RU2598021C1 - Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment - Google Patents

Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2598021C1
RU2598021C1 RU2015122266/02A RU2015122266A RU2598021C1 RU 2598021 C1 RU2598021 C1 RU 2598021C1 RU 2015122266/02 A RU2015122266/02 A RU 2015122266/02A RU 2015122266 A RU2015122266 A RU 2015122266A RU 2598021 C1 RU2598021 C1 RU 2598021C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cooling
furnace
passage
temperature
heating
Prior art date
Application number
RU2015122266/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Александрович Волкомич
Наталья Алексеевна Никифорова
Валерий Николаевич Глущенко
Юрий Владимирович Жаворонков
Роман Александрович Згоденко
Михаил Владимирович Попов
Игорь Николаевич Филимонов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Литаформ", ЗАО "Литаформ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Литаформ", ЗАО "Литаформ" filed Critical Закрытое акционерное общество "Литаформ", ЗАО "Литаформ"
Priority to RU2015122266/02A priority Critical patent/RU2598021C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2598021C1 publication Critical patent/RU2598021C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to thermal processing and can be used for hardening, particularly for cast elements of railway car bogie. For increasing impact strength of cast articles, operating in conditions of low temperatures and cyclic loads and increasing efficiency, one does two-stage normalization with heating, holding and cooling at a rate of 0.2-0.4 °C/s and tempering, upon that the first stage is heated to 930-980 °C, maintained 2.5-3 hours and cooled to 450-600 °C, and the second stage is heated to temperature of 900-950 °C, maintained during 2.5-3 hours and cooled to 450-600 °C, tempering is performed at 500-680 °C during 2-2, 5 hours with further cooling to temperature not exceeding 80-100 °C.
EFFECT: this device for realization comprises loading and unloading zone casts, establisheg series bushing: furnace, the first cooling chamber, second furnace, the second cooling chamber, furnace tempering and third cooling chamber, transporting trucks, rail line of discrete car displacement through the furnace and cooling chambers.
7 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области термической обработки и может найти применение в различных отраслях промышленности для термического упрочнения стальных литых изделий, в частности литых элементов тележек железнодорожных вагонов из низкоуглеродистых легированных сталей.The invention relates to the field of heat treatment and can find application in various industries for the thermal hardening of steel cast products, in particular cast elements of bogies of railway cars made of low carbon alloy steels.

Известен способ термической обработки стальных литых изделий сложной конфигурации, эксплуатирующихся при пониженных температурах под воздействием значительных статических и циклических нагрузок, включающий нормализацию при температуре 980°C, закалку при температуре 950°C и отпуск при температурах 630-660°C с охлаждением в воде. В термически обработанном состоянии структура стали перлитного класса представляет собой мелкодисперсную феррито-перлитную смесь (отпущенный нижний бейнит). Способ предназначен для обработки отливок сечением до 130 мм.A known method of heat treatment of cast steel products of complex configuration, operated at low temperatures under the influence of significant static and cyclic loads, including normalization at a temperature of 980 ° C, quenching at a temperature of 950 ° C and tempering at temperatures of 630-660 ° C with cooling in water. In the heat-treated state, the structure of the pearlite class steel is a finely divided ferrite-pearlite mixture (tempered lower bainite). The method is intended for processing castings with a cross section up to 130 mm.

(RU 94011894, С22С 38/44, опубликовано 10.04.1994). Однако использование известного способа для термической обработки отливок из низкоуглеродистой стали типа 20ГЛ не обеспечивает должного уровня ударной вязкости стали при низких отрицательных температурах. Образование при закалке и отпуске структуры отпущенного нижнего бейнита вызовет повышение критической температуры перехода из вязкого в хрупкое состояния (будет выше минус 30°C), что недопустимо для работы ответственных изделий, эксплуатирующихся в условиях Крайнего Севера, для которых контроль ударной вязкости проводится при температуре - минус 60°C.(RU 94011894, C22C 38/44, published April 10, 1994). However, the use of the known method for heat treatment of castings of low-carbon steel type 20GL does not provide the required level of toughness of steel at low negative temperatures. The formation of tempering and tempering structure of tempered lower bainite causes an increase in the critical temperature of the transition from a viscous to a brittle state (it will be above minus 30 ° C), which is unacceptable for critical products operating in the Far North, for which the impact strength is controlled at a temperature of - minus 60 ° C.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки доэвтектоидных сталей (низколегированных сталей типа 20Г, 20ГЛ), включающий многократную нормализацию и отпуск, причем нормализация включает до 5 ступеней (циклов) нагрева до температуры аустенизации 930°C, выдержку и ускоренное охлаждение со скоростью 0,2-0,8°C/с. При этом первую ступень проводят по режиму обычной нормализации, но с ускоренным охлаждением, а промежуточные ступени - с ускоренным нагревом 50-70 град/мин, загружая садку в печь, нагретую до 930°C, минимальной выдержкой до 10 мин, исключающей полную гомогенизацию аустенита, и ускоренным охлаждением до 400°C, а последнюю ступень - с охлаждением до комнатной температуры. Завершают термическую обработку отпуском при 400°C в течение 2 ч. Целью известного технического решения является повышение механических свойств сталей типа 20Г - 20ГЛ, содержащих 0,15-0,25% C и 1,2-1,5% Mn.The closest in technical essence and the achieved result is a method of heat treatment of hypereutectoid steels (low alloy steels of type 20G, 20GL), including multiple normalization and tempering, and normalization includes up to 5 steps (cycles) of heating to an austenization temperature of 930 ° C, holding and accelerated cooling at a rate of 0.2-0.8 ° C / s. In this case, the first stage is carried out according to the normal normalization mode, but with accelerated cooling, and the intermediate stages with accelerated heating of 50-70 deg / min, loading the charge into the furnace heated to 930 ° C, with a minimum exposure time of 10 minutes, eliminating the complete homogenization of austenite , and accelerated cooling to 400 ° C, and the last stage with cooling to room temperature. Heat treatment is completed by tempering at 400 ° C for 2 hours. The purpose of the known technical solution is to increase the mechanical properties of steels of type 20G - 20GL, containing 0.15-0.25% C and 1.2-1.5% Mn.

(RU 2011113652, C22D 1/56, опубликовано 20.10.2012). Недостатком известного способа является невозможность его использования для термической обработки крупного литья сложной формы, например отливок боковой рамы и надрессорной балки тележки железнодорожного вагона, работающих в условиях воздействия циклических нагрузок и низких отрицательных температур. При термоциклической обработке по известному способу из-за низкой температуры аустенизации (930°C) не успевают пройти диффузионные процессы выравнивания химического состава по объему аустенитных зерен. В связи с этим по границам зерен феррита, образовавшихся после охлаждения, сохраняется от литой структуры значительное превышение содержания марганца и пониженное содержание кремния по сравнению с серединной зоной зерна. Образование такой структуры приводит к охрупчиванию стали при отрицательных температурах, которое сопровождается снижением пластичности и ударной вязкости стали и, как следствие, к появлению трещин в литых изделиях при эксплуатации (в наиболее нагруженных местах радиусного перехода внешней и внутренней челюстных направляющих к опорной площадке боковой рамы).(RU 2011113652, C22D 1/56, published October 20, 2012). The disadvantage of this method is the impossibility of its use for heat treatment of large castings of complex shape, for example, castings of the side frame and the sprung beam of a railway carriage carriage, operating under the influence of cyclic loads and low negative temperatures. When thermocyclic processing according to the known method due to the low temperature of austenitization (930 ° C) do not have time to go through diffusion processes of alignment of the chemical composition by volume of austenitic grains. In this regard, along the boundaries of the ferrite grains formed after cooling, the cast structure retains a significant excess of the manganese content and a lower silicon content in comparison with the middle zone of the grain. The formation of such a structure leads to embrittlement of steel at negative temperatures, which is accompanied by a decrease in the ductility and toughness of steel and, as a result, to cracking in cast products during operation (in the most loaded places of the radius transition of the external and internal jaw guides to the supporting platform of the side frame) .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для реализации способа транспортирования металлических заготовок в проходной нагревательной печи, включающее проходную печь с заслонками на входе и выходе, зону загрузки заготовок (садки) на опорные элементы транспортирующих тележек и зону выгрузки заготовок, линию дискретного перемещения по рельсовым направляющим тележек с садкой через печь и их возврата после прохождения зоны выгрузки в зону загрузки, включающую манипулятор дискретного проталкивания тележки через печь на величину, равную длине тележки.The closest in technical essence and the achieved result is a device for implementing the method of transporting metal billets in a continuous heating furnace, comprising a continuous furnace with dampers at the inlet and outlet, a loading zone of billets (cages) on the supporting elements of the transporting carts and a zone for unloading the billets, a discrete movement line along the rail guides of the trolleys with the charge through the furnace and their return after passing the discharge zone into the loading zone, including a discrete push manipulator trolley through the furnace by an amount equal to the length of the trolley.

(RU 2268448, F27B 9/14, F27B 3/00, опубликовано 20.01.2006).(RU 2268448, F27B 9/14, F27B 3/00, published January 20, 2006).

Недостатком известного устройства, предназначенного для нагрева заготовок для их последующей горячей прокатки, является невозможность его использования для реализации способа по изобретению, поскольку при его использовании невозможно обеспечить задаваемые способом термической обработки режимы нормализации, охлаждения и отпуска.A disadvantage of the known device for heating billets for their subsequent hot rolling is the inability to use it to implement the method according to the invention, since when it is used it is impossible to provide normalization, cooling and tempering modes specified by the heat treatment method.

Известна транспортирующая тележка проходной нагревательной печи, включающая двухосную платформу с опорными элементами, размещенными на подовой части платформы, для размещения с зазором цилиндрических заготовок - садки, подвергаемых нагреву. При этом платформа тележки по длине боковой части образует со стенкой печи затвор для предотвращения утечки тепла.Known conveying trolley continuous heating furnace, comprising a biaxial platform with support elements located on the bottom of the platform, for placement with a gap of cylindrical billets - cages, subjected to heating. In this case, the trolley platform along the length of the side part forms a shutter with the furnace wall to prevent heat leakage.

(RU 2268448, F27B 9/14, F27B 3/00, опубликовано 20.01.2006). Недостатками известных технических решений транспортирующей тележки является выполнение опоры, с которой соединены стойки колес и стойки для размещение изделий, подвергаемых термической обработке, в виде массивной сплошной плиты, обладающей большой теплоинерционностью, что делает невозможным обеспечить охлаждение воздухом снизу литого изделия сложной формы со скоростью 0,2-0,4°C/с.(RU 2268448, F27B 9/14, F27B 3/00, published January 20, 2006). The disadvantages of the known technical solutions of the transporting trolley are the support, to which the wheel racks and racks are connected to place the products subjected to heat treatment, in the form of a massive continuous plate with high thermal inertia, which makes it impossible to provide air cooling from the bottom of the molded product with a complex shape at a speed of 0, 2-0.4 ° C / s.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание способа термической обработки литых изделий из низкоуглеродистых легированных сталей, обеспечивающего повышение ударной вязкости литых изделий, работающих в условиях воздействия низких температур и циклических нагрузок, а также устройства линии термической обработки, обеспечивающей соблюдение параметров нагрева и охлаждения литого изделия при реализации способа термической обработки, а также высокую производительность способа и снижение энергозатрат.The objective and technical result of the invention is to provide a method for heat treatment of cast products from low carbon alloy steels, providing an increase in the toughness of cast products operating under conditions of low temperatures and cyclic loads, as well as a heat treatment line device that ensures compliance with the heating and cooling parameters of the cast product when the implementation of the heat treatment method, as well as the high productivity of the method and the reduction of energy consumption.

Технический результат достигается тем, что способ термической обработки литых изделий из низкоуглеродистых легированных сталей включает двухступенчатую нормализацию с нагревом, выдержкой и охлаждением со скоростью 0,2-0,4°C/с и последующий отпуск, причем для обеспечения непрерывности процесса обработки первая ступень нормализации включает нагрев до температуры 930-980°C, выдержку в течение 2,5-3 часов и охлаждение до температуры 450-600°C, вторая ступень нормализации - нагрев до температуры 900-950°C, выдержку в течение 2,5-3 часов и охлаждение до температуры 450-600°C, а отпуск ведут при температуре 500-680°C в течение 2-2,5 часов с последующим охлаждением до температуры не выше 80-100°C.The technical result is achieved in that the method of heat treatment of cast products from low carbon alloy steels includes a two-stage normalization with heating, holding and cooling at a rate of 0.2-0.4 ° C / s and subsequent tempering, and to ensure the continuity of the processing process, the first stage of normalization includes heating to a temperature of 930-980 ° C, holding for 2.5-3 hours and cooling to a temperature of 450-600 ° C, the second stage of normalization is heating to a temperature of 900-950 ° C, holding for 2.5-3 hours and cooling to pace 450–600 ° C, and tempering is carried out at a temperature of 500–680 ° C for 2–2.5 hours, followed by cooling to a temperature not exceeding 80–100 ° C.

Технический результат по способу изобретения также достигается тем, что нагрев на первой и второй ступени нормализации ведут со скоростью 7-20°C/мин, нагрев до температуры отпуска - со скоростью 3,0-5,0°C/мин.The technical result according to the method of the invention is also achieved in that the heating in the first and second stage of normalization is carried out at a rate of 7-20 ° C / min, heating to tempering temperature at a rate of 3.0-5.0 ° C / min.

Технический результат также достигается тем, что устройство для реализации способа термической обработки включает зоны загрузки и выгрузки отливок, проходную печь, транспортирующие тележки, образующие подвижной под печи, рельсовую линию дискретного перемещения тележек через печь и возврата тележки из зоны выгрузки в зону загрузки, при этом с целью обеспечения непрерывности процесса обработки в регулируемой управляемой среде дополнительно содержит размещенные последовательно за первой проходной печью первую проходную камеру охлаждения, вторую проходную печь, вторую проходную камеру охлаждения, проходную печь отпуска и третью проходную камеру охлаждения, причем рельсовая линия дискретного перемещения тележек проходит через печи и камеры охлаждения.The technical result is also achieved in that the device for implementing the heat treatment method includes casting loading and unloading zones, a feed-through furnace, transporting trolleys forming movable under the furnace, a rail line for discrete movement of the trolleys through the furnace and returning the trolley from the unloading zone to the loading zone, in order to ensure the continuity of the processing process in a controlled controlled environment, it further comprises a cooling cell, arranged sequentially behind the first feed-through furnace, Nia, the second checkpoint oven, the second cooling chamber the checkpoint, the checkpoint tempering furnace, and a third checkpoint cooling chamber, wherein the moving rail line of discrete carriages passes through the furnace and cooling chamber.

Технический результат с использованием устройства по изобретению также достигается тем, что отношение суммарной массы отливок на тележке к суммарной массе оснастки составляет 5:1-40:1; газовые горелки проходных печей размещены в шахматном порядке с двух сторон печи над и под отливками; камеры охлаждения снабжены по меньшей мере двумя парами эжекторов, сопла которых размещены ниже уровня перемещения отливок и подают потоки воздуха под отливки, причем камеры снабжены местными отсосами воздуха, размещенными в верхней части камер, а соотношение объема охлаждаемой садки к объему рабочего пространства камеры и к объему воздуха, подаваемого на охлаждение, составляет 1:2:1250…2500; печи и камеры охлаждения снабжены заслонками на входе и выходе, соединенные со средством синхронизации открытия и закрытия заслонок с проходом транспортирующих тележек.The technical result using the device according to the invention is also achieved in that the ratio of the total mass of castings on the trolley to the total mass of the tool is 5: 1-40: 1; gas burners of continuous furnaces are staggered on both sides of the furnace above and below the castings; cooling chambers are equipped with at least two pairs of ejectors, nozzles of which are located below the level of movement of the castings and supply air flows for the castings, moreover, the chambers are equipped with local air suction located at the top of the chambers, and the ratio of the volume of the cooled charge to the volume of the working space of the chamber and to the volume air supplied for cooling is 1: 2: 1250 ... 2500; the furnaces and cooling chambers are equipped with inlet and outlet shutters connected to means for synchronizing the opening and closing of the shutters with the passage of the transporting carts.

Осуществление способа термической обработки термической обработки литых изделий из низкоуглеродистых легированных сталей по изобретению можно проиллюстрировать примером термической обработки отливок элемента тележки железнодорожного вагона (рамы боковой или балки надрессорной) из низкоуглеродистой легированных стали 20ГЛ с использованием устройства по изобретению (фиг. 1-4), где:The implementation of the method of heat treatment of heat treatment of cast products from low-carbon alloy steels according to the invention can be illustrated by the example of heat treatment of castings of a railroad carriage element (side frame or pressure beam) from low-carbon alloy steel 20GL using the device according to the invention (Fig. 1-4), where :

1 - зона загрузки;1 - loading zone;

2 - зона выгрузки;2 - discharge zone;

3 - первая проходная печь;3 - the first feed-through furnace;

4 - первая проходная камера охлаждения;4 - the first passage cooling chamber;

5 - вторая проходная печь;5 - second feed-through furnace;

6 - вторая проходная камера охлаждения;6 - second passage cooling chamber;

7 - проходная печь отпуска;7 - through passage tempering furnace;

8 - третья проходная камера охлаждения;8 - third pass-through cooling chamber;

9 - рельсовая линия;9 - rail line;

10 - отливки на транспортирующей тележке;10 - castings on a transporting trolley;

11 - местный отсос;11 - local suction;

12 - заслонка12 - shutter

13 - газовые горелки;13 - gas burners;

14 - платформа транспортирующей тележки;14 - platform transporting trolleys;

15 - стойка тележки;15 - rack cart;

16 - оснастка (съемная балка);16 - equipment (removable beam);

17 - подвижной под печи;17 - movable under the furnace;

18 - эжектор подачи воздуха;18 - ejector air supply;

19 - дополнительная промежуточная заслонка;19 - additional intermediate shutter;

20 - транспортирующая тележка.20 - transporting trolley.

Сравниваемые режимы известного способа и способа по изобретению представлены в таблице 1.Compared modes of the known method and the method according to the invention are presented in table 1.

Отливки представляли собой крупногабаритное (длиной - до 2,6 м) фасонное литье коробчатого типа с толщиной стенки 25-30 мм.The castings were large-sized (up to 2.6 m long) box-shaped shaped castings with a wall thickness of 25-30 mm.

В зоне загрузки 1 (фиг. 1) осуществляют загрузку отливок 10 на транспортирующую тележку 20. Транспортирующая тележка 20 (фиг. 2, 3), перемещаемая по рельсовой линии 9, имеет футерованную теплоизолятором платформу 14, которая образует подвижный под 17 проходных печей 3, 5, 7. На футерованной платформе 17 тележки установлены по меньшей мере три пары футерованных теплоизолятором опорных элементов - стоек 15 из жаростойкой стали, на которые укладывают оснастку 16 - съемную стальную балку также из жаростойкой стали. Отливки 10 укладывают на оснастку 16 в ряд с зазором поперек движения тележки 20. При этом отношение суммарной массы отливок на тележке к суммарной массе оснастки составляет 5:1-40:1.In the loading zone 1 (Fig. 1), the castings 10 are loaded onto the transporting trolley 20. The transporting trolley 20 (Figs. 2, 3), moved along the rail line 9, has a platform 14 lined with a heat insulator, which forms movable under 17 continuous furnaces 3, 5, 7. On the lined platform 17 of the trolley, at least three pairs of support elements lined with a heat insulator are installed — racks 15 of heat-resistant steel, onto which snap-in is laid 16 — a removable steel beam also of heat-resistant steel. The castings 10 are placed on a snap 16 in a row with a gap across the movement of the trolley 20. The ratio of the total mass of castings on the trolley to the total weight of the snap is 5: 1-40: 1.

После загрузки отливок на тележку их с помощью известных устройств дискретного проталкивания тележек по рельсовой линии 9 на величину, равную длине тележки, перемещают в первую проходную печь 3. Печь 3 (фиг. 2, 3), как и печи 5 и 7, на входе и выходе снабжена стандартными заслонками 12 проходных печей, соединенными с известным средством синхронизации открытия и закрытия заслонок с проходом транспортирующих тележек (не показано). Печи 3, 5 и 7 в верхней части снабжены местным отсосом газов 11.After loading the castings onto the trolley with the help of known devices for discrete pushing the trolleys along the rail line 9 by an amount equal to the length of the trolley, they are moved to the first feed-through furnace 3. Furnace 3 (Fig. 2, 3), like furnaces 5 and 7, at the inlet and the outlet is equipped with standard shutters 12 continuous furnaces connected to a known means of synchronizing the opening and closing of the shutters with the passage of transporting carts (not shown). Furnaces 3, 5 and 7 in the upper part are equipped with a local exhaust gas 11.

Первую ступень термообработки - нормализацию ведут с нагревом отливок со скоростью 7-20°C/мин до температуры 930-980°C, после чего отливки выдерживают в печи в течение 2,5-3 часов. Для обеспечения требуемых режимом нагрева и выдержки проходная печь 3, а также печи 5 и 7, снабжены газовыми горелками, которые размещены в шахматном порядке с двух сторон печи, создавая циркулирующие потоки газогорелочной атмосферы над и под отливками, тангенциально направленные друг другу, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях (фиг. 3), обеспечивая эффективное перемешивание печной атмосферы и тем самым создавая условия для выравнивания температуры по объему внутреннего рабочего пространства печи, а соответственно и по длине обрабатываемых отливок.The first stage of heat treatment - normalization is carried out with heating the castings at a speed of 7-20 ° C / min to a temperature of 930-980 ° C, after which the castings are kept in the furnace for 2.5-3 hours. To ensure the required heating and holding conditions, the feed-through furnace 3, as well as furnaces 5 and 7, are equipped with gas burners that are staggered on both sides of the furnace, creating circulating gas-burner atmospheres above and below the castings, tangentially directed to each other, as in horizontal , and in vertical planes (Fig. 3), providing effective mixing of the furnace atmosphere and thereby creating conditions for equalizing the temperature according to the volume of the internal working space of the furnace, and, accordingly, along the length not processed castings.

После этого тележки 20 с отливками 10 перемещают устройством дискретного проталкивания в первую проходную камеру охлаждения 4, а в первую проходную печь 3 помещают новую партию отливок 10, размещенных на транспортирующих тележках 20. Камеры охлаждения также снабжены заслонками 12 на входе и выходе, соединенные со средством синхронизации открытия и закрытия заслонок с проходом транспортирующих тележек.After that, the carts 20 with castings 10 are moved by a discrete pushing device into the first passage cooling chamber 4, and a new batch of castings 10 placed on transporting carts 20 is placed in the first passage furnace 3. The cooling chambers are also equipped with shutters 12 at the inlet and outlet connected to the means synchronization of opening and closing of shutters with the passage of transporting carts.

Требуемый режим охлаждения по способу по изобретению - охлаждение со скоростью 0,2-0,4°C/с до температуры 450-600°C, обеспечивают конструктивным решением камер охлаждения 4, а также камер охлаждения 6, 8, и их рабочими параметрами (фиг. 4). Конструктивно камеры 4, 6 и 8 могут быть выполнены двухпозиционными с дополнительной промежуточной заслонкой 19, разделяющей камеру охлаждения на два отделения. Каждая камера 4, 6 и 8, или каждое отделение указанных камер, снабжены, по меньшей мере, двумя парами эжекторов 18, сопла которых размещены ниже уровня перемещения отливок и подают потоки воздуха под отливки, с расходом воздуха на сопло эжектора 4-8 м3/с. При этом камеры или их отделения снабжены в верхней части местными отсосами 11 нагретого воздуха камеры (фиг. 4), а соотношение объема охлаждаемой садки к объему рабочего пространства камеры и к объему воздуха, подаваемого на охлаждение, составляет 1:2:1250…2500. Потоки воздуха из эжекторов 18, сопла которых размещены ниже уровня размещения отливок, проходя по зазорам между отливками, обеспечивают в объеме камеры заданный режим равномерного охлаждения.The required cooling mode according to the method according to the invention is cooling at a rate of 0.2-0.4 ° C / s to a temperature of 450-600 ° C, provide a constructive solution to the cooling chambers 4, as well as cooling chambers 6, 8, and their operating parameters ( Fig. 4). Structurally, the chambers 4, 6 and 8 can be made on-off with an additional intermediate shutter 19, dividing the cooling chamber into two compartments. Each chamber 4, 6 and 8, or each compartment of these chambers, is equipped with at least two pairs of ejectors 18, the nozzles of which are located below the level of movement of the castings and supply air flows under the castings, with an air flow rate of 4-8 m 3 to the ejector nozzle /from. In this case, the chambers or their compartments are equipped in the upper part with local suction 11 of the heated chamber air (Fig. 4), and the ratio of the volume of the cooled charge to the volume of the working space of the chamber and the volume of air supplied for cooling is 1: 2: 1250 ... 2500. The air flows from the ejectors 18, the nozzles of which are located below the placement level of the castings, passing through the gaps between the castings, provide a predetermined uniform cooling mode in the chamber volume.

При достижении температуры отливок 450-600°C их перемещают проталкиванием тележек по рельсовой линии 9 во вторую проходную печь 5, конструкция которой тождественна конструкции первой проходной печи 3. В данной печи ведут вторую ступень нормализации - нагрев отливок со скоростью 7-20°C/мин до температуры 900-950°C с последующей выдержкой в течение 2,5-3 часов. Одновременно последующую партию отливок перемещают в первую проходную камеру 4 охлаждения, а в первую проходную печь 3 загружают новую партию отливок 10.When the temperature of the castings reaches 450-600 ° C, they are moved by pushing the trolleys along the rail line 9 into the second feed-through furnace 5, the design of which is identical to the design of the first feed-through furnace 3. In this furnace, the second stage of normalization is carried out - heating the castings at a speed of 7-20 ° C / min to a temperature of 900-950 ° C, followed by exposure for 2.5-3 hours. At the same time, a subsequent batch of castings is transferred to the first passage cooling chamber 4, and a new batch of castings 10 is loaded into the first passage furnace 3.

Из второй проходной печи 5 тележки с отливками проталкиванием перемещают во вторую проходную камеру 6 охлаждения, конструкция и режим работы которой тождественны конструкция и режиму работы первой проходной камеры 4 охлаждения. В указанной проходной камере 4 охлаждения отливки охлаждают со скоростью 0,2-0,4°C/с до температуры 450-600°C. Одновременно производят перемещение последующих партий отливок в направлении зона загрузки 1 - первая проходная печь 3 - первая проходная камера охлаждения 4 и т.д.From the second passage furnace 5, the trolleys with castings are pushed into the second passage cooling chamber 6, the structure and operation of which are identical to the construction and operation mode of the first passage cooling chamber 4. In the specified passage chamber 4 for cooling the castings are cooled at a rate of 0.2-0.4 ° C / s to a temperature of 450-600 ° C. At the same time, subsequent batches of castings are moved in the direction of the loading zone 1 - the first feed-through furnace 3 - the first feed-through cooling chamber 4, etc.

После охлаждения отливок в камере 6 до температуры 450-600°C их перемещают проталкиванием тележек по рельсовой линии 9 в проходную печь отпуска 7 и далее в третью проходную камеру охлаждения 8, причем нагрев до температуры отпуска (500-680°C) ведут со скоростью нагрева 3,0-5,0°C/мин, время выдержки при отпуске составляет 2-2,5 часов, а последующее принудительное охлаждение до температуры не выше 80-100°C - в камере охлаждения 8 ведут с интенсивностью, соизмеримой с интенсивностью охлаждения в камерах 4 и 6. Конструкция проходной печи отпуска 7 и третьей проходной камеры охлаждения 8 тождественна конструкциям предыдущих проходных печей 3, 5 и камер охлаждения 4, 6.After cooling the castings in chamber 6 to a temperature of 450-600 ° C, they are moved by pushing the trolleys along the rail line 9 into the through passage furnace 7 and then into the third through passage cooling chamber 8, and heating to the tempering temperature (500-680 ° C) is carried out at a speed 3.0-5.0 ° C / min, holding time during tempering is 2-2.5 hours, and subsequent forced cooling to a temperature not higher than 80-100 ° C in the cooling chamber 8 is carried out with an intensity comparable with the intensity cooling in chambers 4 and 6. The design of the through-feed tempering furnace 7 and the third passage oh cooling chamber 8 is identical to the designs of the previous continuous furnaces 3, 5 and cooling chambers 4, 6.

После этого транспортирующие тележки проталкивают в зону 2 выгрузки отливок, в которой отливки охлаждаются естественным способом на воздухе.After that, the transporting carts are pushed into the casting unloading zone 2, in which the castings are naturally cooled in air.

Разгруженные транспортирующие тележки 10 возвращают по рельсовой линии 9 из зоны 2 выгрузки в зону 1 загрузки, под загрузку новых партий отливок.The unloaded transport trolleys 10 are returned along the rail line 9 from the unloading zone 2 to the loading zone 1, for loading new batches of castings.

Результаты сравнительных испытаний образцов, вырезанных из наиболее проблемных мест термообработанных отливок в соответствии с требованиями технической документации на эти детали, показали достижение поставленного технического результата: повышение в 1,3 раза ударной вязкости стали при температуре испытания - 60°C при сохранении прочностных характеристик. Устройство по изобретению обеспечивает соблюдения параметров нагрева и охлаждения отливок при реализации способа, а также высокую производительность способа и снижение энергозатрат.The results of comparative tests of samples cut from the most problematic places of heat-treated castings in accordance with the requirements of the technical documentation for these parts showed the achievement of the set technical result: a 1.3-fold increase in the toughness of steel at a test temperature of 60 ° C while maintaining strength characteristics. The device according to the invention ensures compliance with the heating and cooling parameters of the castings during the implementation of the method, as well as high productivity of the method and reduction of energy consumption.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (7)

1. Способ термической обработки литых изделий из низкоуглеродистых легированных сталей, включающий двухступенчатую нормализацию с нагревом, выдержкой и охлаждением со скоростью 0,2-0,4°С/с и последующий отпуск, отличающийся тем, что обеспечивают непрерывный процесс обработки путем нормализации на первой ступени с нагревом до температуры 930-980°С, выдержкой в течение 2,5-3 часов и охлаждением до 450-600°С, а на второй ступени - с нагревом до температуры 900-950°С, выдержкой в течение 2,5-3 часов и охлаждением до 450-600°С, при этом отпуск проводят при температуре 500-680°С в течение 2-2,5 часов с последующим охлаждением до температуры не выше 80-100°С.1. The method of heat treatment of cast products from low-carbon alloy steels, including two-stage normalization with heating, holding and cooling at a rate of 0.2-0.4 ° C / s and subsequent tempering, characterized in that they provide a continuous processing process by normalizing at the first steps with heating to a temperature of 930-980 ° C, holding for 2.5-3 hours and cooling to 450-600 ° C, and in the second step with heating to a temperature of 900-950 ° C, holding for 2.5 -3 hours and cooling to 450-600 ° C, while the vacation is carried out at a pace a temperature of 500-680 ° C for 2-2.5 hours, followed by cooling to a temperature not higher than 80-100 ° C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев на первой и второй ступени нормализации ведут со скоростью 7-20°С/мин, а нагрев до температуры отпуска - со скоростью 3,0-5,0°С/мин.2. The method according to p. 1, characterized in that the heating in the first and second stage of normalization is carried out at a speed of 7-20 ° C / min, and heating to a tempering temperature at a speed of 3.0-5.0 ° C / min. 3. Устройство для термической обработки литых изделий из низкоуглеродистых легированных сталей, содержащее зоны загрузки и выгрузки литых изделий, проходную печь с газовыми горелками и подвижным подом печи в виде транспортирующих тележек, рельсовую линию с возможностью дискретного перемещения тележек через печь и возврата их из зоны выгрузки в зону загрузки, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью обеспечения непрерывности процесса обработки, при этом устройство снабжено размещенными последовательно за первой проходной печью, первой проходной камерой охлаждения, второй проходной печью, второй проходной камерой охлаждения, проходной печью отпуска и третьей проходной камерой охлаждения, при этом рельсовая линия дискретного перемещения тележек проходит через все упомянутые печи и камеры охлаждения.3. A device for the heat treatment of cast products from low-carbon alloy steels containing loading and unloading areas of cast products, a continuous furnace with gas burners and a moving hearth of the furnace in the form of transporting carts, a rail line with the possibility of discrete movement of carts through the furnace and returning them from the unloading zone in the loading zone, characterized in that it is made with the possibility of ensuring the continuity of the processing process, while the device is equipped with placed sequentially after the first passage with a first passage cooling chamber, a second passage furnace, a second passage cooling chamber, a passage passage furnace and a third passage cooling chamber, wherein the rail line for discrete movement of the bogies passes through all of the aforementioned furnaces and cooling chambers. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что отношение суммарной массы литых изделий на тележке к суммарной массе оснастки для них составляет 5:1÷40:1.4. The device according to p. 3, characterized in that the ratio of the total mass of molded products on the trolley to the total mass of equipment for them is 5: 1 ÷ 40: 1. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что газовые горелки проходных печей размещены в шахматном порядке с двух сторон печи с созданием циркулирующих потоков печной атмосферы над и под литыми изделиями, направленных тангенциально друг другу, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.5. The device according to p. 3, characterized in that the gas burners of the continuous furnaces are staggered on both sides of the furnace with the creation of circulating flows of the furnace atmosphere above and below the molded products, directed tangentially to each other, both in horizontal and vertical planes . 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что камеры охлаждения снабжены по меньшей мере двумя парами эжекторов, сопла которых размещены ниже уровня перемещения литых изделий и с подачей потоков воздуха под литые изделия, причем камеры выполнены с местными отсосами воздуха, размещенными в верхней части камер при соотношении объема охлаждаемой садки изделий к объему рабочего пространства камеры и к объему воздуха, подаваемого на охлаждение, составляющее 1:2:1250-2500.6. The device according to p. 3, characterized in that the cooling chambers are equipped with at least two pairs of ejectors, the nozzles of which are located below the level of movement of the molded products and with the flow of air under the molded products, and the chambers are made with local air suction located in the upper parts of the chambers when the ratio of the volume of the cooled product cages to the volume of the working space of the chamber and to the volume of air supplied for cooling is 1: 2: 1250-2500. 7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что печи и камеры охлаждения выполнены с заслонками на входе и выходе, соединенными со средством синхронизации открытия и закрытия заслонок при прохождении транспортирующих тележек. 7. The device according to p. 3, characterized in that the furnaces and cooling chambers are made with shutters at the inlet and outlet connected to the means for synchronizing the opening and closing of the shutters when passing the transporting carts.
RU2015122266/02A 2015-06-10 2015-06-10 Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment RU2598021C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122266/02A RU2598021C1 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122266/02A RU2598021C1 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2598021C1 true RU2598021C1 (en) 2016-09-20

Family

ID=56938112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015122266/02A RU2598021C1 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2598021C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639082C1 (en) * 2017-06-08 2017-12-19 Общество с ограниченной ответственностью "ПАЛАТИНУС" Method of thermal processing of moulded parts from low-carbon alloyed steels
CN109652635A (en) * 2019-02-18 2019-04-19 安徽工业大学 A kind of two-part normalizing method and the method based on two-part normalizing production crystal grain orientation pure iron
RU2795305C1 (en) * 2022-08-25 2023-05-02 Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ-Сталь" (ООО "ВКМ-Сталь") Complex for carrying out normalization of large car castings and hardening with subsequent tempering of medium car castings

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1447885A1 (en) * 1987-05-15 1988-12-30 Харьковский Автомобильно-Дорожный Институт Им.Комсомола Украины Method of thermal treatment of castings
RU2105821C1 (en) * 1996-02-13 1998-02-27 Кульбовский Иван Кузьмич Method for production of ingots from wear-resistant steel
RU2135605C1 (en) * 1996-10-08 1999-08-27 Акционерное общество открытого типа "Ижорские заводы" Method of thermocyclic treatment of low-alloyed and carbon steels
RU2481406C2 (en) * 2011-04-07 2013-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" Method of steel heat treatment
UA80334U (en) * 2012-11-22 2013-05-27 Частное Акционерное Общество "Азовэлектросталь" method for the air-hardening of steel casting, such as side frames and bogies bolsters
RU2484148C1 (en) * 2011-10-27 2013-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Method and device for thermal treatment of rails

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1447885A1 (en) * 1987-05-15 1988-12-30 Харьковский Автомобильно-Дорожный Институт Им.Комсомола Украины Method of thermal treatment of castings
RU2105821C1 (en) * 1996-02-13 1998-02-27 Кульбовский Иван Кузьмич Method for production of ingots from wear-resistant steel
RU2135605C1 (en) * 1996-10-08 1999-08-27 Акционерное общество открытого типа "Ижорские заводы" Method of thermocyclic treatment of low-alloyed and carbon steels
RU2481406C2 (en) * 2011-04-07 2013-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" Method of steel heat treatment
RU2484148C1 (en) * 2011-10-27 2013-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Method and device for thermal treatment of rails
UA80334U (en) * 2012-11-22 2013-05-27 Частное Акционерное Общество "Азовэлектросталь" method for the air-hardening of steel casting, such as side frames and bogies bolsters

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639082C1 (en) * 2017-06-08 2017-12-19 Общество с ограниченной ответственностью "ПАЛАТИНУС" Method of thermal processing of moulded parts from low-carbon alloyed steels
CN109652635A (en) * 2019-02-18 2019-04-19 安徽工业大学 A kind of two-part normalizing method and the method based on two-part normalizing production crystal grain orientation pure iron
CN109652635B (en) * 2019-02-18 2021-03-02 安徽工业大学 Method for producing grain-oriented pure iron based on two-stage normalization
RU2795305C1 (en) * 2022-08-25 2023-05-02 Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ-Сталь" (ООО "ВКМ-Сталь") Complex for carrying out normalization of large car castings and hardening with subsequent tempering of medium car castings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10099870B2 (en) Handling device
EP3006576B1 (en) Device for individual quench hardening of technical equipment components
JPH0610037A (en) Method and apparatus for quenching metal work
RU2598021C1 (en) Method of thermal treatment of cast products from low-carbon alloyed steels, device for implementing the method of heat treatment
US9303294B2 (en) Installation for the dry transformation of a material microstructure of semi-finished products
JP2009068070A (en) Heat treatment method and heat treatment apparatus
US20170044643A1 (en) Method and apparatus for producing a steel strip
Korecki et al. Single-piece, high-volume, and low-distortion case hardening of gears
JP2013019029A (en) Heat treatment tool and heat treatment device
JP2016529386A (en) Technology to diffuse aluminum silicon into the steel plate surface
JP2009091638A (en) Heat-treatment method and heat-treatment apparatus
JP6686716B2 (en) Heat treatment equipment
JP6167453B2 (en) Sinter hardening method
JP6112280B1 (en) Method for producing alloy steel powder for powder metallurgy
US3588305A (en) Electrically heated vessel enclosed car bottom furnace system
JPS6274022A (en) Heat treatment device for casting
RU2795305C1 (en) Complex for carrying out normalization of large car castings and hardening with subsequent tempering of medium car castings
WO2018066997A1 (en) Process and system for thermal treatment of low- and medium-carbon alloyed steel parts for the production of a desired crystalline structure
JP2014118606A (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
RU2655875C1 (en) Method of tempering thin-wall long components made of 12x2nvfa steel in controlled air flow
WO2024042744A1 (en) Method for manufacturing carburized sintered body and apparatus for manufacturing carburized sintered body
JP2001316723A (en) Heat treatment method of ductile cast iron
JP6112277B1 (en) Method for producing alloy steel powder for powder metallurgy
JP6112282B1 (en) Method for producing alloy steel powder for powder metallurgy
Aronov et al. Industrial-scale intensive quenching process for tool products commercialization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170611