RU2265066C2 - Method of heat treatment of large-sized articles - Google Patents
Method of heat treatment of large-sized articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265066C2 RU2265066C2 RU2004102273/02A RU2004102273A RU2265066C2 RU 2265066 C2 RU2265066 C2 RU 2265066C2 RU 2004102273/02 A RU2004102273/02 A RU 2004102273/02A RU 2004102273 A RU2004102273 A RU 2004102273A RU 2265066 C2 RU2265066 C2 RU 2265066C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- cooling
- products
- product
- stage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки крупногабаритных изделий типа соединительных деталей трубопроводов или толстостенных труб большого диаметра из штрипсовых сталей.The invention relates to the field of hardening heat treatment of large-sized products such as connecting parts of pipelines or thick-walled large-diameter pipes of strip steels.
Известен способ упрочняющей термической обработки труб путем их нагрева в проходных секционных печах до заданной температуры и охлаждения диспергированной водой или водовоздушной смесью при их выходе из печи в спрейерах с последующим отпуском в проходных секционных печах при температуре 550-650°С (см. Термическое упрочнение проката. / Под ред. К.Ф.Стародубова, М., «Металлургия», 1970, с.170).A known method of hardening heat treatment of pipes by heating them in continuous sectional furnaces to a predetermined temperature and cooling with dispersed water or an air-air mixture when they exit the furnace in sprayers, followed by tempering in continuous sectional furnaces at a temperature of 550-650 ° C (see. Thermal hardening of rolled products) / Edited by K.F. Starodubov, M., Metallurgy, 1970, p. 170).
Недостатком этого способа является невозможность получения металла с требуемой бейнитной или феррито-бейнитной структурой для изделий толщиной от 25-30 мм и выше из-за ограниченной скорости охлаждения металла. Кроме того, соединительные детали трубопроводов, имеющие разнообразную форму, невозможно, подобно трубам, нагреть в секционных печах и охладить в спрейерах в проходном режиме, когда транспортировка осуществляется косовалковыми рольгангами с одновременным вращением изделий.The disadvantage of this method is the inability to obtain metal with the desired bainitic or ferritic-bainitic structure for products with a thickness of 25-30 mm and above due to the limited cooling rate of the metal. In addition, the connecting parts of pipelines, having a different shape, cannot, like pipes, be heated in sectional furnaces and cooled in sprayers in a continuous mode, when transportation is carried out by roving rolls with simultaneous rotation of the products.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранным в качестве прототипа является способ термической обработки крупногабаритных изделий, включающий нагрев изделий до аустенитного состояния, выдержку, охлаждение в баке с закалочной средой и отпуск. Охлаждение осуществляют в две стадии. На первой стадии изделие охлаждают в воде с температурой (tкип.-10°С)-tкип. или водных растворах солей с температурой (tкип.-50°С)-tкип. до приобретения поверхностью изделия температуры 180-550°С. На второй стадии осуществляют охлаждение прерывистым купанием или проводят охлаждение на воздухе (см. а.с. СССР №1576578 по кл. C 21 D 1/56, заявл. 4.05.88, опубл. 7.07.90 «Способ термической обработки крупногабаритных изделий»).The closest in technical essence, the achieved effect and selected as a prototype is a method of heat treatment of large-sized products, including heating the products to an austenitic state, aging, cooling in a tank with a quenching medium and tempering. Cooling is carried out in two stages. In the first stage, the product is cooled in water with a temperature of (t boiling. -10 ° C) -t boiling. or aqueous solutions of salts with a temperature (t boiling. -50 ° C) -t boiling. until the product surface acquires a temperature of 180-550 ° C. At the second stage, cooling is carried out by intermittent bathing or cooling in air (see USSR AS No. 1576578, class C 21 D 1/56, application. 4.05.88, publ. 7.07.90 “Method for the heat treatment of large-sized products” )
Толщина стенки крупногабаритных изделий, в частности соединительных деталей трубопроводов, меняется от 9 мм до 80 мм. Очевидно, что для получения оптимального структурного состояния металла таких изделий, а именно бейнитной или феррито-бейнитной структуры, необходимо тщательно подбирать параметры обработки в зависимости от толщины стенки изделия, марки стали, типа и температуры закалочной среды. Недостатком способа-прототипа является отсутствие надежных критериев для выбора параметров упрочняющей термообработки изделия. Это приводит к неравномерному протеканию процессов структуро- и карбидообразования и, следовательно, сложности обеспечения удовлетворительного уровня коробления торцов изделий.The wall thickness of large-sized products, in particular connecting parts of pipelines, varies from 9 mm to 80 mm. Obviously, in order to obtain the optimal structural state of the metal of such products, namely, bainitic or ferrite-bainitic structure, it is necessary to carefully select processing parameters depending on the product wall thickness, steel grade, type and temperature of the quenching medium. The disadvantage of the prototype method is the lack of reliable criteria for choosing the parameters of hardening heat treatment of the product. This leads to an uneven flow of processes of structure and carbide formation and, therefore, the difficulty of ensuring a satisfactory level of warping of the ends of the products.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение равномерности протекания процессов структуре- и карбидообразования в изделиях с различной толщиной стенки.The objective of the present invention is to ensure the uniformity of the processes of structure- and carbide formation in products with different wall thicknesses.
Техническим результатом, получаемым при реализации данного изобретения, является снижения коробления торцов изделий.The technical result obtained by the implementation of this invention is to reduce warpage of the ends of the products.
Указанная задача решается за счет того, что в известном способе термической обработки крупногабаритных изделий, включающем нагрев изделий до аустенитного состояния, выдержку, стадии охлаждения изделий и отпуск, согласно изобретению, изделия с толщиной стенки не более 30 мм охлаждают в две стадии, сначала погружением в горячую воду с температурой не менее 80°С или холодную воду с температурой не более 40°С, а на второй стадии - на воздухе, изделия с толщиной стенки более 30 мм охлаждают в три стадии, сначала погружением в горячую воду с температурой не менее 80°С или в холодную воду с температурой не более 40°С, на второй стадии - прерывистым купанием в холодной или горячей воде, а на третьей стадии - прерывистым купанием в горячей или холодной воде и/или на воздухе, при этом на первой стадии охлаждение в горячей воде ведут до температуры поверхности изделия не ниже 180°С, а в холодной воде - до температуры поверхности изделия не ниже 300°С, на второй стадии охлаждение ведут при усредненной температуре по сечению стенки изделия (Мн - 550°С), где Мн - температура начала мартенситного превращения, и продолжительности охлаждения, по крайней мере, до полного превращения аустенита в феррито-бейнитную или бейнитную структуру в соответствии с термокинетической диаграммой распада аустенита марки стали для конкретного изделия.This problem is solved due to the fact that in the known method of heat treatment of large-sized products, including heating the products to an austenitic state, aging, cooling stages of products and tempering, according to the invention, products with a wall thickness of not more than 30 mm are cooled in two stages, first by immersion in hot water with a temperature of at least 80 ° C or cold water with a temperature of not more than 40 ° C, and in the second stage in air, products with a wall thickness of more than 30 mm are cooled in three stages, first by immersion in hot water with a temperature of a swarm of at least 80 ° C or into cold water with a temperature of not more than 40 ° C, in the second stage - intermittent bathing in cold or hot water, and in the third stage - intermittent bathing in hot or cold water and / or air, in the first stage, cooling in hot water is carried out to a surface temperature of the product of at least 180 ° C, and in cold water - to a surface temperature of the product of at least 300 ° C, in the second stage, cooling is carried out at an average temperature over the cross section of the product wall (M n - 550 ° C), where M n - transformed martensite start temperature tions and cooling duration, at least until complete transformation of austenite to ferrite-bainite or bainitic structure according to thermokinetic diagram decay austenite steel grade for a particular product.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical information have shown that the claimed method is unknown and does not follow explicitly from the studied prior art, i.e. meets the criteria of novelty and inventive step.
Способ может быть осуществлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован при проведении термообработки металлоизделий, т.е. является промышленно применимым.The method can be carried out at any enterprise specializing in this industry, because this requires well-known materials and standard equipment, and is widely used in the heat treatment of metal products, i.e. is industrially applicable.
Для получения большого количества частиц вторичной фазы (карбидов, карбонитритов), равномерно распределенных в матрице, необходимо ускоренно охлаждать изделие из однородного аустенитного состояния со скоростью, достаточной для предотвращения выделения растворенных атомов внедрения (углерода и азота) из твердого раствора. При этом важную роль в создании пересыщенного твердого раствора, в котором подавлен процесс выделения углерода и азота на стадии охлаждения, играет температура конца ускоренного охлаждения. Это связано с тем, что указанные элементы даже при пониженных температурах металла имеют значительную диффузионную способность. Экспериментально установлено, что заявляемые оптимально подобранные температурные интервалы и тип закалочной среды позволяют для каждого диапазона толщины стенки изделия получить феррито-бейнитную или бейнитную структуру металла за счет обеспечения равномерного протекания процессов структуро- и карбидообразования. Это обеспечивает снижение коробления торцов изделий.To obtain a large number of particles of the secondary phase (carbides, carbonitrites) uniformly distributed in the matrix, it is necessary to rapidly cool the product from a uniform austenitic state at a rate sufficient to prevent the release of dissolved interstitial atoms (carbon and nitrogen) from the solid solution. In this case, the temperature of the end of accelerated cooling plays an important role in creating a supersaturated solid solution in which the process of carbon and nitrogen evolution is suppressed. This is due to the fact that these elements, even at low metal temperatures, have significant diffusion ability. It was experimentally established that the claimed optimally selected temperature ranges and the type of quenching medium make it possible to obtain a ferrite-bainitic or bainitic metal structure for each range of wall thickness of the product due to the uniform occurrence of structural and carbide formation processes. This provides a reduction in warpage of the ends of the products.
При подборе оптимальных параметров обработки учитывалась как температура поверхности изделия, так и усредненная температура по сечению стенки изделия, т.е. температура, приобретаемая стенкой в результате отогрева на воздухе (за счет более нагретых глубинных слоев) после окунания в закалочную среду.When selecting the optimal processing parameters, both the surface temperature of the product and the average temperature over the cross section of the product wall were taken into account, i.e. the temperature acquired by the wall as a result of heating in air (due to warmer deep layers) after dipping into the quenching medium.
Предлагаемый способ термической обработки крупногабаритных изделий был опробован в промышленных условиях при упрочнении соединительных деталей трубопроводов, а именно штампосварных тройников диаметром 530 мм и 1020 мм, изготовленных из стали 10Г2ФБЮ. В идентичных условиях был опробован способ-прототип.The proposed method of heat treatment of large-sized products was tested under industrial conditions when hardening the connecting parts of pipelines, namely die-welded tees with a diameter of 530 mm and 1020 mm, made of steel 10G2FBYu. In identical conditions, the prototype method was tested.
Термообрабатываемые изделия нагревали в печи до 950-980°С, выдерживали при этой температуре и затем осуществляли охлаждение. Характеристики охлаждения и полученные свойства металла представлены в таблице 1.The heat-treated products were heated in an oven to 950–980 ° C, held at this temperature, and then cooled. The cooling characteristics and the obtained metal properties are presented in table 1.
Измерения для определения степени коробления тройника были проведены после различных режимов (характеристики режимов приведены в таблице 1) обработки. Результаты измерения для определения степени коробления изделий по заявленному способу и способу-прототипу приведены в таблице 2.Measurements to determine the degree of warpage of the tee were carried out after various modes (characteristics of the modes are given in table 1) processing. The measurement results to determine the degree of warpage of the products according to the claimed method and the prototype method are shown in table 2.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by drawings, in which:
Фиг.1 Вид спереди (со стороны торца) на соединительную деталь трубопровода - тройник /на этой фигуре показано положение мест измерения диаметра торца тройника/.Figure 1 Front view (from the side of the end) on the connecting piece of the pipeline - a tee / this figure shows the position of the measuring points of the diameter of the end of the tee /.
Фиг.2 Кривые охлаждения по предлагаемому способу:Figure 2 Cooling curves of the proposed method:
пунктирная линия - охлаждение по режиму 3 (характеристика режима приведена таблице 1) для штампосварного тройника диаметром 530 мм с толщиной стенки 26 мм из стали марки 10Г2ФБЮdashed line - cooling according to mode 3 (the characteristic of the mode is given in table 1) for a die-welded tee with a diameter of 530 mm and a wall thickness of 26 mm from steel grade 10G2FBY
сплошная линия - охлаждение по режиму 6 (характеристика режима приведена в таблице 1) для штампосварного тройника диаметром 1020 мм с толщиной стенки 40 мм из стали марки 10Г2ФБЮ.solid line - cooling according to mode 6 (the characteristic of the mode is given in table 1) for a die-welded tee with a diameter of 1020 mm and a wall thickness of 40 mm from steel grade 10G2FBYu.
Анализ данных, приведенных в таблицах, показывает, что предлагаемый способ позволяет снизить коробление торцов изделий.Analysis of the data given in the tables shows that the proposed method allows to reduce warpage of the ends of the products.
Кроме этого, предлагаемый способ обеспечивает достижение высокого уровня механических свойств изделия и повышает устойчивость металла к разупрочнению при последующих нагревах (например, при отпуске и сварке).In addition, the proposed method ensures the achievement of a high level of mechanical properties of the product and increases the resistance of the metal to softening during subsequent heating (for example, during tempering and welding).
one
Купание в воде с температурой 96°С до достижения изделием, поднятым на воздух, температуры 500°С
Охлаждение на воздухеCooling in water with a temperature of 96 ° C to a surface temperature of the product of 150 ° C
Bathing in water with a temperature of 96 ° C until the product raised to air reaches a temperature of 500 ° C
Air cooling
26
26
610
610
706
706
17
17
0,35
0.35
40
40
490
490
640
640
19
nineteen
0,5
0.5
Охлаждение на воздухе с усреднением температуры по сечению стенки до 430°С и выдержкой в течение 80 с. до полного превращения аустенита в бейнит согласно термокинетической диаграмеCooling in hot water with a temperature of 80 ° C to a surface temperature of the product 180 ° C
Air cooling with temperature averaging over the wall section up to 430 ° С and holding for 80 s. until austenite is completely converted to bainite according to the thermokinetic diagram
Купание (3,5 мин в воде, 1,0 мин на воздухе) в горячей воде с температурой 80°С при усредненной температуре по сечению стенки 550°С в течение 80 с до полного превращения аустенита в бейнит согласно термокинетической диаграмме
Охлаждение на воздухеCooling in hot water with a temperature of 80 ° C to a surface temperature of the product 180 ° C
Bathing (3.5 min in water, 1.0 min in air) in hot water with a temperature of 80 ° C at an average temperature over the wall section of 550 ° C for 80 s until the austenite is completely converted to bainite according to the thermokinetic diagram
Air cooling
40
500
620
25
1,2
5
Охлаждение на воздухе с усреднением температуры металла по сечению до 450°С и выдержкой в течение 80 с для полного превращения аутенита в бейнит согласно термокинетической диаграммеCooling in cold water with a temperature of 30 ° C to a surface temperature of the
Cooling in air with averaging the temperature of the metal over the cross section up to 450 ° C and holding for 80 s for the complete conversion of authenite to bainite according to the thermokinetic diagram
26
620
760
twenty
0.5
6
Купание (1,5 мин в воде, 0,5 мин на воздухе) в холодной воде с температурой 30°С при усредненной температуре по сечению стенки 550°С в течение 80 с
Охлаждение купанием (1 мин в воде, 0,5 мин на воздухе) в холодной воде с температурой 30°С при усредненной температуре по сечению стенки 300°С и дальнейшее охлаждение на воздухеCooling in cold water with a temperature of 30 ° C to a surface temperature of the
Bathing (1.5 min in water, 0.5 min in air) in cold water with a temperature of 30 ° C at an average temperature over the wall section of 550 ° C for 80 s
Cooling by bathing (1 min in water, 0.5 min in air) in cold water with a temperature of 30 ° C at an average temperature over the wall section of 300 ° C and further cooling in air
40
540
670
23
(числитель - для толщины стенки 26 мм, знаменатель - для толщины стенки 40 мм)Production + calibration of the ends, i.e. the initial state
(numerator - for wall thickness 26 mm, denominator - for wall thickness 40 mm)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102273/02A RU2265066C2 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method of heat treatment of large-sized articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102273/02A RU2265066C2 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method of heat treatment of large-sized articles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004102273A RU2004102273A (en) | 2005-07-10 |
RU2265066C2 true RU2265066C2 (en) | 2005-11-27 |
Family
ID=35837726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004102273/02A RU2265066C2 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method of heat treatment of large-sized articles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2265066C2 (en) |
-
2004
- 2004-01-26 RU RU2004102273/02A patent/RU2265066C2/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004102273A (en) | 2005-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Totten et al. | Quenchants and Quenching Technology | |
CN107109575B (en) | Plating, processability and the excellent high-strength steel sheet and its manufacturing method of delayed fracture resistance characteristics | |
US20090266449A1 (en) | Method of carburizing and quenching a steel member | |
KR100988845B1 (en) | Method for the production of abnormal sheet steel | |
FI68863B (en) | FOERFARANDE FOER VAERMEBEHANDLING AV ETT STAOLARBETSSTYCKE | |
CN113151735A (en) | High strength steel exhibiting good ductility and method for manufacturing the same by quenching and distribution treatment through a galvanizing bath | |
KR100221789B1 (en) | Method of continuous annealing of cold rolled steel plate and equipment thereof | |
JP7258619B2 (en) | Steel plate continuous annealing equipment and method for manufacturing annealed steel plate | |
RU2265066C2 (en) | Method of heat treatment of large-sized articles | |
KR102283930B1 (en) | Method for manufacturing thermally treated steel sheet | |
US20240218475A1 (en) | Method for manufacturing a high strength steel plate and high strength steel plate | |
ILCA et al. | Improving the manufacturing technology of structural steels | |
AU2012285581A1 (en) | Method for cooling metal parts having undergone a nitriding/nitrocarburising treatment in a molten salt bath, unit for implementing said method and the treated metal parts | |
RU2277593C1 (en) | Large-size article heat treatment process | |
JPH0737645B2 (en) | Decarburization suppression method for high carbon chrome bearing steel | |
Yoshie et al. | New Wire Rods Produced by Inline Heat Treatment | |
RU2256705C1 (en) | Method of thermal treatment of items | |
CN110079652A (en) | Method for manufacturing steel member | |
JPH05112809A (en) | Production of ultrahigh strength steel | |
RU2816975C1 (en) | Method of heat treatment of articles made from steel with carbon content of 0,4-1,5% | |
RU2304625C2 (en) | Method of the thermal treatment of the connecting elements of the pipelines made out of the low-alloy steel | |
RU2204615C2 (en) | Method for thermal treatment of steel constructions with stress concentrators | |
Kwiaton et al. | Comparison of numerical simulation and experiment for the microstructure development of a cold-rolled multiphase steel during annealing | |
RU2010868C1 (en) | Method of thermal treatment of the articles | |
Zhang et al. | The influence of temperature on the Austenite grain size and microstructure of 4140 steel |