Высокопрочная арматурная сталь

Раздел: Учебники

На качество металла (например арматурной стали) при термическом упрочнении с прокатного нагрева как движущихся, так и неподвижных (остановленных) прутков оказывает существенное влияние целый ряд факторов: температура закалки, время активного охлаждения (в спокойной воде или в охлаждающих проводках), давление, расход, температура охладителя, скорость прокатки, диаметр прутков, характер окалинообразования и др. Все эти факторы влияют потому, что при термическом упрочнении по методу прерванной закалки, они в конечном итоге воздействуют на важнейший параметр технологии — температуру самоотпуска, которая для стали данного химического состава определяет структурное состояние и свойства металла. Следовательно, температуру самоотпуска для данного материала следует рассматривать как суммарный показатель, характеризующий изменение всех технологических факторов процесса упрочнения и оказывающий определяющее влияние на свойства стали, упрочненной по схеме прерванной закалки с самоотпуском

Повышение температуры самоотпуска, как правило, приводит к снижению агрегатной прочности изделия, поскольку, с одной стороны, более полно протекают процессы отпуска закаленных поверхностных слоев металла вследствие снижения плотности дефектов кристаллической решетки (дислокаций), более интенсивного развития сфероидизации и коалесценции карбидных частиц, а, с другой стороны, аустенит сердцевинных слоев претерпевает распад с образованием более грубодиснерсных и нередко смешанных структур. О роли колебаний температуры самоотпуска на конечные свойства упрочняемого проката говорит хотя бы тот факт, что отклонения в исходной температуре закалки, например, арматуры из стали 35ГС на ±20°С при постоянной длительности охлаждения в ваннах с водой вызывает изменение временного сопротивления разрыву на ±100 МПа. На практике при термоупрочнении с прокатного нагрева температура закалки или конца прокатки не является строго постоянной величиной, поэтому при одинаковом времени активного охлаждения не будет постоянной и температура самоотпуска. При этом особо высокой чувствительностью к колебаниям этой температуры обладает сталь марки 35ГС, что приводит к повышенному разбросу ее свойств в термически упрочненном состоянии.

Значительное влияние на стабильность и равномерность свойств 80—100 м прутков могут оказать колебания температур самоотпуска из-за неодинакового времени их активного охлаждения по длине в потоке стана. Дело в том, что на современных мелкосортных станах, изготовляющих арматуру в прутках мерной длины, горячий раскат длиной 80—100 м с готовым профилем после резки летучими ножницами перемещается по отводящему рольгангу к холодильнику с некоторым ускорением для возникновения разрыва между раскатами, без чего невозможна нормальная работа приемных клапанов холодильника. Установка термоупрочнения располагается обычно за летучими ножницами. Пока полоса (раскат) удерживается последней чистовой клетью стана, металл перемещается через охлаждающую установку с одинаковой скоростью, равной скорости прокатки. После осуществления реза летучими ножницами полоса перемещается через охлаждающую трассу с ускорением, вызванным суммарным воздействием ускорения, сообщаемого полосе роликами отводящего рольганга на ' участке между холодильником и установкой, и гидродинамического эффекта потока охладителя в линии самой установки. Как показал Р. В. Гвоздев ускорение хвостовой части раската на длине 20—30 м может составлять до 13%. Это приводит к повышению температуры самоотпуска в хвостовой части раската и снижению его прочности. При термоуирочнении арматуры диаметром 10— 14 мм из стали 35ГС снижение прочностных свойств в хвостовой части 80—100 м прутков может достигать 400—600 МПа, что делает эту сталь непригодной для промышленного изготовления термоупрочнеиной арматуры класса Ат—V—Ат—VI в условиях колебания температур самоотпуска по длине прутков.

Колебания скоростей прокатки и температуры охладителя также оказывают влияние на температуру самоотпуска. Действительно, при прочих равных условиях при термоупрочнении с прокатного нагрева температура самоотпуска арматуры диаметром 10 м повышается на 35 °С с возрастанием температуры охлаждающей воды с 28 до 58 °С, а увеличение скорости прокатки на 1 м/с приводит к росту этой температуры примерно на 30°С  Даже sipn изготовлении на стане арматуры одного диаметра колебания скоростей прокатки могут составлять 25—29%.

Из изложенного следует, что важным обстоятельством в обеспечении надежной технологии производства термоупрочненной арматуры на заданный класс как при термоупрочнении движущихся, так и неподвижных прутков является иыбор материалов, обладающих относительно небольшой чувствительностью к колебаниям температуры самоотпуска, обусловленных изменчивостью технологических параметров прокатки и охлаждения. Тем не менее, и после выбора достаточно. технологичного материала, для обеспечения высокого качества и воспроизводимости свойств термоупрочненного проката необходима организация контроля и управления технологическим процессом термоупрочнения в потоке •станов.