SU1717645A1 - Process for heat treatment of hot rolled cold heading carbon steel - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии и может использоватьс  при гор чей прокатке. Цель изобретени  - повышение деформируемости в холодном состо нии. Сталь дл  холодной высадки со средним содержанием углерода 0,203% пб сле гор чей прокатки и охлаждени  до 105°С нагревают со скоростью не менее 25 град/с до 798°С, окончательное охлаждение выполн ют на воздухе.. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used during hot rolling. The purpose of the invention is to increase cold deformability. Steel for cold heading with an average carbon content of 0.203% pb after hot rolling and cooling to 105 ° C is heated at a speed of at least 25 deg / s to 798 ° C, the final cooling is performed in air ..

Description

Изобретение относитс  к термообработке гор чекатаной сортовой стали и может быть использовано при производстве jуглеродистой стали дл  холодной высадки.The invention relates to the heat treatment of hot rolled grade steel and can be used in the production of carbon steel for cold heading.

Сортовой гор чекатаный прокат (круг, квадрат, полосы и т.п.),-производимый на специальных станах,часто подвергают различной термической обработке с целью улучшени  его механических свойств. Подвергают термообработке и углеродистую сталь, предназначенную дл  последующей холодной высадки.Chapped rolled steel (round, square, strip, etc.), - produced in special mills, is often subjected to various heat treatments in order to improve its mechanical properties. Heat treated and carbon steel intended for subsequent cold heading.

Известен способ термообработки (индукционной закалки) железнодорожных рельсов, при котором дл  уменьшени  остаточных напр жений в прокате примен ют принудительный изгиб полос в процессе закал ки в сторону, обратную остаточной кривизне рельсов.The known method of heat treatment (induction hardening) of rail rails, in which forced bending of strips is used in the hardening process in the direction opposite to the residual curvature of the rails to reduce the residual stresses in the car.

Недостатком способа  вл етс  невозможность улучшени  механических свойств проката.The disadvantage of this method is the impossibility of improving the mechanical properties of the car.

Известен также способ термомеханической обработки проката из конструкционных сталей, в котором с целью повышени  прочности гор чую деформацию в последних проходах при прокате осуществл ют с убывающими обжати ми при определенной скорости деформации, а охлаждение проката осуществл ют также до определенных температур.There is also known a method of thermomechanical treatment of rolled steel from structural steels, in which, in order to increase the strength, hot deformation in the last passes during rolling is carried out with decreasing reductions at a certain deformation rate, and cooling of the rolled product is also carried out to certain temperatures.

Недостатком этого способа  вл етс  невозможность улучшени  с его помощью основного показател  стали дл  холодной высадки - степени осадки в холодном состо нии без по влени  трещин.The disadvantage of this method is the impossibility of improving with it the main indicator of steel for cold heading - the degree of cold slump without cracking.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ охлаждени  и сфероидиза- ции структуры стального прутка; Способ включает охлаждение после прокатки, наXIClosest to the present invention is a method for cooling and spheroidizing the structure of a steel bar; The method includes cooling after rolling, on the XI

ОABOUT

N.N.

слcl

грев и окончательное охлаждение на воздухе и. характеризуетс  тем, что охлаждение после прокатки ведут в интервале температур превращени  дл  торможени  роста малых ауетенитных зерен, а выдержку -до тех пор, пока цементит не коалесцирует в сферические частицы.heat and final air cooling and. characterized by the fact that the cooling after rolling is carried out in the range of transformation temperatures for inhibiting the growth of small auteutic grains, and the exposure is maintained until the cementite coalesces into spherical particles.

Недостатком известного способа  вл етс  невозможность повышени  степени деформируемости углеродистой стали, предназначенной дл  холодной высадки.The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the degree of deformability of carbon steel intended for cold heading.

Целью изобретени   вл етс  повышение деформируемости в холодном состо нии углеродистой стали дл  холодной высадки.The aim of the invention is to increase the cold deformability of carbon steel for cold heading.

Указанна  цель достигаетс  тем, что охлаждение после прокатки выполн ют доThis goal is achieved by cooling after rolling to

832  832

температуры Т -г , нагрев от этойtemperature T - r, heating from this

1 +С2 ;1 + C2;

температуры ведут со скоростью не менее 25 град/с до температуры , наход щейс  в интервале Ti - Т2, a Ti и Та определ ют из выраженийtemperatures are conducted at a rate of at least 25 degrees / s to a temperature in the range of Ti - T2, a Ti and Ta are determined from the expressions

Ti(925-354C)°C;T2 (1017-303C)0C, где С - величина среднего относительного содержани  углерода в стали.Ti (925-354C) ° C; T2 (1017-303C) 0C, where C is the average relative carbon content in steel.

Приведенные математические соотношени  получены при обработке опытных данных и  вл ютс  эмпирическими.The mathematical relationships given are derived from the processing of experimental data and are empirical.

Важной механической характеристикой углеродистой стали дл  холодной высадки  вл етс  ее способность выдерживать осадку в холодном состо нии без по влени  трещин. Гор чекатана  сталь должна выдерживать осадку до 1 /2 ее первоначальной высоты. Чем меньше величина отношений h/H (h - высота образца после осадки, Н - начальна  высота), тем выше пластические свойства стали. Например, h/H 0,25 устанавливаетс  известным стандартом только дл  дополнительно термообработанной стали, -имеющей соответственно большую стоимость.An important mechanical characteristic of carbon steel for cold heading is its ability to withstand slump in a cold state without cracking. Hot-rolled steel should withstand up to 1/2 of its original height. The smaller the ratio h / H (h is the height of the sample after precipitation, H is the initial height), the higher the plastic properties of the steel. For example, h / H of 0.25 is established by a known standard only for additionally heat-treated steel, having a correspondingly greater cost.

Сущность способа заключаетс  в переходе при нагреве металла выше критических точек фазовых преращений (Асз) и в образовании в результате этого скачка наиболее благопри тной микроструктуры - Т10 параллельно направлению прокатки , т.е. вдоль гор чекатаных прутков,The essence of the method lies in the transition when the metal is heated above the critical points of phase transitions (Asz) and in the formation of this jump as the most favorable microstructure - T10 parallel to the direction of rolling, i.e. along the mountains of rolled bars,

Дл  каждой марки углеродистой стали (от ст.20 до ст.45) существует предельна  максимальна  температура начала нагрева, определ ема  содержанием углерода в металле (Т 832/1 + С2): при температурах более Т возможно попадание в точку фазовых превращений Асз с соответствующим увеличением трещинообразовани  при холодной осадке. От содержани  углерода вFor each grade of carbon steel (from st. 20 to st. 45), there is a maximum maximum temperature for the start of heating, determined by the carbon content in the metal (T 832/1 + C2): at temperatures over T, it is possible that the Asz phase transformations with the corresponding increased cracking during cold settling. From carbon content to

а but

10ten

1515

2020

2525

30thirty

3535

4040

4545

5050

5555

стали зависит также и величина интервала температур окончани  нагрева металла; скорость же нагрева инвариантна к количе- ству углерода в стали, но должна быть не менее V 25 град/с.steel also depends on the value of the temperature range of the end of heating of the metal; the rate of heating is invariant to the amount of carbon in steel, but must be at least V 25 deg / s.

При лабораторных исследовани х за критерий уровн  механических свойств круглой углеродистой стали (Ј 32 мм) принимают способность выдерживать холодную осадку до h/H 1/3 без трещинообразовани  и оптимальными признаны те параметры индукционного нагрева образцов , которые обеспечивают указанный уро- веньсвойствдо 100% случаев каждой марки стали.In laboratory studies, the criterion of the level of mechanical properties of round carbon steel (Ј 32 mm) takes the ability to withstand cold slump up to h / H 1/3 without cracking, and those parameters of induction heating of samples that provide the specified level of properties for each steel grades.

Величину С в опытах определ ют клак среднеарифметическое минимального и максимального допустимого содержани  углерода в стали по ГОСТу.The value of C in the experiments determines the average average of the minimum and maximum allowable carbon content in the steel according to GOST.

Увеличение температур (при оптимальных V и Т1-Т2) Т1 832 ;- дл  ст.20 (С1 +С2Increase in temperature (at optimum V and T1-T2) T1 832; - for article 20 (C1 + C2

0,205; Т 798°С) уменьшает количество образцов , выдержавших осадку h/H 1/3 до 95-80% (по мере возрастани  Т1); дл  ст.25 (С 0,26. Т 779°С) - до 92-57%; дл  ст.ЗО (С 0,31; Т 759°С) - до 90-54%; дл  ст.35 (С 0,36; Т 737°С) - до 93-60%; дл  ст.40 (С 0,41; Т 712°С) - до 90-62%; дл  ст.45 - (С 0,46; Т 687°С) - до 89-63%. Величины С определены как среднеарифметическое минимальной и максимальной величин допустимого содержани  углерода по стандарту .0.205; T 798 ° C) reduces the number of samples that withstand the H / H 1/3 draft to 95-80% (as T1 increases); for st.25 (C 0.26. T 779 ° C) - up to 92-57%; for st.ZO (C 0.31; T 759 ° С) - up to 90-54%; for st.35 (C 0.36; T 737 ° C) - up to 93-60%; for st.40 (C 0.41; T 712 ° C) - up to 90-62%; for Article 45 - (C 0.46; T 687 ° C) - up to 89-63%. The values of C are defined as the arithmetic mean of the minimum and maximum values of the permissible carbon content in the standard.

Уменьшение скорости индукционного нагрева (при оптимальных Т и Ti-Tz) до 24- 25 град/с приводит к тому, что от 7 до 45% образцов выдерживают только осадку с h/H 0,5.Reducing the rate of induction heating (at optimal T and Ti-Tz) to 24-25 degrees / s leads to the fact that from 7 to 45% of the samples can only withstand the draft with h / H 0.5.

Интервал температур Tf-Ta, обеспечивающий 100%-ную холодную осадку до h/H 1/3 (при оптимальных Т и V), составл ет:The Tf-Ta temperature range, providing 100% cold draft up to h / H 1/3 (at optimum T and V), is:

ст.20 , Та 955°СArticle 20, Ta 955 ° С

ст.25 Ti 833, Т2 938°СArticle 25 Ti 833, T2 938 ° С

ст.ЗО Ti 815, Т2 923°Сst.ZO Ti 815, T2 923 ° С

ст.35 Ti 798, Т2 908°СArticle.35 Ti 798, T2 908 ° С

ст.40 Ti 780, Т2 893°С ст.45 Ti 762, Т2 878°С, при указанном значении С.Article 40 Ti 780, T2 893 ° С Article 45 Ti 762, T2 878 ° С, with the specified value C.

Как снижение величин Ti, так и увеличение Т2 ведет к уменьшению числа образцов , выдержавших осадку до h/H 1/3, причем при Т2 более указанных величин - в результате укрупнени  зерен микрострукту-- ры.Both a decrease in Ti values and an increase in T2 lead to a decrease in the number of samples that have withstood a draft of up to h / H 1/3; moreover, at T2 more than the indicated values, as a result of enlarging grains in the microstructure.

Таким образом, оптимальным следует считать интервал температур: Ti 925-354 -С, Т2 1017-ЗОЗС град.Thus, the optimum temperature range should be considered: Ti 925-354 -С, Т2 1017-ЗОЗС degrees.

Опытную проверку предлагаемого способа термообработки провод т при прокате круглой углеродистой стали 35ХВ мм, С 0,36) на стане 300. Нагрев прутков после прокатки от Т 680-720°С до интервала 800-850°С со скоростью 35-40 град/с (скорость движени  металла около 1 м/с) осуществл ют с помощью секционного индуктора , установленного за холодильником стана. Вс  парти  опытного металла (около 350 т) выдерживает осадку в холодном состо нии до h/H 1 /3 без по влени  трещин на образцах, а 7% прутков - до h/H 0,25.Experimental verification of the proposed method of heat treatment is carried out when rolling round carbon steel 35XB mm, C 0.36) at mill 300. Heating the bars after rolling from T 680-720 ° C to the interval 800-850 ° C at a speed of 35-40 degrees / s (metal movement speed of about 1 m / s) is carried out using a sectional inductor installed behind the mill refrigerator. The whole batch of the test metal (about 350 tons) withstands cold settling up to h / H 1/3 with no cracks on the specimens, and 7% of the bars — up to h / H 0.25.

Опыты показывают преимущество предлагаемого способа перед известным: при реализации последнего на стане 300 только 63% проката выдерживает осадку до h/H 1/3 и 37% - до h/H 0,5. При существующей на стане 300 технологии прокатки (без дополнительного нагрева) 75-85% прутков выдерживают осадку до h/H 0,5, а остальные - до h/H 1/3.The experiments show the advantage of the proposed method over the well-known: when the latter is implemented on the mill 300, only 63% of the rolled metal withstands draft up to h / H 1/3 and 37% to h / H 0.5. With the rolling technology existing at the mill 300 (without additional heating), 75-85% of the rods withstand a draft of up to h / H 0.5, and the rest up to h / H 1/3.

Предлагаемый способ реализуетс  следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Сортова  углеродиста  сталь, предназ- наченна  дл  последующей холодной высадки , после прокатки и охлаждени  до температуры Т 832/(1 + С2) град проходит через нагреватель (например, индукционный ), где подвергаетс  нагреву со скоро- стью не менее 25 град/с до конечной температуры, лежащей в интервале of Ti 925-354С до Т2 1017-ЗОЗС град. Затем пруткова  сталь охлаждаетс , разрезаетс  на мерные.длины и отправл етс  на адью- стаж.After rolling and cooling to a temperature T 832 / (1 + C2), carbon steel grade carbon steel, which is intended for subsequent cold heading, passes through a heater (for example, induction), where it is heated at a rate of at least 25 degrees / sec. the final temperature lying in the range of Ti 925-354С to Т2 1017-ЗОЗС degree. The bar steel is then cooled, cut into lengths and sent to the adjuncture.

; П р и м е р 1. Сталь дл  холодной -высадки со средним относительным содержанием углерода С - 0,205 после гор чей прокатки и охлаждени  нагревают от темпе- ; PRI me R 1. Steel for cold-uplifting with an average relative carbon content of C-0.205, after hot rolling and cooling, is heated from

ратуры Т 780°С 832/(1 + С2) - 798°С со скоростью 25 град/с до температуры TI - -925-354С 852°С.Temperatures T 780 ° С 832 / (1 + С2) - 798 ° С with a speed of 25 deg / s up to temperature TI - -925-354С 852 ° С.

Пример 2. Сталь с С 0,31 нагреваютExample 2. Steel with C of 0.31 heated

от температуры Т 750°С 832/(Т + С2) from temperature T 750 ° С 832 / (Т + С2)

759°С со скоростью 30 град/с до Ti (Ti +759 ° С with a speed of 30 degrees / s to Ti (Ti +

+Т2) : 2 (925 - 354С) + (1017 - 303С): 2 + T2): 2 (925 - 354С) + (1017 - 303С): 2

--870°С.--870 ° C.

Пример 3. Сталь с С 0,41 нагревают от температуры Т 700°С 832Д1 + С2) 712°С со скоростью 35 град/с до температуры Т2 1ОД7 -ЗОЗС 878°С.Example 3. Steel with C 0.41 is heated from a temperature of T 700 ° C to 832D1 + C2) 712 ° C at a speed of 35 degrees / s to a temperature of T2 1OD7 –ЗЗС 878 ° С.

Техника-экономическое преимущество предлагаемого способа перед известным заключаетс  в повышении выхода проката с улучшенными механическими свойствами.Technique-economic advantage of the proposed method over the known method is to increase the yield of rolled products with improved mechanical properties.

По лабораторным данным использование предлагаемого способа при приозвод- стве круглой стали дл  холодной высадки на комбинате позволит увеличить выход проката , выдерживающего осадку без трещино- образовани {до 1/3 первоначальной высоты образца) не менее,чем на 35%.According to laboratory data, the use of the proposed method in the production of round steel for cold heading at the plant will allow an increase in the yield of rolled metal that withstands slump without cracking (up to 1/3 of the original sample height) by no less than 35%.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ термообработки гор чекатаной углеродистой стали дп  холодной высад ки, включающий охлаждение после прокатки, нагрев и окончательное охлаждение на воздухе , отличающийс  тем, что, с целью повышени  деформируемости в , холодном состо нии, охлаждение выполн ют до температуры Т 832/(1 + Сг), нагрев до этой температуры ведут со скоростыо не менее 25 град/с до температуры, наход щейс  в интервале П-Та, а П и Та определ ют из выраженийThe method of heat treatment of hot rolled carbon steel dp cold heading, including cooling after rolling, heating and final cooling in air, characterized in that, in order to increase the deformability in the cold state, cooling is performed to a temperature T 832 / (1 + Cr ), heating to this temperature is carried out with a speed of at least 25 deg / s to a temperature in the range of Pa-Ta, and P and Ta are determined from the expressions Ti (925 - 354С)°С; Т2 (1017 - ЗОЗС)°С, где С - величина среднего относительного содержани  углерода в стали.Ti (925 - 354С) ° С; T2 (1017 - RSPF) ° С, where С is the average relative carbon content in steel.