Способы повышения качества стали, обработанной давлением

Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих при охлаждении металла, и устранения возможности появления флокенов и трещин регулируют снижение температуры после прокатки. При этом учитывается, что скорость охлаждения влияет также на структуру и физико-механические свойства металла. Флокенами называются дефекты внутреннего строения металла в продольном изломе, образовавшиеся из-за повышенного содержания водорода. Они имеют вид тонких извилистых трещин длиной 1—30 мм и ведут к значительному снижению прочности,  пластичности, ударной вязкости стали.

Охлаждение может происходить на воздухе в штабелях, обдувкой воздухом и обрызгиванием водой (при этом способе охлаждения происходит закалка и повышается прочность металла), замачиванием в воде (что приводит к закалке и облегчает удаление окалины), в печах (металлов, склонных к образованию трещин и флокенов).

Для повышения механических, а в некоторых случаях и физических,   химических,   технологических   и   эксплуатационных свойств применяют термическую обработку. Она включает операции отжига, нормализации, закалки, отпуска, а также термомеханической обработки.

Основные типы термической обработки стального проката: без дополнительного нагрева (используется тепло остывающего проката) и с нагревом после прокатки. Обычно температура начала прокатки составляет не менее 1050, ее окончания — не менее 830 °С. Эта температура в необходимых случаях позволяет без дополнительного нагрева производить закалку листа, которую для уменьшения его коробления при охлаждении выполняют в роликовой закалочной машине при возвратно-поступательном движении листа между роликами. Термообработка аналогичного характера производится также непосредственно в линии прокатного стана. При этом металл охлаждают водой высокого давления — душируют, что эффективно действует на прокат, температура которого при выходе из прокатного стана около 800—850 °С, т. е. выше температуры превращения аустенита. В этом случае обеспечивается эффект упрочнения, вызванный закалкой стали. Для термической обработки толстых плит, листов и сортового проката использования струй воды под высоким давлением недостаточно, так как эффект быстрого, обеспечивающего закалку охлаждения не достигается. Поэтому такой прокат закаливают в закалочных ваннах, куда его погружают полностью.

В последнее время широкое распространение получила так называемая контролируемая прокатка листов толщиной до 18— 22 мм. Увеличивая в 1,5—2 раза прочность металла с одновременным резким повышением пластичности, вязкости и хладостойкость стали, она повышает способность стали противостоять сложным воздействиям арктического холода, переменных нагрузок, ударов и т. д. При контролируемой прокатке с низким отпуском до температуры 150—250 °С для углеродистых и низколегированных судостроительных сталей обеспечивают получение требуемых показателей механических свойств. Этот вид термической обработки заключается в подборе таких режимов прокатки и охлаждения после нее, которые обеспечивают мелкозернистое упрочненное состояние стали. Этого достигают понижением температуры прокатки в третьем — пятом проходах через валки прокатного стана до 780—850 °С и увеличением степени деформации до 15—20 % за каждый проход. Механизм упрочнения стали заключается в накоплении дефектов кристаллического строения в аустените при пластической деформации и сохранении этих дефектов во время закалки и после отпуска. На практике это означает, что лист за каждый проход утоняется на строго заданную величину в строго заданном температурном интервале. Процедуру прокатки заканчивают примерно при 680—700 °С. Контролируемая прокатка сочетает в себе все элементы термомеханической обработки, так как стальной лист подвергается одновременному действию механической деформации и быстрому охлаждению.

При производстве рулонной стали применение контролируемой прокатки невозможно, поскольку если на непрерывных станах нет ступенчатого обжатия и реверса, а стальная полоса выходит непрерывно и с большой скоростью, то нужны иные технологические приемы. Их нашли и назвали регламентируемой прокаткой. На конечных участках стана устанавливают устройства для двухстороннего душирования проходящей с большой скоростью стальной полосы. Интенсивность охлаждения строго регламентируется и, следовательно, устанавливается температура намотки полосы в рулон. Конечные результаты и контролируемой, и регламентируемой прокатки равноценны. Эффект применения этих видов прокатки достигается только у сталей, подвергшихся внепечной обработке (с низким содержанием серы и не имеющих неметаллических включений). Помимо этого при контролируемой или регламентируемой прокатке нельзя допустить отклонения от требуемых норм содержания химических элементов   (особенно углерода)   в  составе стали.

Для толстолистовой стали, которая не закаливается на всю толщину, при использовании душирования неприемлема термическая обработка листа, выходящего из прокатного стана. В этом случае листы надо специально повторно нагревать и закаливать в закалочных ваннах. Повторно нагретые листы охлаждают на воздухе (проводят нормализацию) или, когда требуется получить высокопластичный металл, охлаждают замедленно вместе с печью.