SU1730179A1 - Method of removing hydrogen from steel billets - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, конкретно к обработке сталей бейнитного класса. Сущность изобретени : способ включает охлаждение заготовок после гор чей деформации до 500-560°С, противофло- кенную обработку путем разогрева до 650-750°С, охлаждение до Мн+(10-25)°С и окончательное охлаждение на воздухе. Способ позвол ет исключить трещинообразова- ние и уменьшить кривизну заготовок. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.This invention relates to metallurgy, specifically to the processing of bainitic steel. SUMMARY OF THE INVENTION: The method includes cooling the blanks after hot deformation to 500-560 ° C, anti-flooding treatment by heating to 650-750 ° C, cooling to Mn + (10-25) ° C and final air cooling. The method allows eliminating cracking and reducing the curvature of the workpieces. 1 hp f-ly, 1 tab.

Description

ёyo

Изобретение относитс  к металлургии, конкретно к способам удалени  водорода из металла.The invention relates to metallurgy, specifically to methods for removing hydrogen from a metal.

Известен способ удалени  (десорбции) водорода из заготовок сталей бейнитного класса, включающий охлаждение их на воздухе с нерегулируемой скоростью с температуры конца гор чей пластической деформации до 500-600°С, выдержку, замедленное охлаждение в колодцах в течение не менее 45 ч и последующее охлаждение на воздухе.There is a known method for removing (desorbing) hydrogen from bainitic steel billets, including cooling them in air at an unregulated rate from the temperature of the end of hot plastic deformation to 500-600 ° C, holding, delayed cooling in wells for at least 45 hours and subsequent cooling on air.

Однако известный способ не обеспечивает эффективного удалени  водорода из сталей, поскольку дл  указанных сталей при температуре бейнитного превращени  характеризуетс  высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, и в услови х замедленного охлаждени  за период выдержки в колодцах скорость диффузии водорода слишком мала, в результатеHowever, the known method does not provide effective removal of hydrogen from steel, because for these steels at bainite transformation temperature is characterized by high stability of supercooled austenite, and under conditions of delayed cooling during the period of aging in wells, the hydrogen diffusion rate is too low, as a result

чего происходит лишь его перераспределение в объеме металла. Наличие в заготовках избыточного количества водорода приводит к ухудшению пластических свойств готового проката, образованию поперечных и продольных трещин, разрушению стержней под собственным весом и требует проведени  дополнительной о без во до рожи ваю щей обработки.what is happening only its redistribution in the volume of the metal. The presence of excess hydrogen in the workpieces leads to a deterioration of the plastic properties of finished rolled products, the formation of transverse and longitudinal cracks, the destruction of rods under their own weight, and requires additional processing without the penetration process.

Известен способ удалени  водорода из заготовок сталей мартенситного класса, включающий гор чую пластическую деформацию , закалку с температуры конца прокатки и последующий отпуск заготовок при температуре на 20-50°С ниже точки ACLThere is a known method for removing hydrogen from martensitic-grade steel billets, including hot plastic deformation, quenching from the end of rolling temperature and subsequent tempering of the billets at a temperature 20-50 ° C below the ACL point

Однако за счет быстрого и глубокого переохлаждени  аустенита во всем объеме заготовки формируют мартенситную структуру , что исключает быстрое и полное удаление водорода из заготовок, особенно с увеличением их сечени , и повышает опасVIHowever, due to the fast and deep overcooling of austenite in the entire volume of the billet, a martensitic structure is formed, which eliminates the rapid and complete removal of hydrogen from the billet, especially with an increase in their cross section, and increases the risk of VI

СОWITH

оabout

vl Оvl o

ность образовани  необратимых дефектов в них, ведет к получению низкой пластичности в готовом прокате. Применение высокотемпературного отпуска в стал х, имеющих продукты распада мартенсита, за счет в лых диффузионных процессов в них требует длительного времени, что ведет к значительным материальным затратам.The formation of irreversible defects in them leads to low ductility in the finished products. The use of high-temperature tempering in steels with martensite decomposition products, due to their diffusion processes, takes a long time, which leads to significant material costs.

Известен способ удалени  водорода из заготовок сталей бейнитного класса, включающий охлаждение заготовок после гор чей деформации со скоростью 3-6°С/мин до температуры на 30-50°С ниже окончани  перлитного превращени  (600°С), выдержку в колодцах при этой температуре в течение 15-20 ч и последующее охлаждение на воздухе.There is a known method of removing hydrogen from bainitic steel billets, which includes cooling the billets after hot deformation at a speed of 3-6 ° C / min to a temperature 30-50 ° C below the end of the pearlite transformation (600 ° C), holding the wells at this temperature for 15-20 hours and subsequent air cooling.

Недостатками этого способа  вл ютс  замедленна  десорбци  водорода в результате невысокой водородопроницаемо- сти грубозернистой структуры металла после прокатки и наличие в ней большого количества аустенитной составл ющей, привод щие к снижению пластичности готовой продукции и качества заготовок из- за большого брака по кривизне, который образуетс  при транспортировке и укладке в неотапливаемые колодцы по причине низкой упругости металла при температуре выше 600°С, имеющего большое количество аустенита в структуре стали.The disadvantages of this method are the slowed-down hydrogen desorption as a result of the low hydrogen permeability of the coarse-grained metal structure after rolling and the presence of a large amount of austenitic component in it, leading to a decrease in the ductility of the finished product and the quality of the blanks due to a large curvature defect, which is formed transportation and laying in unheated wells due to the low elasticity of the metal at temperatures above 600 ° C, which has a large amount of austenite in the steel structure.

Известен способ термической обработки заготовок, включающий охлаждение после гор чей деформации со скоростью 10-30°С/мин до 600-680°С, выдержку 3- 4 ч, охлаждение до 400-500°С со скоростью 0,5-1,0°С/мин и окончательное охлаждение на воздухе.A known method of heat treatment of workpieces, including cooling after hot deformation at a rate of 10-30 ° C / min to 600-680 ° C, holding for 3-4 hours, cooling to 400-500 ° C at a rate of 0.5-1.0 ° C / min and final air cooling.

Недостатком указанного способа  вл етс  больша  кривизна заготовок после обработки .The disadvantage of this method is the large curvature of the blanks after processing.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества готового проката, исключение в нем трещинообразовани , повышение производительности процесса и уменьшение кривизны промежуточных заготовок в период транспортировки и загрузки.The aim of the invention is to improve the quality of finished steel, eliminate cracking in it, increase the productivity of the process and reduce the curvature of the intermediate blanks during transportation and loading.

Сущность способа состоит в том, что длинномерные заготовки стали после гор чей пластической деформации охлаждают со скоростью 6,54-15,0°С/мин до 500-560°С зоны бейнитного превращени , обеспечива  тем самым исключение аустенитной составл ющей в структуре стали (заготовки). Затем металл транспортируют. После транспортировки с момента начала укладки заготовок в неотапливаемые колодцы их подвергают нагреву до 650-750°С за счет тепла заготовок (сл бов) р довых марок стали , загружаемых совместно с заготовками стали бейнитного класса, при температуре конца прокатки 950-1050°С, а затем охлаждают со скоростью 0,25-0,5°С/мин до тем- пературы Мн+(10-25)°С.The essence of the method is that, after hot plastic deformation, the lengthy billets of steel are cooled at a rate of 6.54–15.0 ° C / min to 500–560 ° C of the bainite transformation zone, thereby eliminating the austenitic component in the steel structure ( blanks). Then the metal is transported. After being transported from the moment of laying the blanks to unheated wells, they are heated to 650-750 ° C due to the heat of billets (slabs) of various steel grades loaded together with bainitic steel billets at a rolling end temperature of 950-1050 ° С, and then cooled at a rate of 0.25-0.5 ° C / min to a temperature of Mn + (10-25) ° C.

Предлагаемый способ на первой стадии охлаждени  обеспечивает получение во всем объеме заготовки смешанной структуры ферритоперлитаи бейнита.The proposed method at the first stage of cooling ensures the production of a mixed structure of ferrite-perlite and bainite in the entire volume of the preform.

Далее при нагреве происходит распад бейнитной структуры в сорбит отпуска, что совместно с перлитной структурой обеспечивает большую скорость диффузии водорода и его максимальную десорбцию в конечной стадии охлаждени , тем самым создаютс  услови  дл  получени  высокой пластичности в готовом сорте без применени  дополнительного обезводороживани ,Further, during heating, the bainite structure decomposes into sorbitol tempering, which, together with the pearlite structure, ensures a high diffusion rate of hydrogen and its maximum desorption in the final cooling stage, thereby creating conditions for obtaining high plasticity in the finished variety without additional dehydration,

а также увеличени  пропускной способности неотапливаемых колодцев. Кроме того, способ обеспечивает достаточно высокую жесткость заготовок, особенно которую необходимо иметь при их транспортировке иand increase the capacity of unheated wells. In addition, the method provides a sufficiently high rigidity of the workpieces, especially which is necessary to have during their transportation and

загрузке, исключает брак по кривизне, создаютс  услови  транспортировки и загрузки заготовок длиной более 8 м магнитным краном.loading, eliminates scraping along the curvature, conditions of transportation and loading of workpieces more than 8 m long with a magnetic crane are created.

Температура охлаждени  до 500-560°СCooling temperature up to 500-560 ° С

и скорость б,5-15,0°С/мин необходимы дл  получени  ферритоперлитной и бейнитной структуры, а также получени  достаточной упругости в заготовке и магнитными свойствами в ней, что способствует болееand speed b, 5–15.0 ° C / min are necessary to obtain ferritic perlite and bainitic structures, as well as to obtain sufficient elasticity in the workpiece and magnetic properties in it, which contributes more

производительной работе при загрузке заготовок .productive work when loading blanks.

Разргрев заготовок до 650-750°С учитывает структурное состо ние стали при нагреве и диффузионные процессы в ней. ЧемThe heating of blanks to 650-750 ° С takes into account the structural state of steel during heating and diffusion processes in it. Than

выше температура после формировани  структуры, тем интенсивнее процесс обезводороживани  металла, который интенсивней всего протекает при ферритоперлитной и сорбитной структурах.the higher the temperature after the formation of the structure, the more intense the process of dehydration of the metal, which most intensively proceeds with the ferritic perlite and sorbitol structures.

Температура конца охлаждени  Мн+(10-25°С) диктуетс  тем, что в заготовках сечением квадрат 100-150 мм диффузионные процессы ниже данной температуры протекают очень в ло и требуют оченьThe temperature of the end of cooling Mn + (10-25 ° C) is dictated by the fact that in billets with a cross section of 100-150 mm square, diffusion processes below this temperature occur very much and require very much

длительной выдержки, что тормозит производство .long exposure, which inhibits production.

П р и м е р 1. Заготовку сечением 100x100 мм, длиной 11,6 м из стали 23ХГ2Т бейнитного класса в плотном пакете охлаждали с температуры конца прокатки в течение 50 мин со скоростью 10° С/мин до 550°С, а затем магнитным краном уложили в штабель на предварительно подготовленную подушку из двух р дов заготовок 100x100 мм, длиной 11,6 мм из сталиPRI me R 1. A billet with a section of 100x100 mm, length 11.6 m from bainitic grade 23HG2T steel in a dense package was cooled from a rolling end temperature for 50 minutes at a rate of 10 ° C / min to 550 ° C and then magnetic crane stacked on a pre-prepared pillow of two rows of blanks 100x100 mm, length 11.6 mm of steel

47ГТ ферритоперлитного класса. Температура этих заготовок при укладке составл ла 850-1000°С. Затем на уложенный р д заготовок из стали 23ХГ2Т положили еще р д заготовок из стали 47ГТ и так р д за р дом до окончани  формировани  штабел . На штабель сверху уложили дополнительно еще один р д стали 47ГТ. Кроме того, штабель с боковых сторон загородили специальными щитками из листовой стали. По закладной термопаре определили температуру з центре и в 20 см от кра  штабел , котора  через 30 мин достигла максимальных значений и составила 650-685°С. Охлаждение производили в течение 700 мин до 325°С или до Мн + 15°С со скоростью 0,5°С/мин. После этого штабель рассортировали , а заготовки из стали 23ХГ2Т сразу же стали загружать на загрузочные решетки печей стана 250. При этом не обнаружены дефекты по кривизне заготовок и водородного характера. Готовый сортовой прокат без дополнительной обезводороживаю- щей обработки имел высокую пластичность (ds 12-16%; 5р 3-6%; загиб в холодном состо нии 180° при ). Кроме того, гото вый прокат не имел продольных и поперечных трещин водородного характера ни после прокатки, ни при хранении на складе .47GT ferritoperlitnogo class. The temperature of these blanks when laying was 850-1000 ° C. Then, another set of 47GT steel billets was laid on the laid row of blanks from 23KhG2T steel, and so on, until the end of the formation of the stack. An additional series of 47GT steel was laid on top of the stack. In addition, the stack from the sides blocked with special shields of sheet steel. The temperature of the center and 20 cm from the edge of the pile was determined using a thermocouple thermocouple, which reached maximum values in 30 minutes and reached 650–685 ° C. Cooling was carried out for 700 minutes to 325 ° C or to Mn + 15 ° C at a rate of 0.5 ° C / min. After that, the stack was sorted, and billets made of 23HG2T steel immediately began to be loaded onto the charging grids of the furnaces of the mill 250. At that, no defects on the curvature of the billets and hydrogen character were found. The finished long products without additional dehydrating treatment had a high ductility (ds 12-16%; 5p 3-6%; bend in a cold state of 180 ° at). In addition, finished rolled products did not have longitudinal and transverse cracks of a hydrogen character either after rolling or during storage at the warehouse.

П р и м е р 2. Заготовку сечением 100x100 мм, длиной 11,0 м из стали 20ХГ2Т в плотном пакете охлаждали с температуры конца прокатки в течение 70 мин со скоростью 6,5 С/мин до 500°С, а затем магнитным краном уложили в неотапливаемый колодец на предварительно подготовленную подушку (р д), по всей длине и ширине колодца, из заготовок сечением 150x150 мм длиной 6,0 м из стали ферритоперлитного класса марки 35ГС. Температура этих заготовок при загрузке составл ла 1000-1050°С. Затем на уложенный р д заготовок из стали 20ХГ2Т бейнитного класса сечением 100x100 мм положили еще р д заготовок из стали 35ГС и так р д за р дом до полного заполнени  колодца. После закрыти  крышек и нагрева заготовок за счет тепла стали 35ГС температура металла составила от кра  к центру колодца 650- 670°С. Охлаждение проводили в течение 650 мин до 320° С или до Мн+10,0°С со скоростью 0,5°С/мин. Далее охлаждение проводилось на открытом воздухе.PRI mme R 2. A blank with a section of 100x100 mm, length 11.0 m from steel 20HG2T in a dense package was cooled from the temperature of the rolling end for 70 minutes at a speed of 6.5 C / min to 500 ° C and then with a magnetic crane laid in an unheated well on a previously prepared pillow (p d), along the entire length and width of the well, from blanks with a section of 150x150 mm and length of 6.0 m from ferritic-perlitite steel grade 35GS. The temperature of these blanks at loading was 1000-1050 ° C. Then, another set of 35GS steel billets was put on the laid row of blanks from steel of the 20HG2T bainitic class with a section of 100x100 mm and so on until the well was completely filled. After closing the lids and heating the blanks due to the heat of the 35GS steel, the temperature of the metal was 650 to 670 ° C from the edge to the center of the well. Cooling was carried out for 650 minutes to 320 ° C or to Mn + 10.0 ° C at a rate of 0.5 ° C / min. Further cooling was carried out in the open air.

После такой обработки дефектов на поверхности не обнаруживалось и заготовки не имели кривизны. Гото вы и сорт без дополнительной обезводороживающей обработки имел высокую пластичность ((55 14-18%;After this treatment, no defects on the surface were detected and the blanks had no curvature. Ready and the variety without high dehydrating treatment had a high plasticity ((55 14-18%;

5р 3-8%; загиб в холодном состо нии 180° при ), трещины продольные и поперечные отсутствовали.5p 3-8%; cold bend 180 ° with), longitudinal and transverse cracks were absent.

П р и м е р 3. Заготовку сечениемPRI me R 3. The blank section

100x100 мм, длиной 11,6мизстали23Х2Г2Т бейнитного класса охлаждали в распушенном пакете с температуры конца прокатки в течение 30 мин со скоростью 15,0°С/мин до 560°С, затем магнитным краном заготовки уложили в неотапливаемый колодец на подготовленную подушку (р д) из сл бов, уложенных по всей длине и ширине колодцев из стали 17Г1С. Температура сл бов составл ла 950-1020°С. Затем уложили100x100 mm, 11.6 mm3 23H2G2T length of bainitic class was cooled in a fluff bag with a rolling end temperature for 30 minutes at a speed of 15.0 ° C / min to 560 ° C, then the billet magnetic valve was laid in an unheated well on a prepared cushion (row) from slabs laid along the entire length and width of the wells of steel 17G1S. The temperature of the slab was 950-1020 ° C. Then laid

следующий р д сл бов, и так дл  заполнени  колодца. После закрыти  крышек и прогрева заготовок температура металла составл ла 710-750°С от кра  к центру колодца. Охлаждение проводилось в течение 1500 мин до 335°С (Мн + 25°С) со скоростью 0,25°С/мин. Дальнейшее охлаждение проводилось на открытом воздухе. После такой обработки дефектов на поверхности не обнаружено, заготовкиthe next row of slabs, and so on for filling the well. After closing the lids and heating the blanks, the temperature of the metal was 710-750 ° C from the edge to the center of the well. Cooling was carried out for 1500 minutes to 335 ° C (Mn + 25 ° C) at a rate of 0.25 ° C / min. Further cooling was carried out in the open air. After this treatment, no defects on the surface were found.

не имели кривизны. Готовый сорт без дополнительной обезводороживающей термообработки имел высокую пластичность (65 11-15%; 5р 3-6%; загиб в холодном состо нии 180° при ).had no curvature. The finished grade without additional dehydrating heat treatment had a high plasticity (65 11-15%; 5 p 3-6%; cold bend 180 ° at).

Конкретные режимы обработки по предлагаемому и известному способам и свойства сталей приведены в таблице.The specific processing modes for the proposed and known methods and properties of steel are given in the table.

Как видно из полученных данных, предлагаемый способ по сравнению с известным исключает трещинообразование, дополнительную обезводорожйвающую термообработку , повышает производительность процесса, ликвидирует кривизну промежуточной заготовки в период транспортировки и загрузки.As can be seen from the obtained data, the proposed method, in comparison with the known, eliminates cracking, additional dehydrating heat treatment, increases the productivity of the process, eliminates the curvature of the intermediate workpiece during transport and loading.

Применение такого способа позвол ет обеспечить значительный экономический эффект за счет повышени  производительностиThe use of this method allows to provide a significant economic effect due to increased productivity.

неотапливаемых колодцев, исключени  брака по трещинам и обезводороживающей термообработки готового сорта.unheated wells, eliminate cracks in the cracks and dehydrating heat treatment of the finished grade.

Claims (2)

1. Способ удалени  водорода из заготово к сталей преимущественно бейнитного класса, включающий гор чую пластическую деформацию, охлаждение, противофлокен- ную обработку в неотапливаемых колодцах и окончательное охлаждение на открытом1. A method for removing hydrogen from a billet to steels of a predominantly bainitic class, including hot plastic deformation, cooling, anti-floc treatment in unheated wells and final cooling in the open воздухе, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества готового проката , исключени  в нем трещинробразова- ни , повышени  производительности процесса и уменьшени  кривизны промежуточных заготовок, охлаждение заготовок после гор чей пластической деформации ведут до 500-560°С, противофлокенную обработку производ т путем разогрева доair, characterized in that, in order to improve the quality of finished rolled products, eliminate cracking in it, increase process productivity and reduce the curvature of intermediate blanks, cooling the blanks after hot plastic deformation is carried out up to 500-560 ° C, anti-flocation treatment is carried out by warming up 650-750 С, затем осуществл ют охлажде- 5 противофлокенной обработки - со скониедоМн+ (10-25)°С.650-750 ° C, then cooling-anti-flocculation treatment is carried out - with mined + (10-25) ° C. ростью 0,25-0,5 С/мин.rusti 0,25-0,5 S / min. Врем  охлаждени  60 ц Врем  охлаждени  100 м. Cooling time 60 c Cooling time 100 m. 2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что охлаждение после гор чей пластической деформации ведут со скоростью б.5-15°С/мин, а после2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling after hot plastic deformation is carried out at a speed of 5-15 ° C / min, and after ростью 0,25-0,5 С/мин.rusti 0,25-0,5 S / min.