Technologia obróbki cieplnej prętów o dużym przekroju poprzecznym ze stali konstrukcyjnej z zastosowaniem regulowanego chłodzenia ciągłego z zakresu austenitu

• Autorzy: Garbarz Bogdan , Woźniak Dariusz , Adamczyk Mariusz , Zalecki Władysław , Siemieniec Janusz , Krawczyk Aleksandra , Gwóźdź-Kotnis Anna

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.20.1.1

Warianty tytułu

EN

Technology of heat treatment of the large section bars made of structural steel using controlled continuous cooling from the austenite phase

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu przyspieszonego chłodzenia po austenityzowaniu prętów o średnicy 180 mm ze stali konstrukcyjnej S355J2 na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne. Celem badań było opracowanie bazowych parametrów technologii obróbki cieplnej z wykorzystaniem ciepła pozostałego w prętach po walcowaniu na gorąco. Testy nagrzewania i chłodzenia prętów wykonano w urządzeniach wchodzących w skład linii do półprzemysłowej symulacji walcowania na gorąco, regulowanego chłodzenia i obróbki cieplnej (LPS-B) w Łukasiewicz - IMŻ. Wykonano następujące operacje chłodzenia po austenityzowaniu prętów: chłodzenie w spokojnym powietrzu, regulowane chłodzenie nadmuchem powietrza, mieszaniną wodno-powietrzną, natryskiem wody oraz chłodzenie zanurzeniowe w wodzie. Na podstawie wykonanych badań i analiz stwierdzono, że zastosowanie zoptymalizowanych wariantów przyspieszonego chłodzenia prowadzi do modyfikacji mikrostruktury oraz do rozdrobnienia ziarna, bez wytworzenia niepożądanych składników fazowych. W konsekwencji następuje podwyższenie właściwości mechanicznych (granicy plastyczności i udarności) powyżej poziomu uzyskiwanego w wyniku chłodzenia w spokojnym powietrzu, w tym w wyniku standardowego normalizowania. Wykonano wstępne próby przyspieszonego chłodzenia strumieniem powietrza prętów po austenityzowaniu w warunkach przemysłowych. Ostatecznym kryterium wyboru i wdrożenia w warunkach techniczno-technologicznych Huty Bankowa rodzaju technologii obróbki cieplnej prętów z wykorzystaniem ciepła po walcowaniu na gorąco, będzie ocena efektywności ekonomicznej przedsięwzięcia.

EN

The article presents the results of studies on the impact of accelerated cooling after the austenitisation of bars with a diameter of 180 mm made of structural steel S355J2 on the microstructure and mechanical properties. The aim of the research was to develop basic parameters of heat treatment technology using the heat remaining in the bars after hot rolling. Tests of heating and cooling of the bars were carried out in devices included in the line for semi-industrial hot rolling simulation, controlled cooling and heat treatment (LPS-B) at Łukasiewicz - IMŻ. The following cooling operations were performed after bar austenitisation: cooling in still air, controlled cooling with air blow, water-air mixture, water spraying and immersion cooling in water. Based on the research and analyses, it was found that the use of optimised variants of accelerated cooling leads to the modification of the microstructure and to grain refinement, without the formation of undesirable phase components. Consequently, the mechanical properties (yield strength and impact toughness) increase above the level obtained as a result of cooling in still air, including standard normalisation. Preliminary tests of accelerated air stream cooling of bars were carried out after austenitising in industrial conditions. The final criterion for selecting and implementing the type of technology for heat treatment of bars using heat after hot rolling in Huta Bankowa’s technical and technological conditions will be the assessment of the economic efficiency of the project.

Słowa kluczowe

PL

stal konstrukcyjna; przemiany fazowe; mikrostruktura; właściwości mechaniczne; chłodzenie przyspieszone

EN

structural steel; phase transformations; microstructure; mechanical properties; accelerated cooling

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 72, no. 1
• Strony: 2--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garbarz Bogdan

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - IMŻ

autor

Woźniak Dariusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - IMŻ

autor

Adamczyk Mariusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - IMŻ

autor

Zalecki Władysław

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - IMŻ

autor

Siemieniec Janusz

• Huta Bankowa Sp. z o.o.

autor

Krawczyk Aleksandra

• Huta Bankowa Sp. z o.o.

autor

Gwóźdź-Kotnis Anna

• Huta Bankowa Sp. z o.o.

Bibliografia

• [1] T. Murai. Direct Heat Treatment Technique for High-Strength, Large-Diameter PC Steel Bars with Pearlite Microstructure. SEI Tech. Rev., 2011, 73, October, s. 31-34.
• [2] Brochure of SMS Group GmbH - Business Unit Long Products Plants: Section and billet mills.
• [3] M. Mitsutsuka, H. Morise, T. Ogura, O. Nakamura. Air-atomized Mist-jet Cooling of Hot Billets. Trans. ISIJ, 1985, 25, s. 467-474.
• [4] O. Nakamura, M. Mitsutsuka, K. Suenaga, K. Kimishima. Development of the Billet Cooling Devise Using Mist-jet and Its Performance. Trans. ISIJ, 1985, 25, s. 475-481.
• [5] Łukasiewicz - IMŻ. Walcarka do walcowania na gorąco wraz z urządzeniami do obróbki cieplnoplastycznej (moduł B-LPS) [brak daty]. [Online] Dostępny z: https://www.imz.pl/pl/aktualnosci.php?wid=33&news=253 [Dostęp 27 stycznia 2020].
• [6] Polski Komitet Normalizacyjny, PN-68/H-04500. Badania dylatometryczne metali i ich stopów, Warszawa: PKN, 1968.
• [7] Stahl-Eisen-Prüfblatt 1681. Guidelines for preparation, execution and evaluation of dilatometric transformation test on iron alloys, STAHL-EISEN-Prüfblätter (SEP) des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute, 2nd edition, 1998.
• [8] ASTM Committee A01 on Steel, Stainless Steel and Related Alloys. Standard Practice for Quantitative Measurement and Reporting of Hypoeutectoid Carbon and Low-Alloy Steel Phase Transformations, March 2004.
• [9] Sieć Badawcza Łukasiewicz-Instytut Metalurgii Żelaza Procedura 2-BT. Badania dylatometryczne przemian fazowych materiałów metalicznych”, wyd. III, 2005.
• [10] B. Liščić, T. Filetin. Measurement of quenching intensity, calculation of heat transfer coefficient and global database of liquid quenchants. Materials Engineering - Materiálové inžinierstvo, 2012, 19, s. 52-63.
• [11] D.E. Lozano, G. Martinez-Cazares, R.D. Mercado-Solis, R. Colás, G. Totten. Estimation of Transient Temperature Distribution during Quenching, via a Parabolic Model. Mechanical Engineering, 2015, 61 (2), s. 107-114.
• [12] F.B. Pickering. The Basis of Quantitative Metallography. Metals and Metallurgy Trust, London, 1976.
• [13] ASTM International, ASTM E112. Standard Test Methods for Determining Average Grain Size, 2010.
• [14] R.S. Nalawade, V.R. Marje, G. Balachandran, V. Balasubramanian. Effect of pass schedule and groove design on the metal deformation of 38MnVS6 in the initial passes of hot rolling. Sadhana – Indian Academy of Sciences, 2016, 41 (1), s. 111-124.
• [15] B. Mintz. Influence of cooling rate from normalizing temperature and tempering on strength of ferrite–pearlite steels. Metals Technology, 1984, 11 (1), s. 52-59.
• [16] B. Mintz, G. Peterson, A. Nassar. Structure-property relationships in ferrite-pearlite steels. Ironmaking & Steelmaking, 1994, 21 (3), s. 215-222.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).