Способ изготовления проката

(51)21 1/02, 8/06 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод Белорусский национальный технический университет Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Андрианов Николай ВикторовичЛуценко Владислав АнатольевичПарусов Владимир ВасильевичТищенко Владимир АндреевичМаточкин Виктор АркадьевичБондаренко Александр НиколаевичЖучков Сергей МихайловичТимошпольский Владимир ИсааковичЭндерс Владимир ВладимировичСтеблов Анвер БорисовичМандель Николай ЛьвовичКириленко Олег Михайлович(73) Патентообладатели Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод Белорусский национальный технический университет Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Способ изготовления проката, включающий горячую прокатку, выдержку, охлаждение водой, охлаждение на воздухе до температуры ниже точки аустенитно-перлитного превращения 1 на 100-200 С со скоростью (35)/2 С/с, где- диаметр проката в см, и последующее охлаждение, отличающийся тем, что выдержку осуществляют в течение 0,15 с, охлаждение водой осуществляют до температуры 850 С, а после охлаждения до температуры ниже точки 1 на 100-200 С осуществляют охлаждение в течение (3050)2 секунд со скоростью (520)2 С/с. Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке проката, и может быть использовано при изготовлении путем горячей прокатки и термической обработки с прокатного нагрева углеродистой катанки для стальных канатов и металлокорда. Известны способы изготовления проката, включающие горячую прокатку, выдержку,охлаждение водой и на воздухе 1, 2. Недостатком указанных способов является высокий разброс механических свойств по длине витка катанки. В качестве прототипа принят способ изготовления проката, включающий горячую прокатку, выдержку, охлаждение водой, а охлаждение на воздухе производят со скоро 8206 1 2006.06.30 стью, определяемой из выражения(35)/2, до температур ниже точки аустенитноперлитного превращения 1 на 100-200 С, где- скорость охлаждения, С/с- диаметр проката, см, и последующее охлаждение 3. Недостаток прототипа состоит в получаемой неравномерности механических свойств по длине витка и мотка катанки, что повышает расходный коэффициент при изготовлении проволоки и канатов. Задача изобретения - повышение равномерности механических свойств по длине витка и мотка катанки. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в том,что получаем равномерную мелкодисперсную перлитную структуру без бейнито-мартенситных участков, которая при прочих равных условиях обеспечивает определенные стабильные механические свойства по длине витка и мотка катанки. Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления проката, включающем горячую прокатку, выдержку, охлаждение водой, охлаждение на воздухе до температур ниже точки аустенитно-перлитного превращения 1 на 100-200 С со скоростью(35)/2,где- диаметр проката в см, и последующее охлаждение, согласно изобретению, выдержку осуществляют в течение 0,15 с, охлаждение водой осуществляют до температуры 850 С, а после охлаждения до температуры ниже точки 1 на 100-200 С осуществляют охлаждение в течение (3050)2 секунд со скоростью(520)2,где- скорость охлаждения, С/с- диаметр проката, см. Заявленное решение отличается от прототипа тем, что последующее охлаждение катанки осуществляют со скоростью, определяемой из выражения(5 20)2, С/с, в течение времени(3050)2, с. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизны. Сравнение заявляемого способа с известными техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, простое суммирование которых бы привело к решаемой изобретением задаче, следовательно, имеет место соответствие критерию изобретательский уровень. Заявляемый способ изготовления проката включает горячую прокатку, выдержку, охлаждение водой, охлаждение на воздухе со скоростью, определяемой из выражения(35)/2, до температур ниже точки аустенитно-перлитного превращения 1 на 100-200 С, последующее охлаждение со скоростью, определяемой из выражения(520)2,где- скорость охлаждения, С/с- диаметр проката, см,а время, в течение которого осуществляют последующее охлаждение, определяют из выражения(3050)2,где- время, с- диаметр проката, см. Сущность заявляемого способа состоит в следующем. При переохлаждении аустенита ниже 1 последний претерпевает превращение, так как оказывается в метастабильном состоянии. Размеры перлитных зерен и дисперсность (толщина) пластин феррита и цементита зависят от степени переохлаждения аустенита 4. При небольших переохлаждениях число центров кристаллизации сравнительно мало, перлитные зерна получаются крупными, межпластиночное расстояние большим. С увеличением переохлаждения аустенита число центров кристаллизации перлитных зерен резко увеличивается, а скорость роста замедляется, размеры перлитных зерен и межпластиночное расстояние уменьшаются, а прочность повышается. В результате охлаждения со скоростью(520)2 в течение(3050)2 получаем равномерную мелкодисперсную перлитную структуру по сечению. Такая структура 2 8206 1 2006.06.30 при прочих равных условиях обеспечивает повышение равномерности механических свойств по длине витка и мотка катанки. Выражения(520)2 и(3050)2 получены эмпирическим путем в результате статистической обработки зависимости качественных характеристик проката от скорости и времени охлаждения температур ниже 1 на 100-200 С, выраженного через квадрат диаметров проката. Охлаждение со скоростью более 202 приводит к получению участков бейнитомартенситной структуры, что обусловливает снижение технологической пластичности. Охлаждение со скоростью менее 5 2 нецелесообразно, т.к. это приводит к повышению эксплуатационных затрат на теплоизоляцию. Охлаждение в течение времени менее 302 не приводит к гарантированному получению необходимой структуры и свойств охлаждение в течение более 502 нецелесообразно, т.к. аустенит претерпевает за указанный временной интервал практически полное превращение, и дальнейшее охлаждение приводит лишь к неоправданному увеличению длины транспортера и эксплуатационных расходов. Таким образом, обработка проката по предлагаемому способу способствует образованию в углеродистой катанке равномерной мелкодисперсной микроструктуры перлита,обеспечивающей получение равномерных прочностных свойств по длине витка и мотка катанки. Пример конкретного выполнения способа В потоке проволочного стана 150 Республиканского унитарного предприятия Белорусский металлургический завод при скорости прокатки 80 м/с изготовляли партию катанки диаметром 5,5 мм (0,55 см) из стали 80 (0,84 С) для металлокорда. Катанку изготовляли следующим образом горячая прокатка при температуре 1000 С,выдержка 0,15 с, водяное охлаждение до температуры 850 С, далее воздушное охлаждение со скоростью 10 С/с до температуры 620 С с последующим охлаждением со скоростью 7,865 6,05 и 1,5125 С/с (соответствует 262 20,02 и 5,02) в течение 15,125 9,075 и 6,05 с (соответствует 502 302 и 202) разложенных витков на движущемся транспортере. Скорость охлаждения регулировали количеством работающих вентиляторов и положением термоизолирующих крышек. Результаты испытаний приведены в таблице. РеМикроструктура Разбег преде- Номера Положение жим Скорость Время ла прочности работатермоизолиобраБейнитоохлажде- охлаждепо длине вит- ющих Перлит,рующих ботки мартенситния, С/с ния, с ка и мотка, вентилябалл -крышек проная 2 Н/мм торов ката 7,865 15,125 1 б. - 501050-12201-10 Все открыты 1 Есть 2 б. - 407,865 6,05 1 б. - 501060-12201-10 Все открыты 2 Есть 2 б. - 403 6,05 15,125 1 б. - 80 Нет 1120-12201-7 Все открыты 4 6,05 9,075 1 б. - 80 Нет 1110-12101-7 Все открыты 6,05 6,05 1 б. - 501070-12201-7 Все открыты 5 Есть 2 б. - 409-10 6 1,5125 9,075 1 б. - 85 Нет 1120-12001-7 Закр.17-22 Ост. - откр. 1,5125 6,05 1 б. - 601080-12201-7 Закр.17-22 7 Есть 2 б. - 3010 Ост. - откр. Требования 1 б. - не Не допуска 1090-1220 ЗТУ 840-03-97 менее 50 ется 8206 1 2006.06.30 Из приведенных в таблице данных следует, что при изготовлении катанки по режимам 1, 2, 5 и 7 разброс прочностных характеристик составляет 140-180 Н/мм 2, а значения предела прочности и микроструктура не соответствуют требованиям нормативнотехнической документации. При обработке проката по режимам 3, 4 и 6 предел прочности соответствует требованиям ЗТУ 840-03-97, а разброс составляет 80-100 Н/мм 2. Охлаждение со скоростью ниже 1,5125 С/с, например 1,0 С/с, нецелесообразно, так как требования по прочностным свойствам достигнуты, однако увеличатся эксплуатационные затраты на охлаждение катанки на транспортере. Охлаждение в течение времени более 15,125 с, например 17 с, также нецелесообразно, так как это приводит лишь к неоправданному увеличению длины теплоизолирующего участка транспортера. Таким образом, использование заявляемого способа позволяет повысить стабильность прочностных свойств по длине витка и мотка катанки и, следовательно, решить поставленную задачу, а также получить заявляемый технический результат. Источники информации 1. Патент 436 от 30.03.95 г. Способ изготовления проката. Республики Беларусь // Афцыйны бюлетэнь. Изобретения. Полезные модели. Промышленные образцы. - 1995.1(4). - С. 39. 2. Патент 828 от 15.08.95 г. Способ изготовления проката. Республики Беларусь // Афцыйны бюлетэнь. Изобретения. Полезные модели. Промышленные образцы. - 1995.3(6). - С. 133. 3. Заявка на изобретениеа 20010835 от 09.10.2001. Способ изготовления проката. Республика Беларусь. МПК С 21 1/02,21 8/06 (прототип). 4. Оптимизация структуры углеродистой катанки при двухстадийном охлаждении / В.В. Парусов, В.А. Луценко, В.А. Тищенко и др. // Сталь. - 2003. -4. - С. 62-64. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4