Способ производства калиброванного проката для объемной штамповки из конструкционных марок сталей

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам производства калиброванного проката, имеющего повышенную обрабатываемость при холодной резке. Цель изобретения - обеспечение отсутствия заусенцев на торцах прутков при холодной резке и стабильность механических свойств по сечению и длине прутка. В способе производства калиброванного проката, преимущественно из сталей для объемной горячей и холодной штамповки, включающем нагрев, прокатку и охлаждение, после охлаждения производят отжиг, а затем холодную деформацию с относительным обжатием 4 - 11%, причем соотношение Mn/S в стали составляет 45 - 150. 5 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу производства калиброванного проката, имеющего повышенную обрабатываемость при холодной резке.

Известен способ изготовления проката, включающий нагрев, прокатку, охлаждение [1].

Недостатками способа являются невозможность получения стабильных свойств проката и наличие заусенцев на прутках при холодной резке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ производства стальной прутковой заготовки, включающий нагрев, прокатку, охлаждение [2].

Недостатком этого способа является невозможность получения равномерной структуры проката по длине прутка и стабильности по сечению из-за нестабильности процесса закалки, наличия колебаний времени нахождения проката в воде и невозможности получения постоянно требуемой температуры проката. Нестабильность свойств проката отрицательно сказывается при дальнейшей его переработке, например, методами объемной штамповки.

Целью изобретения является отсутствие заусенцев на торцах при холодной резке и стабильность механических свойств по сечению и длине прутка.

Сущность изобретения состоит в следующем.

В способе производства калиброванного проката, преимущественно из сталей для объемной штамповки, включающем нагрев, прокатку, охлаждение, после охлаждения производят отжиг, а затем холодную деформацию с относительным обжатием 4-11%, причем содержание Mn/S в стали составляет 45-150.

Соотношение Mn/S = 45-150 выбрано из следующих соображений. Во-первых, сталь с указанным соотношением обладает меньшей степенью наклепа при холодной деформации, чем стали с другими значениями соотношений Mn/S, в результате более низкого (на 10-15%) значения коэффициента упрочнения. Поэтому прокат из этой стали после холодной деформации с относительным обжатием 4-11% может непосредственно передаваться на операцию холодной резки без отжига. Поверхностная твердость проката из стали с Mn/S = 45-150 после холодной деформации такая же, как у проката из обычных сталей после холодной деформации и смягчающего отжига.

Во-вторых, сталь с соотношением Mn/S = 45-150 обладает в 1,5-2 раза большим запасом вязкости, чем стали с другими значениями Mn/S, что предотвращает появление трещин при холодной резке, даже при наличии упрочненного поверхностного слоя металла.

Относительное обжатие при холодной деформации составляет 4-11%. При степени деформации < 4% не обеспечиваются необходимые качество поверхности и точность проката, а при > 11% - неэффективно, так как приводит к увеличению твердости поверхности проката и появлению сколов при поперечной резке на ножницах.

П р и м е р 1. Квадратные заготовки из стали 35 с соотношением Mn/S = 70, имеющие поперечное сечение 150 х 150 мм, нагревают в методической печи до 1150^оС. Прокатку производят на непрерывном мелкосортном стане на круглый профиль диаметром 26 мм со скоростью 12 м/с. Подкат подвергают ускоренному охлаждению водой высокого давления на участке между последней чистовой клетью и моталками. Температура смотки находится в пределах 770-800^оС. Далее производят отжиг при 680^оС в течение 10 ч. После этого подкат подвергают калибровке (холодной деформации) на круглый профиль диаметром 25 мм с относительным обжатием 4%. Далее калиброванный прокат поступает в нагартованном состоянии на резку на ножницах холодной резки.

Для определения равномерности механических свойств по длине проката и стабильности изменения по сечению отбирали пробы для проведения механических испытаний и измерения твердости в трех местах - от начала, середины и конца бунта.

Результаты по разбросу механических свойств по длине бунта представлены в табл. 1.

Измерения твердости показали стабильность изменения твердости по сечению от центра к краю прутка на всей длине бунта. HB _max=45 HB. Заусенцев при холодной резке не было.

Результаты испытаний по прототипу представлены в табл.2.

Показатель НВ колеблется от 60 до 75 НВ.

П р и м е р 2. Проводились эксперименты при относительном обжатии при холодной деформации 8 и 11% (исходные условия аналогичны примеру 1).

При относительном обжатии 8% результаты были получены следующие (табл. 3).

НВ_max = 50 НВ. Заусенцев при холодной резке не было.

При относительном обжатии 11% результаты испытаний представлены в табл. 4.

НВ_max = 55 НВ. Заусенцев при холодной резке не было.

Результаты испытаний на сжатие и ударный изгиб представлены в табл. 5. Определение коэффициента упрочнения проводили при испытаниях на сжатие цилиндрических образцов, вырезанных из прутков стали 35 с соотношениями Mn/S = 70 и 24. Коэффициент упрочнения измеряли на стадии равномерного сжатия, т.е. при малых степенях деформации (до 15%), соответствующих степеням деформации при калибровке прутков.

Для стали с соотношением Mn/S = 70 коэффициент упрочнения К меньше, чем для стали Mn/S = 24, что обеспечивает меньшую степень упрочнения поверхностного слоя при калибровке с малыми степенями обжатия и более высокое сопротивление трещинообразованию. Повышенный уровень ударной вязкости сердцевины металла с Mn/S = 70 предотвращает образование дефектов при холодной резке поверхностно упрочненных прутков.

В результате использования предполагаемого изобретения получают калиброванный прокат, на котором не появляются заусенцы при холодной резке, имеющий равномерные по длине бунта и стабильные по сечению свойства.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАЛИБРОВАННОГО ПРОКАТА ДЛЯ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАРОК СТАЛЕЙ, включающий получение заготовки из стали, нагрев, горячую прокатку и охлаждение, отличающийся тем, что после охлаждения производят отжиг и холодную деформацию с относительной степенью деформации за проход 4 - 11% при отношении содержания в стали марганца к сере 45 - 150.