Pereosnastka.ru

Широкое применение в последнее время в различных странах получил способ термической обработки высокопрочных стальных листов в специализированных агрегатах непрерывного действия. Эти агрегаты включают в себя механизированные и автоматизированные нагревательные печи для закалки и отпуска листов, средства ускоренного охлаждения — закалочные прессы или машины, конвейеры и тележки для транспортирования листов, правильные машины и другое вспомогательное оборудование.

Особенно эффективна термическая обрабока для низколегированных сталей. В Японии термическому упрочнению подвергают всю низколегированную толстолистовую сталь. Это объясняется тем, что низколегированные стали примерно в 2,5 раза дороже углеродистых, поэтому их применение становится экономически выгодным только при полном использовании их повышенных механических свойств.

Нагревательные печи для листов выполняют с роликовым подом. Печные ролики изготавливают диаметром 350—400 и шагом 400—600 мм из хромоникелевых сталей. Стоимость роликового пода достигает 25—30% стоимости всей печи, поэтому прочности и стойкости роликов придается особое значение. В печах при температуре более 1000 °С применяют ролики с водоохлаждаемым валом, а при температуре более 1200 °С — с водоохлаждаемой бочкой. Привод роликов — индивидуальный или групповой — осуществляется от электродвигателей постоянного тока, скорость вращения которых можно регулировать в широких пределах (20 : 1).

Внутреннюю ширину рабочего пространства печи принимают на 300— 600 мм больше ширины нагреваемого листа, высоту – от поверхности металла до пода — равной 900—1200 мм. Длину печи рассчитывают, исходя из продолжительности нагрева стальных изделий, которую принимают в пределах 1,0—1,4 мм толщины листа. Тепловая мощность большинства печей в расчете на 1 м2 габаритного пода при температуре нагрева до 900 °С обычно составляет 200-250 Дж/с и при температуре более 900 °С — до 250—300 Дж/с. Производительность нагревательных печей с роликовым подом находится в пределах 10—30 т/ч и более.

В закалочных прессах осуществляют закалку листов по заданному режиму с минимальным короблением. Для этого прессы должны обеспечивать необходимое давление на лист, зажатый между стационарной и верхней подвижней рамами (плитами) с помощью гидравлических цилиндров. Это давление на существующих прессах находится в пределах 50—500 кН на 1 м2 поверхности листа. Вода, подаваемая через бызгала на лист, должна равномерно распределяться по всей поверхности листа, чтобы исключить его коробление. Однако расход воды также колеблется в больших пределах и составляет 1500—6500 м3/ч.

После термической обработки-закалки с отпуском временное сопротивление этих сталей достигает 800-1200 Па.

В СССР для термической обработки толстых листов на некоторых металлургических заводах были введены в строй автоматизированные агрегаты, в том числе на Коммунарском, Орско-Халиловском и Черепо-вецком заводах, которые предназначены для осуществления процессов нормализации и закалки с отпуском листов, прокатываемых на толстолистовых станах 2800 и 2800/1700.

Закалочные прессы, установленные непосредственно за Нагревательными печами, рассчитаны на закалку толстых листов при расходе воды 1600 м3 /ч, подаваемой под давлением 300—400 кПа и усилии зажатия листа между плитами до 1300 кН. Вода подается на лист из брызгал диаметром 5 мм. Между рамами пресса установлен рольганг для транспортирования листов с роликами диаметром 170 и шагом 350 мм и безредукторным приводом. Скорость транспортирования листов через агрегат составляет 0,6 м/с. При пуске используют пакетный способ нагрева листов; это позволяет значительно повысить пропускную способность печей, так как основная доля времени пребывания листов в печи при отпуске приходится на выдержку, которая при таком способе нагрева практически не изменяется.

Рис. 1. Закалочный пресс агрегата термической обработки толстых листов стана 2800:
1 — прижимы с брызгалами; 2 — рольганг; 3 — механизм подъема нижней рамы; 4 — подвижная рама; 5 — неподвижная рама; 6 — коллекторы подвода воды к брызгалам; 7 — трубы для подвода воды

На одном из металлургических заводов США введен в эксплуатацию непрерывный агрегат для термической обработки толстых листов толщиной до 100, шириной до 3810 и длиной до 1500 мм из углеродистых и легированных сталей. Этот агрегат включает закалочную машину новой конструкции с двумя рядами роликов, между которыми лист в процессе закалки в отличие от обычных закалочных процессов совершает возврат-но-поступательное движение и подвергается охлаждению водой под более высоким давлением. Это позволяет исключить образование незакаленных участков в местах контакта роликов машины с термически обрабатываемым листом.

Закалочная машина этого агрегата представляет собой роликовое устройство. Нижний ряд роликов установлен на постоянном уровне. Положение в пространстве верхнего ряда роликов регулируется в зависимости от толщины закаливаемого листа. Первые две пары роликов большого диаметра предназначены для правки нагретого примерно до 1000°С листа, поступающего к машине из печи рольгангу. При дальнейшем перемещении лист попадает в первую зону охлаждения, где на него сверху и снизу из распылительных форсунок подают воду под высоким давлением (до 87,5 МПа) в количестве 3600м3/ч, т.е. вдвое больше, чем в закалочных прессах.

Рис. 10. Схема роликовой машины для закалки толстых листов:
I — зона охлаждения высокого давления; II — зона охлаждения низкого давления; 1 — ролики рольганга; 2 — ролики правильного устройства; 3 — станина; 4 — душирую-щие устройства; 5— ролики-закалочной машины

Применение рассмотренной роликовой закалочной машины наиболее эффективно для термической обработки толстых листов, так как для углеродистых и низколегированных сталей с низкой прокаливаемостью обеспечивается получение максимальных прочностных свойств за счет сокращения времени между нагревом и закалкой и уменьшения количества окалины под действием воды высокого давления, что также повышает эффективность закалки. Кроме того, данный способ закалки позволяет создать условия для получения толстолистового проката, характеризуемого равномерными механическими свойствами.

После закалки осуществляют средний отпуск листов в печи с роликовым подом при 420°С, который обеспечивает временное сопротивление для низколегированных сталей более 800 Па.

Агрегаты и линии термомеханической обработки проката в потоке станов

Из известных в настоящее время способов упрочнения прока-та термомеханическую обработку следует считать одним из наиболее перспективных. Подобно тому, как освоение процесса непрерывной Разливки стали явилось своеобразной технической революцией в области сталеплавильного производства, термомеханическую обработку можно считать такой же революцией в области металловедения. Оба эти процесса оказывают все возрастающее влияние на прокатное производство.

Рис. 3. Линия упрочнения арматурной стали в потоке непрерывного мелкосортного стана 250 Криворожского металлургического завода:
1 — чистовые группы рабочих клетей; 2 — устройства предварительного охлаждения; 3 — ножницы; 4 – переводные стрелки; 5 — секции упрочнения проката; 6 — отсекающие форсунки; 7 — насосная станция; 8 — холодильник

Параметрами, характеризующими процесс термомеханической обработки, являются температура и степень деформции аустенита перед закалкой и время паузы между деформацией и закалкой. В основе метода термомеханической обработки лежит использование структуры мартенсита.

На Криворожском металлургическом заводе построена двухниточная линия, совмещенная с непрерывным мелкосортным станом 250-1, и предназначена для упрочнения круглых профилей и арматурной стали диаметром 10—14 мм при скорости около 13 м/с в двух линиях охлаждения. Каждый ряд линии охлаждения состоит из 14 секций-труб, в которые подают водо-воздушную смесь при определенном соотношении воды и воздуха. Давление воды, подаваемой в форсунки, достигает 2,2 МПа, а расход воды 10-14 м3 на 1 т упрочненного проката. При скорости движения водо-воздушной смеси в трубах, в 1,5—2 раза превышающей скорость движения прокатываемого металла, обеспечиваются гидротранспортирование проката в трубах и интенсивное охлаждение с температуры конца йрокатки 1040-1080 до 250-400°С за несколько секунд. Свежая вода подается в каждую секцию, а затем принудительно удаляется из нее вместе с паром. Общая длина охлаждающих секций линии составляет 34 м. На данной линии получают термически упрочненную арматурную сталь по заказам потребителей в соответствии с требованиями ГОСТ 10884-71. Арматурные стержни диаметром 10 мм из стали 20ГС после упрочнения характеризуются следующими механическими свойствами: ав = 1150-1350 Па; Од 2 = Ю00-1100 Па.

Развитие отечественных агрегатов и линий термомеханической обработки проката должно быть направлено по пути:
— расширения производства упрочненного сортового проката, в том числе рельсов и фасонных профилей в линиях, используемых тепло прокатного нагрева и средства ускоренного охлаждения, устанавливаемые в потоке станов;
— освоения процессов и отработки конструкций, линий и агрегатов термомеханической обработки толстых листов и круглого сортового проката, созданных в 70-х годах применительно к действующим станам;
— разработки и внедрения новых станов для термомеханической обработки листов с ипользованием роликовых закалочных машин, устанавливаемых как непосредственно после рабочих клетей, так и после нагревательных печей на участках отделки;
— разработки и внедрения новых станов для термомеханической обработки ленты и других изделий сверхвысокой прочности с использованием камер со щелочными или другими средствами для резкого переохлаждения проката.

Читать далее:

Эксплуатационная надежность оборудования

• Станы для прокатки фасонных профилей высокой точности
• Станы для прокатки круглых периодических профилей
• Профилегибочные станы
• Станы для прокатки шаров
• Кольцепрокатный стан