СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ОПРАВОК ТРУБОПРОКАТНЫХ СТАНОВ
METHOD OF PIPE ROLLING MILL MANDREL HEAT TREATMENT

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам термической обработки оправок трубопрокатных станов диаметром от 137 до 200 мм и длиной до 15 метров, которые изготовлены из комплексно-легированных инструментальных хромистых сталей с содержанием хрома свыше 4% и до 1% каждого других карбидообразующих элементов и кремния, а также углерода в пределах от 0,32 до 0,44%.
Известно, что стали данного класса проходят термическую обработку в печах различного типа, заключающуюся в проведении закалки и высокого отпуска. Интервал температур при закалке составляет 1000C°-10040C°, при отпуске 520°C-630C° (см., например, Васильев Д.И., Тылкин M.A., Тетерин Г.П. «Основы проектирования деформирующего инструмента». 1984, стр.120), а также при термообработке оправок: закалку при этом осуществляют в пределах от 1000°С до 1030°С и отпуск при температуре до 700°С (см., например, сайт www. Schmolz-Bichenbach.ru, раздел «Марочник сталей. THYROTHERM 2343 и THYROTHERM 2344»).
Кроме этого, следует заметить, что для изделий большой длины, к которым относятся оправки трубопрокатного стана, имеющие длину до 15 метров, термическую обработку в виде закалки и отпуска целесообразно проводить в вертикальных печах большой высоты, в цехах с высокими потолками и глубокими закалочными ваннами. Однако вертикальные печи такого требуемого размера уникальны.
Существует также оборудование, работающее на принципах индукционного нагрева. При его использовании возможно задавать меньшие припуски под механическую обработку, поскольку коробление и поводки при этом получаются меньше, и, чаще всего, в таком случае операция правки отсутствует. Кроме того, для размещения такой установки возможно использовать стандартные промышленные здания. При этом, применяя его, необходимо задавать температуру металла на выходе из процесса и скорость перемещения заготовки через индуктор.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в осуществлении процесса термообработки оправок трубопрокатных станов с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц, при котором достигается требуемое распределение физико-механических свойств металла заготовки по сечению.
Указанный технический результат достигают тем, что при термообработке оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров и диаметром от 137 до 200 мм, которые изготовлены из комплексно-легированных инструментальных сталей с содержанием хрома свыше 4% и до 1% каждого других карбидообразующих элементов и кремния, а также углерода в пределах от 0,32% до 0,44%, с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000Гц, на котором осуществляют закалку с охлаждением спрейером и отпуск с охлаждением на воздухе, перемещая при этом заготовку, температуру при закалке заготовки оправки выбирают от 1040C° до 1080C° и скорость перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин, а температуру при отпуске выбирают от 705C° до 725C° и скорость перемещения от 70 мм/мин до 180 мм/мин.
Благодаря наличию приведенных признаков обеспечивается возможность проведения термообработки заготовок оправок трубопрокатных станов длиной до 15 метров с использованием оборудования, работающего на принципах индукционного нагрева с частотой тока 50-1000 Гц, в стандартных промышленных зданиях, с обеспечением требуемых в дальнейшем для оправок трубопрокатных станов свойств металла, из которого они сделаны.
Увеличение температуры закалки способствует более полному растворению углерода в аустените и, следовательно, полному его переходу в мартенсит, что дает более равномерное распределение по объему металла механических свойств. Увеличение температуры отпуска способствует улучшению пластических характеристик металла.
В качестве примера можно рассмотреть случай проведения термической обработки оправки 0155 мм, длиной 11400 мм, которая была обработана на оборудовании, работающем на принципах индукционного нагрева с частотой тока 1000 Гц по режиму: температура при закалке составляла 1050°С, охлаждение осуществлялось спрейером, скорость перемещения заготовки была выбрана 150 мм/мин, температура при отпуске - 720°С; скорость перемещения заготовки при этом - 180 мм/мин, окончательное охлаждение осуществлялось на воздухе. Результаты термоупрочнения в этом случае составили:
- твердость по длине заготовок (диаметр отпечатка шарика по Бринеллю): 3,3; 3,2; 3,2; 3,2; 3,1; 3,1;
- твердость по сечению заготовок: 3,2; 3,2; 3,2; 3,25; 3,2; 3,25; 3,3. Распределение физико-механических свойств металла заготовок по сечению приведено в таблице.
Расстояние от поверхности
σ<sub>в,</sub> кгс/мм<sup>2</sup>
σ<sub>02,</sub> кгс/мм<sup>2</sup>
δ, 5%
ψ, %
Работа удара, KCV, Дж
1/4 радиуса
123,4
108,1
14,0
44,0
17,7-21,0
1/3 радиуса
128,5
114,2
13,0
38,0
18,0-26,2
2/3 радиуса
122,4
110,2
13,0
41,5
15,9-22,0
центр
123,4
110,2
14,0
40,0
18,3-19,5