Способ обработки сварных соеди-нений горячекатаных стальных полос

Способ обработки сварных соеди-нений горячекатаных стальных полос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ш18!9!98

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.12.78 (21) 2691109/25-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 07,04.81 (51) M. Кл.

С 21D 9/50

В 23К 11/04

Государственный комитет (53) УДК 621.785.79 (088.8) по делам изобретений к открытий (72) Авторы изобретения В. Л. Мазур, В..К. Бабич, В. В. Акишин, Б. П.

ВЕЗМГТ "ИНША ничеико

11бнравев - : (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ГОРЯЧЕКАТАНЪ|Х СТАЛЬНЫХ ПОЛОС

Изобретение относится к прокатному производству и совершенствует способы обработки сварных швов, Сварка горячекатаных полос с последующей обработкой шва осуществляется на непрерывных травильных агрегатах цехов холодной прокатки. Этот процесс заключается в обрезке на гильотинных ножницах концов свариваемых полос, их сварке встык и зачистке сварных швов на гратоснимателе. Сварка встык позволяет увеличить массу рулонов, что значительно повышает производительность станов холодной прокатки и отделочных агрегатов.

Однако наряду с эффектом повышения производительности при сварке встык возникает проблема безобрывной прокатки швов на стане холодной прокатки. Эта проблема обусловлена в основном существенным отличием механических свойств материала шва от свойств основного металла и разницей толщин стыкуемых полос.

Различие свойств материала шва и основного металла связано с тем, что в процессе сварки металл в районе шва подвергается термомеханическому воздействию.

При холодной прокатке такого шва на непрерывном стане происходит ударное заполнение очага деформации. При .этом появляются колебания межклетевых натяжений и возникает опасность обрыва полосы в районе сварного шва.

Известен способ сварки горячекатаных б полос, заключающийся в том, что концы полос обрезают, стыкуют, сваривают и охлаждают на воздухе до 650 — 700 С с одновременной зачисткой грата. Причем с целью уменьшения разницы механических

10 свойств металла шва и полосы после первой клети съем грата производят на минус (11.

Однако существующий способ сварки горячекатаных полос лишь незначительно

15 повышает надежность сварного соединения при прокатке.

Известно, что деформация полосы в различных узлах оборудования непрерывного травильного агрегата (окалиноломателях, 20 дрессировочной клети, натяжных роликах и др.) и последующий нагрев при травлении создает предпосылки для интенсивного старения м еталл а.

Деформации и нагрев в непрерывной тра25 вильной линии более прочного по сравнению с основным металлом материала сварного шва приводят к значительно ббльшему его упрочнению, чем такие же деформации и нагрев основного металла, 819198

Кроме того, вследствие пониженного содержания углерода в металле сварного шва по сравнению с основным металлом, эффект старения металла сварного шва усиливается.

Физическая сущность указанных явлений состоит в следующем. При сравнительно медленном охлаждении, ориентировочно

1 — 20 С/сек, в а-твердый раствор (нормальные позиции внедрения) переходит максимальное количество углерода в интервале температур 730 †6 С и азота — в интервале 610 †5 С.

Скорость охлаждения сварного соединения в линиях непрерывного травления такова (20 — 40 С/сек), что в твердом растворе фиксируется повышенное по сравнению с равновесным при комнатной температуре содержание углерода и азота. Наряду с этим при низких температурах (300 †1 С) на дефектах кристаллической решетки могут возникнуть низкотемпературные карбонитриды, когерентные с м атр ицей.

Наличие атомов внедрения в твердом растворе вызывает закалочное и деформационное старение в непрерывной травильной линии, приводящее к повышенному различию в прочности сварного соединения и основного металла. Кроме этого, из-за введения большого количества дефектов кристаллической решетки в результате деформации на стане холодной прокатки и небольшого разогрева полосы (до 80—

200 С) металл дополнительно остаривается за счет перехода атомов внедрения от низкотемпературных карбонитридов, а также от карбонитридов, возникающих в результате закалочного старения. Оба эти фактора приводят к значительному различию в свойствах сварного соединения и основного металла, а следовательно, и к обрывам при прокатке.

Целью изобретения является повышение надежности сварного соединения в процессе последующей холодной прокатки, т. е. уменьшение числа порывов швов при прокатке на стане.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе обработки сварной шов после зачистки грата принудительно охлаждают водой от температуры

650 — 700 С до температуры окружающей среды. Затем осуществляют нагрев сварного шва до 300 — 550 С с последующим охлаждением со скоростью 5 — 20 С/сек.

Пример выполнения предлагаемого способа.

Концы двух горячекатаных полос толщиной 3 мм, шириной 1000 мм обрезают на гильотинных ножницах, стыкуют и сваривают оплавлением. Сваренный шов охлаждают на воздухе до температуры 680 С с одновременнюй зачисткой трата. После зачистки грата при темпера туре сварного

Зо

4 соединения 680 С проводят принудительное охлаждение шва водой до температуры окружающей среды. Затем сварной шов нагревают индуктором до температуры

410 С и охлаждают на воздухе со скоростью, равной примерно 15 С/сек.

После такой обработки сварного шва полосу подают в травильные ванны и далее на стан холодной прокатки.

Проведенное исследование механических свойств сварных швов, обработанных предлагаемым способом, и сравнение их со свойствами основного металла стыкуемых полос, например из стали 3 кп, показало, что при описываемом способе обработки швов различие механических свойств материала полосы и шва значительно меньше, чем при известном способе обработки шва.

Так, значения твердости по Роквеллу материала основной полосы и сварного шва, обработанного известным способом, составляли 67 — 69 HRB и 92 — 94 HRB соответственно (различие, равное 25 /о). Твердость сварного шва, обработанного предлагаемым способом, составила 74 — 76 HRB, что при твердости основного материала полосы, равной 67 — 69 HRB, означает разницу всего

100/о.

Кроме того, в лабораторных условиях сварные соединения листовой стали 08 кп обрабатывали: 1) со скоростью охлаждения (V) 3 —:4 С/сек; 2) с V 20—

25 С/сек; 3) с температурой (t) начала охлаждения 705 С; 4) с / начала охлаждения 645 С; 5) с t нагрева 295 С; 6) с нагрева 555 С. В каждом из указанных вариантов остальные параметры соответствовали предлагаемому способу обработки сварных соединений. Значения твердости металла сварного шва составили 1) 73 — 76

НКВ; 2) 81 — 84 HRB; 3) 80 — 85 HRB;

4) 83 — 86 HRB; 6) 74 — 79 HRB.

Как видно из представленных данных, при скоростях охлаждения более 25 С/сек; температурах начала охлаждения больше

700 С и меньше 650 С, температурах нагрева менее 300 С твердость металла шва, а значит, и разница механических свойств шва и полосы выше, чем после обработки по предлагаемому способу. Температура нагрева выше 550 С и скорость охлаждения менее 5 С/сек не приводят к уменьшению разницы механических свойств металла шва и полосы по сравнению с предлагаемым способом, вследствие чего применение таких режимов нецелесообразно из-за потерь производительности.

Положительный эффект от применения предлагаемого способа достигается следующим образом.

Ускоренное охлаждение с 650 †7 С фиксирует повышенное содержание углерода и меньшее количество азота в а-твердом растворе, подавляет выпадание мелких карбонитридов, когорентных г матрицей, 819198

Формула изобретения

Составитель А. Секей

Техред И. Заболотнова

Корректор А. Степанова

Редактор Е. Братчикова

Заказ 639/18 Изд. № 273 Тираж 634 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобоетений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Последующий нагрев до температур выше

300 С приводит к снижению количества атомов внедрения в твердом растворе с одной стороны и возникновению более стабильных карбидов — с другой. Первый фактор снижает чувствительность стали к закалочному и деформационному старению в непрерывном травильном агрегате, а второй — снижает чувствительность стали к деформ ационному старению при холодной 10 прокатке на стане. Повышенное содержание углерода в твердом растворе способствует формированию более стабильных карбидных частиц при отпуске сварного соединения (нагреве сварного соединения выше 15

300 С) .

Увеличение скорости охлаждения выше

20"С/сек приводит к повышенному содержанию атомов внедрения в твердом растворе, большей склонности стали к закалочному и деформационному старению в линии непрерывного травления и деформационному старению на стане холодной прокатки.

Снижение скорости охлаждения ниже 25

5 С/сек становится нетехнологичным для линии непрерывного травления.

Описываемый способ обработки сварных соединений может быть осуществлен на действующем сварочном оборудовании. 30

Осуществление предлагаемого способа особенно упрощается на вводимых в последние годы стыковарочных машинах со встроенным гратоснимателем, где сварной шов может быть обработан непосредственно в 35 сварочных губках машины. Таким образом, применение предлагаемого способа обработки сварных соединений не связано с потерями производительности.

Указанный способ обработки сварных соединений, уменьшая различие механических свойств материала шва и полосы, вызванное как условиями сварки, так и условиями прохождения непрерывного травильного агрегата, исключает практически вероятность порывов швов при прокатке, а значит, повышает надежность прокатки сварных соединений.

Использование описываемого способа стыковой сварки полос приведет к улучшению прокатываемости сварных швов, уменьшению износа и выхода из строя прокатных валков, следовательно, росту производительности стана, а также позволит повысить качество листовой продукции.

Способ обработки сварных соединений горячекатаных стальных полос, включающий сварку, охлаждение сварного шва до

650 — 700 С с одновременной зачисткой грата, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности сварного соединения в процессе последующей холодной прокатки, после зачистки грата сварное соединение подвергают принудительному охлаждению водой до цеховой температуры, а затем нагреву до 300 — 500 С и охлаждению со скоростью 5 — 20 град/сек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хи 390884, В 23К 11/04, 1971.