Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [ 49 ] 50 51 52

Марка стали......... 4X13 Х17 Х28

Диаметр отпечатка, мм • 4,0-4,6 4,3-5,0 4,4-4,9

4. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕДЕЛА СЛИТКОВ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ И ДРУГИХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО И АУСТЕНИТО-ФЕРРИТНОГО (МАРТЕНСИТНОГО) КЛАССОВ

Выше отмечалось, что на пластичность нержавеющих сталей значительное влияние оказывает фазовый состав металла и микроприрода стали.

Технология горячей обработки стали типа Х18Н10Т должна строиться с учетом изменения сопротивления деформации по мере роста температуры металла, пониженной теплопроводности стали, макроструктуры и фазового состава металла в литом состоянии, химического состава, в том числе микросодержания полезных и вредных элементов. Фундаментальные исследования Н. С. Алферовой [216] показали повышение пластичности хромоникелевой нержавеющей стали с титаном и ниобием по мере повышения температуры, но до определенного предела (рис. 73). Одновременно была показана пониженная пластичность аустенитной нержавеющей стали, особенно с повышенным содержанием а-фазы, по сравнению с углеродистой и ферритной нержавеющей сталью. Наибольшая пластичность стали типа Х18Н10Т была при 1175-1250° С.

Изменение пластичности металла связано с изменением микроструктуры по мере нагрева металла: изменением количества и формы выделения а-фазы. С повышением температуры нагрева от 1000 до 1200° С снижается количество а-фазы (происходит фазовый переход а-). Это же явление наблюдается при увеличении выдержки металла в указанном диапазоне температур. При нагреве выше 1250° С происходит рост и укрупнение а-фазы.

Аналогичные выводы были получены в работах Е. И. Астрова, В. П. Францова и др. [217-220]. Было установлено, что уменьшение количества а-фазы в интервале температур 1000-1200° С происходит значительно медленнее в литой стали, чем в деформированной. Это является одной из причин большой трудности прокатки слитков с одного нагрева и меньшего влияния ферритной составляющей при повторной прокатке заготовки на лист

га ts со г flj u "

& OO

га >я

к ° га о s

Си н U и со

(J га

"is

3 S a ra r-

«

0 о

s .«

EE °

. s i

t~ и g H a,

1 D к

я я flj о §gScC-

I 1 V о с

и сорт. Так как прп нагреве стали выше 1250° С происходит выделение зерен а-фазы преимущественно вокруг неметаллических включении, с увеличением степени загрязненности стали процесс перехода у-раствора в а(б)-раствор получает большее развитие.

Альфа-фаза неравномерно распределяется по сечению слнтка (рнс. 74). Например, содержание а-фазы в стали с 0,09% С, 1,46% Мп, 0,43% Si, 0,03% Р, 0,008% S, 17,9% Сг, 8,5% Ni, 0,58% Ti и 0,25% Си составляет около 30% у поверхности слитка и 40-45% -в центральной осевой части. В литой стали участки а-фазы имеют грубое строение.

Повышенное содержание а-фазы на поверхности слитков и является одной нз основных причин образования рванин на поверхности раската при горячей деформации. Нами исследовано влияние бора и церия на фазовый состав литого металла [121]. На продольных разрезах слнтков плавок измеряли магнитные свойства металла. Показания а-фазометра для осевой зоны и поверхности слнтков представлены в табл. 49.

Таблица 49

Показания а-фазометра при исследовании слитков стали Х18Н)0Т

Присадка ферроцерия. Присадка сплава бора иа 0,003% В.

Как видно из представленных данных, повышенне содержания никеля на 0,1% приводит к снижению содержания а-фазы в среднем на 0,6-0,7% в центре слнтка и на 0,5-0,8% на его поверхности. Добавка церия снижает содержание а-фазы на 2,7-4,7%, бора -на 5- 6%. С уменьшением общего содержания а-фазы возрас-

тает разница в содержании ее между поверхностью и центром слитка. На металле тех же плавок исследовали содержание а-фазы после деформации. В деформпрован-ном металле влияние церия и бора на содержание а-фазы заметнее, чем в литом. Снижение а-фазы улучшило пластичность стали с микродобавками. Однако в целом микролегнрование при снижении никеля в стали на 1 % не позволяет сохранить прежний уровень а-фазы.

Нами [221] были опробованы режимы нагрева стали Х18Н9Т, представленные на рис. 75. Прн нагреве по режимам I-III почти 70% плавок имели на раскатанном металле рванины, что привело к отбраковке 5,3% штанг.

Si, %

Рнс 76 Зависимость пластичности метажла от содержания в нем кремния (цифры у точек-число плавок):

балл 1-грубые рванины; балл 2-средние; балл 3-мелкие; балл 4-отсутствие рвании

Ш ООО ЮО 1200 1300 t°C

Рис 77 Зависимость содержания 6 -фазы в стали X17H13M2T от температуры нагрева (цифры на кривых ~ продолжительность нагрева, ч)

Значительно лучшие результаты получены при прокатке металла обычных плавок (9,25% Ni), нагретого по режиму IV (отбраковано металла 0,85%).

Статистическая обработка данных (рнс. 76) показала значительное влияние содержания кремния на качество поверхности проката из стали Х18Н9Т, оцениваемое по четырем условным категориям. Ограничение в стали содержания кремния до 0,45%, замена ферротитана метал-

лическим титаном и внедрение микролегирования бором позволили применить ускоренный режим V. Позднее на основе режима V был разработан дифференцированный режим, учитывающий химический состав стали, легирующий материал и присадку бора. При этом выдержка при 1250° С составляет от 4 до 18 ч (табл. 50).

Таблица 50

Длительность выдержки (томления) слитков стали X18H9-I0T массой 2,8 т

Примечание. Для слитков массой 3,3 т длительность томления увеличивается на 1 ч.

В последние годы разработаны методики научного расчета режимов нагрева слитков, позволяющие выбрать оптимальные условия с помощью вычислений результатов теплотехнических процессов на электронносчетных машинах.

Металлографическим методом в лабораторных условиях определяют требуемый режим нагрева металла. Затем рассчитывают тепловой режим работы печи с учетом законов горения, движения газов и теплопередачи. Такой метод позволил использовать резервы в продолжительности нагрева и обосновать целесообразность повыщения температуры печи (колодца) сверх оптимальной на определенный период времени (прн отставании температуры металла). При этом достигается также равномерность нагрева по сечению слитка [222].

Некоторые особенности имеет нагрев слитков хромо-никелемолибденовых нержавеющих сталей тина Х17Н13М2-ЗТ. Исследование литой структуры при нагреве до 900-1300° С с выдержками при конечной температуре в течение 1 - 10 ч показало, что нри повышении тем-

пературы и увеличении продолжительности нагрева изменяются количество, природа, форма и расположение избыточной фазы в стали Х17Н13М2Т (рис. 77). При 1250° С содержание б-фазы в стали минимальное и после Ю-ч выдержки эта фаза располагается в структуре равномерно в виде единичных округлых зерен, что обеспечивает наибольшую пластичность металла. Наилучшее качество проката этих сталей обеспечивается при нагреве сталн в рекуперативных колодцах до 1250° С с выдержкой 8 ч и затем при 1270° С 4 ч. Посадка слитков в ближние к стану колодцы и сокращение времени прокатки способствуют получению качественной новерхности заготовки. Эти же особенности характерны для нагрева и прокатки слитков стали Х23Н18 [222].

При нагреве феррито-аустенитной стали Х21Н5Т (ЭИ811) необходимо обеспечить снижение содержания Y-фазы, что достигается томлением слитков массой 2,8- 3,3 т прн 1300° С в течение 2,5-3 ч. Минимальная двухфазность и быстрая прокатка слитков обеспечивают высокую пластичность металла и удовлетворительную поверхность заготовок.

Хромомарганцевые аустенитные нержавеющие стали, как правило, имеют удовлетворительную пластичность. Режимы нагрева слитков этих сталей близки к стали Х18Н10Т. При наличии двухфазной структуры металла необходимо сузить пределы химического состава марки и подобрать температурно-временнын режим нагрева с целью снижения избыточной фазы. К сожалению, влияние технологии плавки, в частности раскисления этих сталей, на пластичность изучено недостаточно, и некоторые стали подвергают ковке.

Ввиду относительно высокой пластичности нержавеющих сталей тина Х18Н10Т и др. калибровка валков для прокатки слитков применяется обычная, принятая и для других марок стали. Величина обжатий выбирается в зависимости от мощности стана: при применении обычных обжатий нагрузка на двигатель значительно повышается, для сохранения нагрузки обжатия необходимо уменьшить почти в два раза.

В табл. 51 приведен режим обжатий при прокатке слитков стали Х18Н10Т массой 3,3 г на заготовку 150Х XI50 мм.

Нагрев заготовки для прокатки на сорт производится обычно в методических нечах.