized steel in coils in one line includes quenching apparatus in the form of one-section sprayer. Plant is also provided with unit for slow cooling in the form of cylindrical lined chamber with possibility of artificial heating and temperature control. In order to provide finely dispersed structure and to enhance consumer's properties plant includes deformation unit having die and straightening-pushing apparatus. In order to provide idle-free operation of plant there is winding apparatus having unit for forming turns and double-position carrousel. Two winding drums are arranged on turntable of double-position carrousel. Rotation drive of winding drum has device for synchronizing rotation speed at winding and feed rate of steel. EFFECT: enhanced efficiency of plant, improved operational characteristics, high quality of heat treated steel. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано преимущественно для рекристаллизационного и сфероидизирующего отжига, а также закалки калиброванной стали из межкритического интервала температур (МКИ), используемой при изготовлении высокопрочных крепежных изделий методом холодной объемной штамповки (ХОШ) без завершающей термической обработки. The invention relates to equipment for the heat treatment of metals and alloys and can be used mainly for recrystallization and spheroidizing annealing, as well as hardening of calibrated steel from the intercritical temperature range (MKI), used in the manufacture of high-strength fasteners by cold die forging without final heat treatment processing.

Традиционная технология проведения сфероидизирующего отжига стали предусматривает нагрев в колпаковой печи до температуры, равной A_Cl+20+40^oC, выдержку около 24 ч и охлаждение со скоростью < 0,5^oC/с. Общая продолжительность отжига составляет 20-25 ч. Технология закалки на двухфазную структуру предусматривает нагрев в межкритический интервал с последующим быстрым охлаждением стали, причем для обеспечения стабильности свойств необходимо точное поддержание температуры.The traditional technology of spheroidizing steel annealing involves heating in a bell furnace to a temperature equal to A _Cl + 20 + 40 ^o C, holding for about 24 hours and cooling at a rate of <0.5 ^o C / s. The total duration of annealing is 20–25 h. The quenching technology for a two-phase structure involves heating in the intercritical interval with subsequent rapid cooling of the steel, and accurate temperature maintenance is necessary to ensure the stability of the properties.

Известна технология проведения рекристаллизационного - сфероидизирующего отжига с частичной фазовой перекристаллизацией, заключающаяся в нагреве выше A_Cl и последующем медленным (0,05-50^oC/с) охлаждении. Преимуществом данной технологии является значительно меньшая продолжительность термической обработки по сравнению с обработкой в колпаковой печи.A known technology for recrystallization - spheroidizing annealing with partial phase recrystallization, which consists in heating above A _Cl and subsequent slow (0.05-50 ^o C / s) cooling. The advantage of this technology is a significantly shorter duration of heat treatment compared to treatment in a bell furnace.

Известно использование индукционного нагрева в линиях для термообработки проволоки, например в установках для индукционного нагрева проволоки [1 или 2]. It is known to use induction heating in lines for heat treatment of a wire, for example, in installations for induction heating of a wire [1 or 2].

Наиболее близкая по существу является линия для термообработки проволоки, содержащая разматывающее, правильное, нагревательное, закалочное, тянущее и сматывающее устройства. Закалочное устройство состоит из двухкамерного спрейера, расположенного перед тянущим устройством, причем камера предварительного охлаждения снабжена патрубками для одновременного подвода воды и сжатого воздуха, а камера быстрого охлаждения - патрубками для подвода воды. Данная линия позволяет получать двухфазную феррито-мартенситную структуру (ДФМС) в калиброванной стали и изготавливать высокопрочные крепежные изделия без завершающего термоупрочнения [3]. The closest essentially is a line for heat treatment of wire containing unwinding, straightening, heating, hardening, pulling and reeling devices. The quenching device consists of a two-chamber sprayer located in front of the haul device, the pre-cooling chamber equipped with nozzles for the simultaneous supply of water and compressed air, and the rapid cooling chamber with nozzles for the water supply. This line allows one to obtain a two-phase ferrite-martensitic structure (DFMS) in calibrated steel and to manufacture high-strength fasteners without final heat hardening [3].

Недостатком данного оборудования при использовании его для сфероидизирующего и рекристаллизационного отжига с частичной фазовой перекристаллизацией является невозможность обеспечения требуемых скоростей охлаждения (0,05-0,5^oC/с), в то же время недостатком использования оборудования для отжига проволоки при получении ДФМС является невозможность обеспечения контролируемого двухстадийного охлаждения на второй стадии с высокой скоростью охлаждения.The disadvantage of this equipment when used for spheroidizing and recrystallization annealing with partial phase recrystallization is the inability to provide the required cooling rates (0.05-0.5 ^o C / s), while the disadvantage of using equipment for annealing the wire when receiving DFMS is the impossibility providing controlled two-stage cooling in the second stage with a high cooling rate.

В основу изобретения поставлена задача создать установку для сфероидизирующего отжига и закалки калиброванной стали в бунтах, обладающую высокой производительностью, улучшенными эксплуатационными характеристиками и обеспечивающую хорошее качество термообработанной стали. The basis of the invention is the task of creating an installation for spheroidizing annealing and hardening of calibrated steel in riots, with high performance, improved performance and providing good quality heat-treated steel.

Поставленная задача решена тем, что для обеспечения возможности проведения отжига и закалки на одной линии, закалочное устройство выполнено в виде односекционного спрейера, при этом установка снабжена блоком замедленного охлаждения, выполненным в виде цилиндрической футерованной камеры с возможностью искусственного подогрева и регулирования температуры. Для обеспечения мелкодисперсной структуры с целью повышения комплекса потребительских свойств установка снабжена блоком деформации, состоящим из фильеры и правильно-толкающего устройства. Для обеспечения бесперебойной работы установки сматывающее устройство выполнение в виде блока формования витка и двухпозиционной карусели. На поворотном столе двухпозиционной карусели расположены два намоточных барабана, привод вращения которых имеет устройства синхронизации скорости вращения при намотке и скорости подачи стали. The problem is solved in that in order to enable annealing and quenching on one line, the quenching device is made in the form of a single-section sprayer, while the installation is equipped with a delayed cooling unit made in the form of a cylindrical lined chamber with the possibility of artificial heating and temperature control. To ensure a finely dispersed structure in order to increase the range of consumer properties, the installation is equipped with a deformation unit, consisting of a die and a correctly pushing device. To ensure the smooth operation of the installation, the reeling device is implemented as a coil forming unit and a two-position carousel. On the rotary table of the on-off carousel are two winding drums, the rotation drive of which has devices for synchronizing the rotation speed during winding and the feed rate of steel.

Установка поясняется чертежом. На фиг. 1, 2 представлен общий вид установки, где 1 - разматывающее устройство, 2 - фильера блока деформации, 3 - правильно-толкающее устройство блока деформации, 4 - индуктор, 5 - спрейер, 6 - цилиндрическая футерованная камера медленного охлаждения с возможностью искусственного подогрева и регулирования температуры, 7 - сматывающее устройство, выполненное в виде блока формования витка 8 и двухпозиционной карусели 9, на поворотном столе которой расположены намоточные барабаны 10, привод вращения которых имеет устройства синхронизации скорости вращения при намотке и скорости подачи стали 11. Блок формирования витка 9 состоит из роликов 12, 13, 14, причем оси роликов 12 и 13 выполнены неподвижными, а ролик 14 с регулировочным механизмом винтового типа 15 размещен на ползуне, который перемещается за счет пневмоцилиндра 16. Для протяжки проволоки служит прижимной ролик 17 с пневмоцилиндром 18. Вращение намоточных барабанов 10 осуществляется за счет привода 19 и муфты 20, а вращение двухпозиционной карусели 9 - за счет поворотного устройства 21. Installation is illustrated in the drawing. In FIG. 1, 2 shows a general view of the installation, where 1 is an unwinding device, 2 is a die of a deformation block, 3 is a correctly pushing device of a deformation block, 4 is an inductor, 5 is a sprayer, 6 is a cylindrical lined slow cooling chamber with the possibility of artificial heating and regulation temperature, 7 - reeling device, made in the form of a coil forming unit 8 and a two-position carousel 9, on the rotary table of which there are winding drums 10, the rotation drive of which has rotation speed synchronization devices p and winding and the feed rate of steel 11. The coil forming unit 9 consists of rollers 12, 13, 14, and the axes of the rollers 12 and 13 are fixed, and the roller 14 with the screw type adjusting mechanism 15 is placed on a slider that moves due to the pneumatic cylinder 16. A pinch roller 17 with a pneumatic cylinder 18 serves to draw the wire. The winding reels 10 are rotated by the drive 19 and the coupling 20, and the two-position carousel 9 is rotated by the rotary device 21.

Установка работает следующим образом. С разматывающего устройства 1 пруток поступает через фильеру 2 на правильно-толкающее устройство 3, затем проходит через индуктор 4, где нагревается. Далее пруток поступает в цилиндрическую футерованную камеру медленного охлаждения с возможностью искусственного подогрева и регулирования температуры 6, где при проведении рекристаллизационно - сфероидизирующего отжига пруток медленно охлаждается до температуры порядка 550^oC, спрейер 5 при этом выключен. В случае закалки из МКИ пруток проходит через включенный спрейер 5, где охлаждается водой. Далее пруток подается на сматывающее устройство 7 через устройство формирования бунта 8, состоящее из роликов 12, 13, 14. Оси роликов 12 и 13 выполнены неподвижными. Ролик 14 размещен на ползуне, который перемещается за счет пневмоцилиндра 16. Для получения радиуса гибки в связи с применением данной установки на разные диаметры термообрабатываемой стали ролик 14 снабжен регулировочным механизмом винтового типа 15. Для протягивания конца бухты служит ролик 17, который по команде прижимается пневмоцилиндром 18 к ролику 12. Намоточный барабан получает вращение на позиции намотки от привода 19, расположенного на нижней части поворотного стола. Вращение на намоточный барабан 10 передается через управляющую муфту 20. Синхронизация скорости подачи проволоки и вращение намоточных барабанов осуществляется устройством синхронизации скорости вращения при намотке и скорости подачи стали 11. По мере завершения термообработки первого бунта двухпозиционная карусель 9 за счет устройства 21 поворачивается на 180^o, при этом намоточный барабан 10 с термообработанным бунтом перемещается в позицию разгрузки, а на позицию приема термообработанной стали перемещается свободный намоточный барабан.Installation works as follows. From the unwinding device 1, the rod enters through the die 2 to the correct pushing device 3, then passes through the inductor 4, where it heats up. Next, the rod enters the cylindrical lined chamber of slow cooling with the possibility of artificial heating and temperature control 6, where during recrystallization - spheroidizing annealing, the rod is slowly cooled to a temperature of about 550 ^o C, the sprayer 5 is turned off. In the case of quenching from MKI, the bar passes through the included sprayer 5, where it is cooled by water. Next, the rod is fed to the winding device 7 through the device for forming a riot 8, consisting of rollers 12, 13, 14. The axis of the rollers 12 and 13 are made stationary. Roller 14 is placed on a slider that moves due to the pneumatic cylinder 16. To obtain a bending radius due to the use of this installation for different diameters of heat-treated steel, the roller 14 is equipped with a screw type adjustment mechanism 15. To extend the end of the bay, the roller 17 is used, which is pressed by the pneumatic cylinder 18 to the roller 12. The winding drum receives rotation at the winding position from the drive 19 located on the bottom of the turntable. The rotation to the winding drum 10 is transmitted through the control sleeve 20. The wire feed speed and the winding reels are synchronized by the device for synchronizing the rotation speed during winding and the steel feed speed 11. As the heat treatment of the first riot is completed, the two-position carousel 9 is rotated 180 ^° due to the device 21, while the winding drum 10 with heat-treated riot moves to the unloading position, and a free winding drum moves to the receiving position of the heat-treated steel .

Внедрение предлагаемой установки для сфероидизирующего отжига и закалки калиброванной стали на двухфазную (феррито-мартенситную) структуру позволит отказаться от низкопроизводительных колпаковых печей, применяемых в настоящее время для отжига и закалки стали перед холодной объемной штамповкой, повысит качество термообработанной стали и значительно улучшит условия эксплуатации. The introduction of the proposed installation for spheroidizing annealing and hardening of calibrated steel on a two-phase (ferrite-martensitic) structure will allow us to abandon low-performance bell furnaces, which are currently used for annealing and hardening of steel before cold forging, will increase the quality of heat-treated steel and significantly improve operating conditions.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 544686 кл. C 21 D 1/12, 1974.Sources of information
1. USSR author's certificate N 544686 cl. C 21 D 1/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР N 899674, кл. C 21 D 1/10, 1984. 2. USSR author's certificate N 899674, cl. C 21 D 1/10, 1984.

3. Патент СССР N 1836453, кл. C 21 D 9/60, 1/10, 1993 г. 3. USSR patent N 1836453, cl. C 21 D 9/60, 1/10, 1993

Claims (1)

Установка для сфероидизирующего отжига и закалки калиброванной стали, содержащая разматывающее, нагревательное, закалочное и сматывающее устройства, отличающаяся тем, что установка снабжена состоящим из фильеры и толкающего устройства блоком деформации и цилиндрической футерованной камерой медленного охлаждения с возможностью искусственного подогрева и регулирования температуры, при этом закалочное устройство выполнено в виде односекционного спрейера, а сматывающее устройство - в виде блока формования витка и двухпозиционной карусели, на поворотном столе которой расположены намоточные барабаны, причем привод вращения последних имеет устройства синхронизации скорости вращения при намотке и скорости подачи стали. Installation for spheroidizing annealing and hardening of calibrated steel, containing unwinding, heating, quenching and reeling devices, characterized in that the installation is equipped with a deformation unit consisting of a die and a pushing device and a cylindrical lined slow cooling chamber with the possibility of artificial heating and temperature control, while quenching the device is made in the form of a single-section sprayer, and the reeling device is in the form of a coil forming unit and a two-position car sat down on the turntable which are arranged winding drums, and rotation of the last drive device has a synchronizing rotational speed during winding and steel feed rate.

Images