Лекція 10. Тема 1.9 Охолодження металу після прокатки.

Лекція 10.

Тема 1.9 Охолодження металу після прокатки.

Режими охолодження сталі.

Основна маса прокатаного металу в гарячому стані охолоджується на холодильниках або на повітрі в штабелях. Проте деякі леговані сталі і сплави вимагають регульованого охолоджування, головним чином сповільненого. Тому залежно від складу, вимог, що пред'являються, схильності до утворення дефектів, пов'язаних з охолоджуванням, сталь охолоджується в різних режимах.

Звичайне охолодження – на повітрі, на холодильниках і стелажах видачі. При цьому метал щонайшвидше повинен втрачати температуру. Для цього смуги укладають в один ряд. Ресорну сталь охолоджують на стелажах таким чином, що смуги пересувають по холодильнику в один ряд по висоті. Сортову сталь охолоджують на повітрі і в холодильниках. Заготовки і блюми легованих сталей охолоджують в штабелях і пакетах на повітрі. Із зменшенням швидкості охолодження знижуються напруги в металі, що виключає можливість появи тріщин.

Сповільнений режим застосовують для міцних і легованих флокеночуйних сталей це - охолодження в прохідних печах, опалювальних і неопалювальних ямах і коробах. Повільне охолоджування, починаючи з 800-900⁰ С забезпечує вирівнювання температури по перетину профілю і усуває внутрішні напруги. Для сповільненого охолодження сталі, застосовують ізотермічний режим – витримку при температурі 600-750⁰ С, з охолоджуванням на повітрі. При такому охолодженні флокени і тріщини звичайно не зустрічаються.

Прискорений режим використовується для катанки і листа перед змотуванням в бунти і рулони з метою отримання певної структури і зменшення окалиноутворення. Застосовується водяне охолодження в трубках або на рольгангах. Охолодження водою високовуглецевих і легованих сталей марок ШХ15, У12, УД проводять для запобігання утворення сітки карбіду.

Швидкий (термозміцнюючий) режим охолодження забезпечує гартування з подальшим режимом самовідпускання з прокатного нагріву. З цією метою застосовують регульовані системи швидкого охолодження водою.

Дефекти охолодження.

До дефектів металу, пов'язаних з охолодженням, відносяться зовнішні і внутрішні тріщини. Зовнішні тріщини видно неозброєним оком. Вони бувають різної довжини. Утворюються в процесі охолодження, але дуже часто можуть утворюватися після охолодження (через декілька годин), тому носять назву холодних або гартівних тріщин. Такі тріщини витягуються в переривисті лінії у напрямі прокатки, можуть проникати і до центру заготовки, а у малопластичних сталей можна спостерігати крізні тріщини крупних розмірів переважно у кінців заготовок. Причина – внутрішні залишкові напруги. Чим більше швидкість охолоджування, тим більше виникаючі при цьому напруги і більше вірогідність отримання холодних тріщин. Особливо до утворення тріщин схильні леговані і високолеговані сталі, у відмінності від низько вуглецевих сталей, які можна охолоджувати з будь-якою швидкістю.

Флокени – внутрішні тріщини, спостережувані на макро- і микро- шліфах і в зламі. Найбільш схильні до флокенів сталі – хромонікелева і хромонікелемолибденова, хромова, марганцевиста. Флокени зустрічаються і у вуглецевих сталях із змістом 0,7-1,0% Mn. В сталях корозійностійкої, швидкорізальної, жароміцної, високомарганцевістої сталі флокени не зустрічаються. Для попередження утворення флокенів застосовують сповільнене охолодження і в тому числі напівпродукту. Сповільнене охолодження – в штабелях, ямах і теплоізоляційних матеріалах (пісок).

При виборі режимів і засобів охолодження сталі після прокатки потрібно знати:

• Схильність сталі до утворення флокенів, гартівних поверхневих і кільцевих внутрішніх тріщин;

• Температуру кінця прокатки сталі;

• Критичні точки фазових перетворень;

• Физико-механічні властивості сталі  при температурі кінця прокатки;

• Залишкові напруги  в металі після прокатки.

При нагріванні тіла в перший момент поверхневі шари піддаються дії стискуючих напруг (-), а середина – розтягуванню (+), то при охолодженні – навпаки, поверхневі шари піддаються дії розтягуючих (+), а середина – стискуючих (-) напруг. При подальшому охолодженні усадка зовнішніх шарів в металі майже припиняється, при чому вони стають холодними і втрачають пластичність, а середина продовжує ще остивати і зжиматися. Внаслідок цього картина напруг змінюється: зовні з'являються стискуючі, а всередині розтягуючі напруги. Якщо залишкові напруги, що виходять, досягають величини, що перевищує межу міцності металу, то в ньому можуть утворюватися внутрішні тріщини – флокени.

Контрольні питання.

1.Які режими охолодження ви знаєте?

2.Що таке звичайне охолоджування?

3.Який режим охолодження ви б обрали для круглої сталі діаметром 5 мм з високовуглецевої сталі?

4.Який режим охолодження застосовують для високолегованих (флокеночутливих) марок сталі?

5.Що необхідно враховувати при виборі режимів охолоджування?

6.Що таке флокени?

7.Які причини виникнення холодних тріщин?

8.Яким чином можна запобігти утворенню тріщин?

9.Де відбувається охолодження при звичайному режимі?

10.Для яких профілів використовують охолодження в штабелях?

Уважно прочитайте текст лекції та дайте відповіді на запитання (письмово).

Підготуйтеся до наступного тестування за темами 1.1-1.9, яке відбудеться 06.10