Способ термической обработки холоднокатаной стальной ленты

 

Изобретение относится к термической обработке холоднокатаной стальной ленты. Целью изобретения является повышение производительности процесса отжига холоднокатаной стальной ленты. Рулоны ленты из стали 60 наматывают на оснастку, создавая между витками расстояние L = 5-20 мм, а между рулонами расстояние H, которое выбирается согласно зависимости: H = KH (D-D/2L -3), где H - высота рулонов, мм

D и D - диаметры наибольшего и наименьшего витков, мм

L - расстояние между витками, мм

K = 0,4-0,7 - эмпирический коэффициент. Оснастку с рулонами загружают в разогретую до 750-850°С камеру и производят вакуумирование. После разогрева садки до требуемой температуры 750-850°С в камеру подают углекислый газ и/или воду до давления 10-50 кПа и через каждые 1-10 мин камеру откачивают до давления, равного 30-70% от исходного, и снова подают углекислый газ и/или воду до давления 10-50 кПа. Время процесса определяется требуемой глубиной обезуглероженного слоя. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4329109/23-02 (22) 16.11.87 (46) 23.02.90. Бюл. N - 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (72) В.В.Борисенко, Г.И.Данц, В.К.Колобанов„ В.С.Крылов, Б.И.Орлов, А.А.Стадников, С.В.Чернов

В.Б.Щилков (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

N2 461144, кл. С 21 D 9/52, С 21 D 1/78, 1.975.

Авторское свидетельство СССР

11с 954452, кл. С 21 D 8/12, 1982. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛЬНОЙ ЛЕНТЫ (57) Изобретение относится к термической обработке холоднокатаной стальной ленты. Целью изобретения является повышение производительности процесса отжига холоднокатаной стальИзобретение относится к области термической обработки холоднокатаной стальной ленты, например предназначенной для изготовления резаков, применяющихся в кожевенной и обувной промьппленности.

Цель изобретения — повьппение производительности обезуглероживающего отжига холоднокатаной стальной ленты — достигается тем, что в способе термической обработки холоднокатаной

ЯО 154462п А1

2 ной ленты„Рулоны ленты из стали 60 наматывают на оснастку, создавая между витками расстояние 1 = 5-20 мм, а между рулонами расстояние h, которое выбирается согласно зависимости:

D-d

11 =KH(— — -3), где Н вЂ” высота руло21 нов, мм; D u d — диаметры наибольшего и наименьшего витков, мм, 1 расстояние между витками, мм; К =0,40,7 — эмпирический коэффициент. Оснастку с рулонами загружают в разоо гретую до 750-850 С камеру и производят вакуумирование. После разогрева садки до требуемой температуры

750-850 С в камеру подают углекислый газ и/или воду до давления 10-50 кПа и через каждые 1-10 мин камеру откачивают до давления, равного 30-70% от исходного, и снова подают углекислый газ и/или воду до давления 1050 кПа. Время процесса определяется требуемой глубиной обеэуглерожен,го слоя.. 1 э.п. ф-лы, 3 табл. стальной ленты, включающем загрузку рулонов ленты в вакуумную камеру, вакуумирование, нагрев, циклическую подачу и откачку обеэуглероживающей атмосферы, согласно изобретению подачу обезуглероживающей атмосферы производят путем напуска углекислого

rasa и/или воды до давления 10-50 кПа, откачку производят до давления, равного 30-70% от исходного, через каждые 1 — 10 мин, при этом рулоны ус820

Ге+ СО, = Fe0+ СО

/7 и/или

20 (с), + со 2со

Pñî

К р (с), со% (2) (3) 50

3 1544 г танавливают на расстоянии, которое выбирается согласно зависимости

D - d

h KH(— — -"3)

21 (1) где Н - высота рулонов, мм;

Э и Й вЂ” диаметры наибольшего и наименьшего витков рулонов, мм1

1 — расстояние между витками,мм;

К = 0,4-0,7 — эмпирический безразмерный коэффициент.

Повышение производительности процесса достигается за. счет увеличения давления, сокращения времени между последовательными сменами атмосферы, применения в качестве обеэуглероживающих газов сильных окислителей СО и Н О, обеспечивающих ускорение диффузионного процесса за счет повышения градиента концентрации углерода в ферритном слое, и сокращения времени нагрева садки вследствие прямого нагрева витков ленты излучением, которыи обеспечивается расположением рулонов ленты на расстоянии, которое определяется из зависимости (1).

Давление обезуглероживающей атмосферы 10-50 кПа и откачка до давления, равного 30-70Х от исходного, че- 30 рез каждые 1-10 мин установлены экспериментально и обеспечивают получение наибольшей скорости роста обезуглероживающего слоя.

Способ подачи обезуглероживающей атмосферы выбран в соответствии со

35 следующими представлениями о процессе обезуглероживания. При образовании ферритного слоя на поверхности ленты обезуглероживание ленты проие40 ходит по реакциям и/или (с) + н о = со + и„

1 Я. 2=

Р аРН

Р н о (С) р где (С),„ — концентрация углерода в феррите на поверхности

cK,,К < — константы равновесия реакций;

Р ср Рсоа парциалыпе давления, Рнр РЧ кПа, Из анализа этой реакции следует

9 что чем меньше отношения P /P со со и Р Р, /P u тем меньше концентрация углерода в феррите, равновесном с атмосферой, и чем ниже давление в системе, тем выше выход реакций. При данной температуре концентрация углерода в феррите на границе с аустенитом является постоянной величиной. Чем меньше отношения Р /Р со сод

РСОPн, PН О тем больше градиент концентраций углерода в феррите, следствием чего должно быть ускорение диффузионного отвода углерода из аустенита через Феррит. При наличии в системе СО и/или Н О возможно окисление железа по реакции

Fe + Н О = Рео + Н (5)

Как показывает термодинамический расчет, при температурах 750-850 С окисление железа не происходит при соотношении

Pco/Pco = 1 8 и/или P> /P

2 н о

Из приведенных соображений следует„ что для ускорения процесса обезуглеражиьания необходимо периодически производить смену обезуглероживающей атмосферы, которая обогащается С0 и/или Н<, а для предотвращения окисления необходимо иметь и обеэуглероживающей атмосфере некоторое количество этих газов, что в предложенном способе достигается частичной сменой атмосферы.

Диапазон давления обезуглероживающей атмосферы 10-50 кПа обусловлен следующими причинами.

При давлении ниже 10 кПа происходит замедление роста обезуглероженноного слоя, что обусловлено загрязнением атмосферы газами СО и/или Н, образующимися при обезуглероживании по реакциям (2), (3), и уменьшением массы напускаемого газа. При давлении выше 50 кПа появляется значительный слой окалины. Влияние давления на глубину обеэуглероживающего слоя приведено в табл.! (обезуглеро живание при 800 С 1 ч, смена атмосфео ры каждые 2 мин).

Диапазон остаточного давления рав" е ный 30-70Х от исходного давления J обусловлен следующими причинами.

П ри остаточном давлении менее,чем

307. . от исходного, появляется окали1 544 820 6 жерки и загрузки-выгрузки, Оснастку с рулонамн загружали в разогретую до

800 C камеру, произвели вакуумирование до 10 Па и включили нагрев. Че5 рез 20 мин после загрузки садки в камеру подали углекислый газ до давления 20 кПа. Через каждые 5 мпн проводили откачку камеры до 10 кПа и снова вводили углекислый газ до давления

20 кПа. 8а время обезуЪ"лероживания (60 мин) на поверхности,пенты получен ферритный слой толщиной 0,11 мм.

Влияние параметров способа на производительность обезуглероживающего от" жиг; (T=P00 C) приведено в табл.3.

По сравнению с известным предложенный zI0coC позволяет повысить производительность обезуглерожпвания за счет ускорения диффузионного процесса, 50 на. При остаточном давлении более, чем 707. от исходного, происходит замедление роста обезуглероженного слоя, что связано с обогащением ат мосферы СО и/или Н

Диапазон интервала времени между последовательными сменами атмосферы

1-10 мин обусловлен следующими причинами.

При уменьшении интервала ниже

1 мин появляется окалина, что объяс няется избытком окислительных газов

СО и/или Н О и недостатком образующихся прй обезуглероживании СО и/или Н . При увеличении интервала выше 10 мин происходит замедление роста обезуглероживаюшсго слоя, что связано с уменьшением массы напускаемого газа и обогащением атмосферы газами СО и/или Н . Влияние длительности цикла и величины остаточного давления на глубину обезуглероженного слоя при обработке в СО или в

Н О приведены в табл.2 (обезуглеро 2 а живание проводили при 800 С 1 ч при исходном давлении Р =20 кПа).

Расстояние между рулонами выбрано из условия облучения витков нагретыми стенками камеры для быстрого нагрева садки, а также из условия наибольшей загрузки камеры. Диапазон значений К = 0,4-0,7 обусловлен следующими причинами.

При K меньше 0,4 время нагрева внешних и внутренних витков отличается более, чем в 2 раза. При К больше

0,7 время нагрева внешних и внутренних витков одинаково, однако падает производительность процесса вследствие уменьшения садки.

П р и м е, р 1. Рулон ленты из стали б0 2 20 мм (Н = 20 мм) намотали на оснастку с расстоянием между витками 5 мм. Диаметр наименьшего витка

d = 400 мм, наибольшего D = 500 мм.

По формуле (1) определяли расстояние между рулонами h = 7 мм при К = 0 5.

Рулоны наматываются «а оснастку, выполненную в ниде крестовины с отверстием в центре. На лучах крестовины через каждые - 5 мм расположены пазы, в которые. заводят ленту при намотке.

Намотанные рулоны собирают в этажерку. Расстояние между рулонами регулируют втулками. Х нижней крестовине приварена трубка для сборки этаФормула изобретения

1. Сгособ термической обработки холоднокатаной стальной ленты, включаютий загрузку рулонов ленты в вакуумную камеру; вакуумирование, нагрев, L,HKëè÷åñêóí подачу и откачку обезуглероживающей атмосферы, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки путем обеспечения ускорения,циффузионного процесса, подачу

35 обезуглероживающей атмосферы производят до давления 10-50 кПа, а откачку проводят до давления, равного

30-707 от исходного, через каждые

1-10 мин, при этом рулоны устанавливают друг от друга на расстоянии h которое выбирается согласно зависимости

D-d

h=KH (— — ---3)

21

У

45 где h — Расстояние между Рулонами,ьм;

К вЂ” безразмерный коэффициент, равный 0,4-0,7;

Н вЂ” высота рулона, мм;

 — диаметр наибольшего витка рулона, мм:

d — диаметр наименьшего витка рулона, мч;

1 — расстояние между витками рулона, мм.

2. Способ по п.l, о т л и а юшийся тем, что обезуглероживающая атмосфера состоит из углекислого газа и воды или воды, 1544820

Таблица 1

30

5 10

3 5

Р0, кПа

P остаточное, кПа

Глубина ферритного слоя, мм

15

О 06

0,07

О 03 О 08 О 09 О 08

Л, А л. 2

0,04 0,10 0,11 0,09

М

Числитель — обезуглероживание в СО, 4 знаменатель — в Н О;

Я Ф окалины на поверхности.

Таблица 2

Длительность цикла, мин

P остаточное кПа 0,5 1 5 10 15

Е, P

Глубина слоя, мм

О 04

0,05

О Об О 05.2. » й

0,07 0,06

О 05,а

0,05

О 03 л

0,04

18

О 07

«А»

0,07

О 08

0,09

О 0$

А

0,05

О 06

0,07

О 06 .а

0,06 о,у""

0,04

О 07 а

0,08

О 04

0,06

14

О 09

0, l0

О 12

-А

0,13

О 08 ь

0,10

О 06

0,07

10

О 07

0,09

0 04

0,06

О 09

0,10

О 05 .Е

0,05

О 08

0,08 т

О 05

0,06

О 06

0,06

О 04

0,05

l0

Числитель — глубина слоя при обезуглероживании в СО, знаменатель — в Н О;

Ф+ окалина на поверхности.

1544820 а !С

Ф 0 о 2

Х

Ф х

%. tA

A (» Х и

l Х Х

aaa I

Х Х

0 Ц

С4 0 сб сР

О с

ИИИ

О

° ° » A

ОООО!

О Х

Р l Е

Ф f6 (б 0

ХХ

Ью

О ф

О ОСЧ (б

Оъ Саа С » Е»

O

И О .О

С(4 Р

Е m

Ю Ф

С4 Ю

СР 0

О О

СУ\ 0а

FQ Б

Il1

О И

О О

РЪ

О О О

01 Л И

И

О л ф

+ ой

Р» К

О О

И СЧ

О О

1

Е О

Ф Сб

С4 ф

СР Р

О И О

С Ъ «С»Ъ .

О О О

Ch Р ) СЧ

О О

О СР О

И И С»(О О Р Р

И И

О О

О.

СЧ И

° в

О

СС I((Х !

»

М Х

С» л

О О

»б С

»»

О О

И

»

Л СО

» Ю

О О

О

О

Ц

Ф О

Х сб

Ф 6

X Х ф Ф

ООО

ООО

С 1 С»1

О б

О О

О О

С»Ъ

О О

О О

M Р ) O O О О ООО

О О О О О ООО

МЭ, С7 И сО сР»О Р О а 4

oI

I Bg

О О сЧ И

О О

СЧ

О О

СЧ N

ООО

CCa CO СО

О О

CO C0

О

О

О

Р

Х

О

Ф

1 I Сб

Ф

l а 1

И

Ф 1

1

Е» .О

Р

СЧ СП а И а0 Л СО

I E» (-Х Ea I

СО .. C4 0 е ЕЕ

С440 1 (:eeO4

ХЕХО

Ф1

О о I

Х I P» 1

Х ((»» (О (»

E»

О 1

О l

Р» I М

I

» 1

l

I !

1

I

I

I 1

Сб

I й, 1 С

I C4 ! Х

С Л

СЧ И СО И

ОЧО О I- «(СЧ О(СЧ о

О1- Π— - - -1- О

» В » е(л s

О О О!О OIO О(С О

2 Й

Х Ф (б

5 mr

О» О ф

П Ф» ° е4Х Ц

OOХб(с ) (с сб ф В

Ы CI °

С! X E

Iaa (4a О

О ф Ф

ИСЧ Х Х

» E»

О Ф б( О Р фО. с ъ СР tf сч

1 Е

1 О

1 в

1 О

I !

1 lO

4

I сб

I Х

1 Ol (. Х

1 Q

Ы ф

Р

О Ф

1»

Х 4

О 3

О Ca(Х Ф

О О

1 ! %

I !