Выбор технологии термомеханической обработки арматурного проката

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

УДК 669.162.221.2

Сычков А.Б., Малашкин С.О.

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АРМАТУРНОГО ПРОКАТА

Аннотация. Рассмотрены металловедческие аспекты упрочняющей термической обработки арматурного проката, обозначены ключевые моменты при выборе термической обработки, обеспечивающие однородное распределение структуры по длине проката и, тем самым, стабильные механические свойства.

Ключевые слова: термомеханическая обработка арматурного проката, анизотермические условия, структурообразова-ние, стабильные механические свойства.

Для разработки технологии термомеханической обработки арматурного проката в потоке стана необходимо учитывать кинетику структурообразования для прогнозирования структурно-фазовых превращений при заданных режимах охлаждения [1-3].

Переупрочненный арматурный прокат склонен к хрупкому разрушению, что негативно сказывается при эксплуатации железобетонных изделий и строительных конструкций. Неоднородная структура по длине проката значительно ухудшает характеристики арматуры. Достижение сочетания высоких прочностных и пластических характеристик является целью технологии поточной термической обработки арматурного проката.

Для свариаемой арматуры класса прочности типа Ат400-Ат500 на базе стали типа Ст2сп-Ст3сп различных диаметров применяют технологию термической обработки, заключающуюся в использовании прерванной закалки с температур 950-1050°С (на высокоскоростных современных сортовых станах) с последующим самоотпуском проката. При выборе температуры под закалку с прокатного нагрева следует помнить, что процессы структурообразования происходят при анизотермических условиях, когда идет существенное переохлаждение металла от равновесной температуры. Притом с учетом ликвации химических элементов можно попасть в межкритический интервал температур (МКИТ) - температурного интервала у-а превращения, где наряду с созданием напряженного упрочняющего состояния двухфазная у/а структура является значительным структурным концентратором напряжений, обусловливающим формирование и развитие микротрещин с последующим макроразрушением металла. Кроме того, в МКИТ возможно формирование неравновесных пленочных выделений структурно свободных феррита и цементита, приводящих к негативным последствиям и ухудшающим пластичность металла [4].

Поэтому для выбора температуры начала струк-турообразования и кинетики охлаждения арматурного проката следует обращаться к термокинетическим диаграммам.

Технология ТМО арматуры класса прочности Ат800 в условиях стана 370 сортового цеха ОАО «ММК» заключается в закалке проката с помощью водяных форсуночных охлаждающих устройств высокого давления и с дальнейшим самоотпуском. При этом существует проблема образования трещин напряжения. Возникновение дефектов арматурного проката обусловлено жесткими режимами поточной закалки с самоотпуском и химическим составом стали. Вследствие соответствия прочностных свойств арматуры Ат800 по ГОСТ 10884-94 ее часто реализуют как арматурный прокат класса прочности А600С. При этом следует проверять выполнение требования к пластическим характеристикам (относительное и равномерное удлинение).

Технология производства ТМО арматуры в бунтах класса прочности А400С (СтЗсп) в условиях линии Стелмор стана 170 сортового цеха ОАО «ММК» представляет собой интенсивное водяное (форсун-чатное) и воздушное охлаждение (вентиляторами) с прокатного нагрева. Также существует проблема в определении температуры самоотпуска, характеризующей структурообразование (в данном случае температуры виткообразования). Для коррекции этих значений следует учитывать кинетику охлаждения по термокинетической диаграмме для стали типа СтЗпс. Интенсивное охлаждение начинается на участке водяного охлаждения, при котором наблюдается мартенситное превращение в поверхностных слоях. Но коррекция режимов ТМО будет заключаться в обеспечении температуры перед участком воздушного охлаждения в пределах 530-610°С в зависимости от марки стали и размера (номинального диаметра) проката с целью получения однородной пластичной ферритно-перлитной структуру сердцевины и

№1 (13). 2013

53

Раздел 6

поверхностной структуры в виде отпущенных сорбита или мартенсита.

Для бунтовой арматуры класса прочности А500С, производимой на линии Стелмор из углеродистых сталей обыкновенного качества типа Ст1сп -СтЗсп, выбирается рациональная температура витко-образования, равная 570-650°С, для катанки различного диаметра (5,5-14 мм) и содержания углерода этих сталей, которая определяет эффективную структуру по сечению бунтовой арматуры.

В целом, при разработке технологии термомеханической обработки арматурного проката следует принимать во внимание как и возможности оборудования для формирования структуры и свойств в условиях цеха, так и кинетику охлаждения используемых сталей. Если даже по существующим режимам возможно получение в сердцевине ферритно-перлитной и в поверхностных слоях мартенситно-отпущенной структуры, то следует обращать внимание на однородное распределение данной структуры по длине проката в следствии анизотермических условий охлаждения. Соблюдение вышеуказанных аспектов будет

способствовать получению стабильных механических

свойств арматурного проката.

Литература

1. Оптимальные режимы упрочнения арматуры класса прочности А500С после прокатки с повышенной скоростью / Чинокалов В.Я., Юрьев А.Б., Ефимов О.Ю., Максюкова О.С., Клепикова А.П. // Сталь. 2003. №1. C.94-96.

2. Освоение массового производства экономной арматурной стали повышенной надежности класса А400С для железобетона / Айзатулов Р.С., Черненко В.Т., Мадатян С.А., Пирогов В.А, Фридменов Б.Н, Демченко Е.М. // Сталь. 1998. №6. C.53-58.

3. Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я. Отработка технологии термического упрочнения арматуры диаметром 20 мм на класс Ат800 // Сталь. 2005. №7. C.100-101.

4. Малашкин С.О. Влияние качественных параметров непрерывно-литой заготовки и технологии термической обработки на структуру и свойства бунтового проката // XIV Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов - молодых ученых: сб. науч. трудов. Екатеринбург: УрФУ, 2013. С. 157-159.

Сведения об авторах

Сычков Александр Борисович - д-р техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалооб-работки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: absychkov@mail.ru

Малашкин Сергей Олегович - студент гр. ТТ-09 института металлургии, машиностроения и материалообработ-

ки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

♦ ♦ ♦

54

Теория и технология металлургического производства