SU1576578A1 - Method of heat treatment of large-size articles - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при термической обработке полых или сплошных крупногабаритных изделий, например соединительных деталей трубопроводов диаметром до 1420 мм. Целью изобретени   вл етс  снижение короблени  изделий и повышение безопасности труда за счет предотвращени  выброса закалочной среды. Крупногабаритные издели  подвергают нагреву, после чего охлаждают в подогретой закалочной среде, например в воде или водных растворах солей, и отпускают. Охлаждение на первой стадии осуществл ют в воде с температурой (T кип - 10°С) - T кип или водных растворах солей с температурой (T кип - 50°С) - T кип до начала интенсивного отвода тепла от издели  при температуре поверхности металла 180-550°С, а на второй стадии осуществл ют охлаждение прерывистым купанием или провод т охлаждение на воздухе, или же на второй стадии охлаждени  осуществл ют 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 позвол ет снизить закалочные деформации и предотвращает выброс закалочной среды из бака. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.The invention relates to metallurgy and can be used in the heat treatment of hollow or solid large-sized products, such as pipeline fittings with a diameter of up to 1,420 mm. The aim of the invention is to reduce the warping of products and increase labor safety by preventing the release of quenching media. Large-sized products are subjected to heating, and then cooled in a heated quenching medium, for example in water or aqueous solutions of salts, and released. Cooling in the first stage is carried out in water with a temperature (T kip - 10 ° C) - T kip or aqueous solutions of salts with a temperature (T kip - 50 ° C) - T kip before the start of intensive heat removal from the product at a metal surface temperature of 180 -550 ° C, and in the second stage, cooling is carried out by intermittent bathing, or air cooling is carried out, or in the second stage of cooling, an additional medium is introduced whose temperature is below the medium temperature in the tank, or the intermittent cooling is conducted in the second stage lead alone TERM with the additional administration medium whose temperature is below the temperature of the medium in the tank. The proposed method reduces hardening deformations and prevents the release of quenching media from the tank. 1 hp f-ly, 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при термической обработке полых или сплошных крупногабаритных изделий, преимущественно соединительных деталей трубопроводов (переходов, тройников, (этводов, днищ) диаметром до 1420 мм.The invention relates to metallurgy and can be used in the heat treatment of hollow or solid large-sized products, mainly pipeline fittings (transitions, tees, (etvodov, bottoms) with a diameter of up to 1420 mm.

Целью изобретени   вл етс  сниже-. ние короблени  изделий и повышение безопасности труда за счет предотвращени  выброса закалочной среды.The aim of the invention is to reduce. warping products and improving safety by preventing the release of quenching media.

В процессе охлаждени  при термической обработке крупногабаритных изделий, например, соединительных деталей трубопроводов типа переходов, тройников, отводов, днищ в средах, с температурой, близкой к температуре кипени , дл  устранени  обильного парообразовани , выброса воды из бака при резком повышении теплопередачи на границе металл - охладитель, уменьшени  короблени  необходимо понижение температуры хладагента при переходе стадий кипени  дл  создани  у хладагента некоторого температурного запаса KMn-t окл cpt/)) дл  рассредоточени  или поглощени  по времени пика теплосъема, -однако не ниже определенных значений, переход за которые вызывает рост напр жений. Это может быть достигнуто жесткой регламентацией охлаждени  на первой стадии с последующим на второй стадии либо купанием, либо охлаждением на воздухе , либо введением дополнительных порций охладител  с более низкой температурой , либо совмещением купани  с дополнительным введением охлаждающей среды.In the process of cooling during heat treatment of large-sized products, for example, pipeline fittings such as transitions, tees, taps, bottoms in media with a temperature close to the boiling point, to prevent abundant evaporation, water emission from the tank with a sharp increase in heat transfer at the metal - cooler, reducing warping, it is necessary to lower the temperature of the refrigerant during the transition of the boiling stages to create a certain temperature reserve KMn-t okla cpt /) in the refrigerant to disperse or the time absorption of the heat removal peak, however, is not lower than certain values, the transition for which causes a rise in stresses. This can be achieved by strict regulation of cooling in the first stage, followed in the second stage either by bathing or air cooling, or by introducing additional portions of the cooler with a lower temperature, or by combining bathing with the additional introduction of a cooling medium.

Негативные  влени  резкого возрастани  скорости охлаждени  металла (кризис кипени ) в совокупности с происход щим при этом объемном вскипании жидкости в баке с образованием большого количества пузырьков пара на охлаждаемой поверхности при двух- стадийном охлаждении по предлагаемым схемам уменьшаютс  за счет отвода пара от стенок изделий и рассредоточени  пузырьков по всему объему бака при направленном перемещении среды в ходе введени  новых порций охладител .The negative effects of a sharp increase in the rate of metal cooling (boiling crisis) together with the volume boiling up of liquid in the tank with the formation of a large number of vapor bubbles on the cooled surface during two-stage cooling according to the proposed schemes are reduced due to removal of steam from the walls of products and dispersal bubbles throughout the volume of the tank during the directional movement of the medium during the introduction of new portions of the cooler.

На первой стадии охлаждают в воде с температурой () ькил или водных растворах солей с температурой (tKMn-50°C) - скип. Такие температурные характеристики сред обеспечивают требуемые скорость и равномерность охлаждени ,- необходимые дл получени  заданного комплекса механических свойств. Снижение температуры хладагента ниже нижнего порога вызывает неравномерность теплоотвода от издели , следствием чего  вл етс  п тниста  закалка и изменение геометрии сечений (коробление).At the first stage, it is cooled in water with a temperature () of alkyl or aqueous solutions of salts with a temperature (tKMn-50 ° C) - skip. Such temperature characteristics of the media provide the required speed and uniformity of cooling, which are necessary to obtain a given set of mechanical properties. Lowering the temperature of the refrigerant below the lower threshold causes uneven heat removal from the product, resulting in stagnant hardening and a change in the geometry of the cross sections (warping).

У водных растворов солей рабочий интервал температур несколько шире из-за повышени  температуры кипени  (до 140еС у раствора, содержащего 85% бишофита и 15% воды). ПовышениеIn aqueous solutions of salts, the working temperature range is somewhat wider due to an increase in the boiling point (up to 140 ° C in a solution containing 85% bischofite and 15% water). Boost

температуры среды выше ее при неизменности внешних условий (давление ) не может быть достигнуто.the temperature of the medium above it with the unchanged external conditions (pressure) can not be achieved.

Охлаждение на первой стадии ведут до начала интенсивного отвода тепла от издели  при температуре поверхности металла 180-550°С. Начала температурного перехода стадий кипени  дл Cooling in the first stage is carried out before the start of intensive heat removal from the product at a metal surface temperature of 180-550 ° C. The beginning of the temperature transition stages of boiling for

нагретой воды соответствует 180°С,heated water corresponds to 180 ° C

дл  водного раствора бишофита (в мак- мисальной концентрации) 550°С. При понижении концентрации бишофита имеет место снижение температуры началаfor an aqueous solution of bischofite (in maximal concentration) 550 ° C. With a decrease in the bischofite concentration, the onset temperature decreases.

5 интенсивного отвода тепла от издели  от верхнего предела к нижнему. Снижение температуры поверхности металла ниже 180°С при охлаждении в воде вызывает рост парообразовани  и обусQ ловливает выброс среды из бака. Завершение I стадии охлаждени  при температурах , лежащих выше 550°С дл  водного раствора бишофита и 180°С дл  воды, не вызовет ухудшени  харак5 теристик охлаждени , однако целесообразность такой операции определ етс  структурными превращени ми в металле (т.е. уровнем свойства).5 intensive heat removal from the product from the upper to the lower limit. A decrease in the surface temperature of the metal below 180 ° С while cooling in water causes an increase in vaporization and causes the release of medium from the tank. Completion of the cooling stage I at temperatures above 550 ° C for an aqueous solution of bischofite and 180 ° C for water will not impair the cooling characteristics, however, the expediency of such an operation is determined by the structural transformations in the metal (i.e., the level of the property).

На второй стадии осуществл ют охлаждение прерывистым купанием или провод т охлаждение на воздухе. Така  обработка за счет перераспределени  тепла по сечению металла (купание: между окунани ми разной продол жительности - в зависимости от толщины металла выдержка на воздухе обеспечивает равномерный порционный отвод тепла или же вообще позвол ет избежать в случае охлаждени  на воздухе режима интенсивного теплоотвода.In the second stage, cooling is carried out by intermittent bathing or air cooling is carried out. Such treatment due to the redistribution of heat over the metal cross section (bathing: between dipping of different durations - depending on the thickness of the metal, exposure to air ensures uniform batch removal of heat or generally avoids an intensive heat sink in the case of air cooling.

На второй стадии охлаждени  осуществл ют дополнительное введение среды, температура которой ниже температуры среды в баке. Это приведет к общему снижению температуры среды в баке и даст возможность охладителю дополнительно прин ть определенное количество тепла от металла без бурного вскипани  среды (отсутствие выброса ) , уменьшит парообразование. До- 50 полнительна  подача хладагента создаст в охлаждающих устройствах направленную циркул цию охладител . Это приведет к уносу пузырьков пара от поверхности издели  направленным 55 потоком жидкости.In the second stage of cooling, an additional introduction of the medium is carried out, the temperature of which is lower than the temperature of the medium in the tank. This will lead to a general decrease in the temperature of the medium in the tank and will allow the cooler to additionally receive a certain amount of heat from the metal without violent boiling of the medium (no emission), will reduce vaporization. An additional 50% coolant supply will create coolant circulation in cooling devices. This will cause the vapor bubbles to blow away from the surface of the product with a directed 55 fluid flow.

На второй стадии прерывистое охлаждение купанием ведут одновременно с дополнительным введением среды,In the second stage, intermittent cooling with bathing is carried out simultaneously with the additional introduction of the medium,

00

3535

4040

температура которой ниже температуры среды в баке. Совмещение двух операций устранит вскипание среды со всеми отрицательными последстви ми.the temperature of which is lower than the temperature of the medium in the tank. Combining the two operations will eliminate the boiling up of the medium with all the negative consequences.

Предлагаемый способ термической обработки опробован в промышленных услови х при упрочнении штампосварно го тройника диаметром 1220 мм из стали 15ХСНД. Готовые издели  помещают в печь с выкатным подом, нагревают до 930-990°С, выдерживают в печи при этих температурах, после чего с помощью крана и закрепленного на нем захватного приспособлени  производ т съем изделий с пода печи и осуществл ют двухстадийное охлаждение изделий в нагретых воде и водных растворах бишофита в баке с принудительной циркул цией охладител  (по базовому способу производство соединительных деталей трубопроводов включает двукратный нагрев листовой заготовки до 1100-1200°С при штамповке и отбортов- ке горловины, сварку двух частей и отпуск дл  сн ти  сварочных напр жений ) . Концентрацию бишофита измен ют ;от минимума (бишофит 1%, вода 99%) до максимально возможной (бишофит 85%, вода 15%). При содержании бишо- фита свыше 85% раствор становитс  пересыщенным.The proposed method of heat treatment was tested under industrial conditions during the hardening of a stamped-welded tee with a diameter of 1220 mm made of steel 15HSND. The finished products are placed in a roll-off hearth furnace, heated to 930-990 ° C, kept in an oven at these temperatures, after which the products are removed from the furnace using a crane and a gripper attached to it and two-stage cooling of the heated products is carried out. water and aqueous solutions of bischofite in the tank with forced circulation of the cooler (according to the basic method, the production of pipeline fittings includes two-fold heating of the sheet stock up to 1100-1200 ° С during punching and flanging, welding two parts and tempering to relieve welding stresses). The concentration of bischofite varies from a minimum (bischofite 1%, water 99%) to the maximum possible (bischofite 85%, water 15%). With a bischofit content above 85%, the solution becomes supersaturated.

Зависимость характеристик охлаждени  тройника диаметром 1220 мм из стади 15ХСНД (изменение геометрических размеров изделий, количество выдел ющегос  пара и наличие выбросаThe dependence of the cooling characteristics of the tee with a diameter of 1220 mm from the 15XSND stage (change in the geometrical dimensions of the products, the amount of released steam and the presence of

5 0 5 0 5 0 5 0

5five

охладител  из бака) от режима термической обработки представлена в таб лице.the cooler from the tank) from the heat treatment mode is presented in the table.

Из данных таблицы следует, что реализаци  способа термической обр абот- ки крупногабаритных изделий на примере соединительных деталей трубопроводов снижает коробление и количество выдел ющегос  пара при исключении выброса кип щего хладагента из бака.From the data of the table it follows that the implementation of the method of thermal treatment of large-sized products using the example of pipeline fittings reduces the distortion and the amount of released steam while eliminating the release of boiling refrigerant from the tank.

Claims (2)

1. Способ термической обработки крупногабаритных изделий, включающий нагрев, выдержку, охлаждение в баке с нагретой закалочной средой и отпуск , отличающийс  тем, что, с целью снижени  короблени  изделий и повышени  безопасности труда за счет предотвращени  выброса закалочной среды, охлаждение осуществл ют в две стадии, на первой из которых охлаждают в воде с температурой t КИП) -10°С - tKwn или водных растворах солей с температурой t К( С - t КИп до приобретени  поверхностью издели  температуры 180-550°С, а на второй стадии осуществл ют охлаждение прерывистым купанием или провод т охлаждение на воздухе.1. The method of heat treatment of large-sized products, including heating, holding, cooling in a tank with a heated quenching medium and tempering, characterized in that, in order to reduce the distortion of products and increase occupational safety by preventing the release of quenching medium, cooling is carried out in two stages the first of which is cooled in water with a temperature of t KIP) -10 ° C - t Kwn or aqueous solutions of salts with a temperature t K (C - t KIP before the surface acquires a temperature of 180-550 ° C, and in the second stage cooling is carried out or intermittent bathing is carried out in air cooling. 2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что на второй стадии охлаждени  прерывистым купанием осуществл ют дополнительное введение среды, температура которой ниже температуры среды в баке.2. A method according to claim 1, characterized in that in the second stage of the cooling, intermittent bathing involves additional introduction of the medium, the temperature of which is lower than the temperature of the medium in the tank. Соответствие требовани м нормативного источникаCompliance with regulatory requirements купаниеbathing Неудовлетворительное «1Poor “1 Удовлетворительное Satisfactory ч иh and Удовлетворительное «t Satisfactory "t Удовлетворительное Удовлетворительное.Satisfactory Satisfactory. 100100 20-2220-22 272272 I стади : tt 140°C, t2 550°C II стади :Stage I: tt 140 ° C, t2 550 ° C Stage II: купание140bathing140 воздух140air140 введение охладител  с t3 80°C140introduction of a cooler with t3 80 ° C140 купание+введение охладител  140bathing + cooler introduction 140 VB соответствии с ОСТ допускаетс  поставка 15% изделий с предельными отклонени ми по наружному диаметру ±3,5 мм, т.е. до 27,5 мм.VB in accordance with OST is allowed to deliver 15% of products with maximum deviations in outer diameter of ± 3.5 mm, i.e. up to 27.5 mm. 166 150166 150 138138 1Л6;1L6; it мit m иand itit стst Ui -JUi -J 0000