RU2661297C1 - Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field - Google Patents
Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661297C1 RU2661297C1 RU2017110971A RU2017110971A RU2661297C1 RU 2661297 C1 RU2661297 C1 RU 2661297C1 RU 2017110971 A RU2017110971 A RU 2017110971A RU 2017110971 A RU2017110971 A RU 2017110971A RU 2661297 C1 RU2661297 C1 RU 2661297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat treatment
- temperature
- roll
- brass
- inductor
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000010951 brass Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 26
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, в частности к процессам непрерывной термообработки металлического плоского проката (лент, полос) и к обеспечению качества этих изделий.The invention relates to the field of metallurgy and mechanical engineering, in particular to the processes of continuous heat treatment of metal flat products (tapes, strips) and to ensure the quality of these products.
Известно, что термообработка металлической ленты проводится с целью повышения пластичности при последующей деформации, а также как заключительная операция для получения нужных свойств [Технология процессов обработки металлов давлением / П.И. Полухин, А. Хензель, В.П. Полухин [и др.] - М.: Металлургия, 1988. - 408 с.]. (Мягкий прокат из латуни Л63, в частности, должен в соответствии с ГОСТ 2208-2007 удовлетворять следующим требованиям: временное сопротивление на разрыв σв 290÷400 МПа, относительное удлинение δ не менее 38%).It is known that heat treatment of a metal tape is carried out in order to increase ductility during subsequent deformation, as well as as a final operation to obtain the desired properties [Technology of metal forming processes / P.I. Polukhin, A. Hensel, V.P. Polukhin [et al.] - M .: Metallurgy, 1988. - 408 p.]. (Soft rolled products from brass L63, in particular, must in accordance with GOST 2208-2007 meet the following requirements: tensile strength σ of 290 ÷ 400 MPa, elongation δ of at least 38%).
Известен традиционный способ отжига рулонов проката в садочной печи [Кручер Г.Н. Комплексный информационный бюллетень по термообработке цветных металлов №2/14 / Г.Н. Кручер. - АО институт Гипроцветметобработка. - М., 1994. - 274 с.]. Способ характеризуется значительными энерго- и временными затратами: требуется время на нагрев, выдержку при заданной температуре и охлаждение. Кроме того, способ может приводить к неоднородности свойств, так как неоднородность температуры по сечению рулона большой массы, а тем более в объеме всей садки, особенно в необорудованной специальным образом печи, может достигать сотен градусов Цельсия [Лужбин, А.С. Регулирование поперечной неоднородности свойств и разнотолщинности непрерывно термообработанных полос / А.С. Лужбин, М.З. Певзнер // Производство проката. - 1998. - №9. - С. 14-18).A known traditional method of annealing rolls of rolled metal in a cage [Krucher G.N. Comprehensive newsletter on heat treatment of non-ferrous metals No. 2/14 / G.N. Krucher. - JSC Institute Giprotsvetmetobrabotka. - M., 1994. - 274 p.]. The method is characterized by significant energy and time costs: it takes time to heat, soak at a given temperature and cooling. In addition, the method can lead to heterogeneity of properties, since the temperature heterogeneity over the cross section of a large mass roll, and even more so in the volume of the entire cage, especially in a furnace not specially equipped, can reach hundreds of degrees Celsius [Luzhbin, A.S. Regulation of transverse heterogeneity of properties and thickness variation of continuously heat-treated strips / A.S. Luzhbin, M.Z. Pevzner // Production of rental. - 1998. - No. 9. - S. 14-18).
Известны способы непрерывной термообработки металлической ленты, позволяющие уменьшить время обработки и повысить однородность нагрева по сравнению с садочным отжигом [Вертлиб И.Л. Обзор современного состояния и перспектив развития протяжных печей и линий для отжига медных и латунных лент / И.Л. Вертлиб. - М.: Гипроцветметобработка, 1969. - 28 с.]. Действительно, неоднородность температуры по сечению равномерно движущейся через нагревательное устройство ленты несравнимо меньше ее неоднородности в объеме отжигаемого рулона. Но при непрерывной термообработке требуется за весьма короткий промежуток времени движения ленты через нагревательное устройство нагреть ее до температуры не меньше температуры рекристаллизации [Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов / С.С. Горелик, С.В. Добаткин, Л.М. Капуткина: 3-е изд. - М.: МИСИС, 2005. - 432 с.]. Между тем, скорость теплопередачи от неких элементов, нагретых за счет электросопротивления к самому прокату, движущемуся на некотором расстоянии от этих элементов, на которой основаны эти способы, даже при наиболее интенсивном «струйном» нагреве достаточно ограничена [Вертлиб И.Л. Теплообмен в протяжных печах струйного нагрева при термообработке лент / И.Л. Вертлиб, Н.Н. Буравченко, Ю.В. Пигузов//Цветные металлы. - 1977. - №5. - С. 61-64]. Поэтому такие способы используют для нагрева относительно тонкой ленты из материалов, имеющих достаточно низкую температуру рекристаллизации [Вертлиб И.Л. Обзор современного состояния и перспектив развития протяжных печей и линий для отжига медных и латунных лент / И.Л. Вертлиб. - М.: Гипроцветметобработка, 1969. - 28 с.]. Особенностями теплообмена объясняются и большие потери при теплопередаче, а значит значительные удельные энергозатраты (низкий КПД) при термообработке этим способом.Known methods for continuous heat treatment of a metal strip, which reduce the processing time and increase the uniformity of heating compared with batch annealing [Vertlib I.L. A review of the current state and development prospects of broaching furnaces and lines for annealing copper and brass tapes / I.L. Wertlieb. - M.: Giprotsvetmetobrabotka, 1969. - 28 p.]. Indeed, the heterogeneity of the temperature over the cross section of the tape uniformly moving through the heating device is incomparably less than its inhomogeneity in the volume of the annealed roll. But with continuous heat treatment, it is required for a very short period of time the tape moves through the heating device to heat it to a temperature not less than the recrystallization temperature [S. Gorelik Recrystallization of metals and alloys / S.S. Gorelik, S.V. Dobatkin, L.M. Kaputkina: 3rd ed. - M .: MISIS, 2005. - 432 p.]. Meanwhile, the heat transfer rate from certain elements heated by electrical resistance to the hire itself, moving at a certain distance from these elements, on which these methods are based, is even limited even with the most intense “jet” heating [Vertlib I.L. Heat transfer in broaching jet heating furnaces during heat treatment of tapes / I.L. Wertlieb, N.N. Buravchenko, Yu.V. Piguzov // Non-ferrous metals. - 1977. - No. 5. - S. 61-64]. Therefore, such methods are used to heat a relatively thin strip of materials having a sufficiently low recrystallization temperature [Vertlib I.L. A review of the current state and development prospects of broaching furnaces and lines for annealing copper and brass tapes / I.L. Wertlieb. - M.: Giprotsvetmetobrabotka, 1969. - 28 p.]. The heat transfer features also explain the large losses during heat transfer, which means significant specific energy consumption (low efficiency) during heat treatment in this way.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ непрерывной термообработки плоского проката в поперечном магнитном поле (transverse flux induction heating, TFIH), в котором магнитный поток перпендикулярен к поверхности проката, двигающегося между двумя половинами (магнитопроводами) индуктора (фиг. 1) [Baker, R. Transverse Flux Induction Heating / R. Baker // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. - 1950. - V. 65, Part II. - P. 711-719; Певзнер М.З. Непрерывная индукционная термообработка лент и полос / М.З. Певзнер, Н.М. Широков, С.Г. Хаютин. - М.: Металлургия, 1994. - 128 с.].The closest in technical essence to the proposed method is a method of continuous heat treatment of flat products in a transverse magnetic field (transverse flux induction heating, TFIH), in which the magnetic flux is perpendicular to the surface of the rolled products moving between two halves (magnetic circuits) of the inductor (Fig. 1) [ Baker, R. Transverse Flux Induction Heating / R. Baker // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. - 1950 .-- V. 65, Part II. - P. 711-719; Pevzner M.Z. Continuous induction heat treatment of tapes and strips / M.Z. Pevzner, N.M. Shirokov, S.G. Khayutin. - M.: Metallurgy, 1994. - 128 p.].
На фиг. 1 приведен поперечный разрез индуктора (2), состоящий из двух половин, представляющих собой магнитопроводы шириной ВИ, расположенные сверху и снизу от отжигаемой полосы (1) шириной В, движущейся непрерывно в направлении, перпендикулярном плоскости фиг. 1.In FIG. 1 is a cross-sectional view of an inductor (2), consisting of two halves, representing magnetic circuits of width B AND , located above and below the annealed strip (1) of width B, moving continuously in a direction perpendicular to the plane of FIG. one.
Нагрев индуцируемыми токами происходит за счет Джоулева тепловыделения во всем объеме движущегося проката, и достигается практически неограниченная интенсивность энергопередачи. Это позволяет отжигать непрерывно толстые полосы и получать исключительно высокую скорость нагрева и соответственно скорость движения проката в индукторе, например, на порядок более высокую, чем при предыдущем способе [Gibson, R.C. High efficiency induction heating as a production tool for heat treatment of continuous strip metal / R.C. Gibson, R.H. Jonson // Sheet metal industries. - 1982. - V. 59. - №12. - P. 889-892]. За счет этого (минимальное время нагрева и водяного охлаждения), а также за счет отсутствия выдержки при максимальной температуре отмечается минимальное время цикла обработки [Опыт использования индукционного отжига в практике обработки цветных металлов / Н.М. Широков, В.А. Крутилин, М.З. Певзнер, В.М. Юткин // Цветные металлы. - 1989. - №1. - С. 101-103]. Собственно самой теплопередачи в общепринятом понимании здесь не наблюдается, и, следовательно, нет потерь на ее осуществление, в результате чего отмечается его исключительная энергоэкономичность, позволяющая получать КПД до 95% [Gibson, R.C. High efficiency induction heating as a production tool for heat treatment of continuous strip metal / R.C. Gibson, R.H. Jonson // Sheet metal industries. - 1982. - V. 59. - №12. - P. 889-892. Кожин, В.Д. Энергозатраты при индукционном нагреве ленты / B.Д. Кожин, М.З. Певзнер, A.M. Подоляк // Цветные металлы. - 1994. - №2. - C. 55-57]. В процессе освоения и эксплуатации оборудования была установлена исключительная эффективность способа при отжиге однофазных материалов [Опыт использования индукционного отжига в практике обработки цветных металлов / Н.М. Широков, В.А. Крутилин, М.З. Певзнер, В.М. Юткин // Цветные металлы. - 1989. - №1. - С. 101-103].The induced currents are heated due to the Joule heat release in the entire volume of the rolling stock, and an almost unlimited energy transfer intensity is achieved. This makes it possible to anneal continuously thick strips and obtain an exceptionally high heating rate and, accordingly, the rolling speed of the rolled products in the inductor, for example, an order of magnitude higher than with the previous method [Gibson, R.C. High efficiency induction heating as a production tool for heat treatment of continuous strip metal / R.C. Gibson, R.H. Jonson // Sheet metal industries. - 1982. - V. 59. - No. 12. - P. 889-892]. Due to this (minimum heating and water cooling time), as well as due to the lack of exposure at maximum temperature, the minimum processing cycle time is noted [Experience of using induction annealing in the practice of processing non-ferrous metals / N.M. Shirokov, V.A. Krutilin, M.Z. Pevzner, V.M. Yutkin // Non-ferrous metals. - 1989. - No. 1. - S. 101-103]. Actually, the heat transfer itself, in the generally accepted sense, is not observed here, and, therefore, there is no loss in its implementation, as a result of which it is noted for its exceptional energy efficiency, which allows obtaining efficiency up to 95% [Gibson, R.C. High efficiency induction heating as a production tool for heat treatment of continuous strip metal / R.C. Gibson, R.H. Jonson // Sheet metal industries. - 1982. - V. 59. - No. 12. - P. 889-892. Kozhin, V.D. Energy consumption during induction heating of the tape / B.D. Kozhin, M.Z. Pevzner, A.M. Podolyak // Non-ferrous metals. - 1994. - No. 2. - C. 55-57]. In the process of mastering and operating the equipment, the exceptional efficiency of the method was established during annealing of single-phase materials [Experience of using induction annealing in the practice of processing non-ferrous metals / N.M. Shirokov, V.A. Krutilin, M.Z. Pevzner, V.M. Yutkin // Non-ferrous metals. - 1989. - No. 1. - S. 101-103].
Но при этом полоса и лента латуни Л63 даже при наиболее интенсивных режимах TFIH - отжига (минимально возможных скоростях движения и максимальных температурах нагрева проката) обнаруживали завышенное по сравнению с равновесным состоянием содержание β- фазы [Структурные особенности термической обработки латуни Л63 в линиях индукционного отжига / О.А. Авдюшкин, Б.Н. Ефремов, М.З. Певзнер, А.А. Филиппов // Тезисы Всесоюзной конференции «Производство, применение и свойства медных сплавов общего и специального назначения». - М., 1990. - С. 49; Опыт использования индукционного отжига в практике обработки цветных металлов / Н.М. Широков, В.А. Крутилин, М.З. Певзнер, В.М. Юткин // Цветные металлы. - 1989. - №1. - С. 101-103]. Соответственно, наблюдались слишком высокие значения характеристик прочности и низкие - характеристик пластичности, часто за пределами допустимых значений (σв более 400 МПа, δ менее 38%). Данное явление объясняется особенностями как TFIH, так и латуни Л63 [Осинцев, О.Е. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник / О.Е. Осинцев, В.Н. . - М.: Машиностроение, 2004. - 336 с., ил.]. Наиболее распространенная в промышленности двойная (состоящая из двух основных компонентов меди и цинка) латунь Л63 по своему составу расположена на границе фазового перехода. Поэтому преобладание α-, α+β- или β-фазового состояния и свойства сплава очень сильно зависят как от условий обработки, так и от ограничиваемого ГОСТ 15527-2004 содержания в конкретной партии проката каждого составляющего элемента, включая примеси [Ефремов, Б.Н. Роль фазового перехода в формировании структуры и свойств (α+β)-латуней / Б.Н. Ефремов // Оптимизация свойств и рациональное применение латуней и алюминиевых бронз. - М., 1988. - С. 19-26]. (Известно, что содержание каждого элемента в зависимости от коэффициента Гийе влияет по-разному [Осинцев О.Е. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник / О.Е. Осинцев, В.Н. . - М.: Машиностроение, 2004. - 336 с., ил.]).But at the same time, the strip and strip of brass L63, even under the most intense TFIH annealing modes (the lowest possible speeds and maximum heating temperatures for rolled products), showed a higher β-phase content compared to the equilibrium state [Structural Features of Heat Treatment of Brass L63 in Induction Annealing Lines / O.A. Avdyushkin, B.N. Efremov, M.Z. Pevzner, A.A. Filippov // Abstracts of the All-Union Conference “Production, Application and Properties of Copper Alloys of General and Special Purpose”. - M., 1990 .-- S. 49; Experience of using induction annealing in the practice of processing non-ferrous metals / N.M. Shirokov, V.A. Krutilin, M.Z. Pevzner, V.M. Yutkin // Non-ferrous metals. - 1989. - No. 1. - S. 101-103]. Correspondingly, too high values of strength characteristics were observed and low - ductility characteristics, often beyond acceptable values (σ in more than 400 MPa, δ less than 38%). This phenomenon is explained by the features of both TFIH and brass L63 [Osintsev, O.E. Copper and copper alloys. Domestic and foreign brands: Reference book / O.E. Osintsev, V.N. . - M.: Mechanical Engineering, 2004. - 336 p., Ill.]. The most common in industry double (consisting of two main components of copper and zinc) brass L63 in its composition is located at the boundary of the phase transition. Therefore, the predominance of the α-, α + β- or β-phase state and the properties of the alloy very much depend both on the processing conditions and on the content of each component element, including impurities, limited by GOST 15527-2004 [Efremov, B.N . The role of the phase transition in the formation of the structure and properties of (α + β) brass / B.N. Efremov // Optimization of properties and rational use of brass and aluminum bronzes. - M., 1988. - S. 19-26]. (It is known that the content of each element depending on the Guilllet coefficient affects differently [Osintsev O.E. Copper and copper alloys. Domestic and foreign brands: Reference book / O.E. Osintsev, V.N. . - M.: Engineering, 2004. - 336 p., Ill.]).
В результате обнаруженного несоответствия свойств их регламентируемым значениям получаемый прокат причисляется к окончательному браку или, при возможности последующего передела (наличии заказов на соответствующую продукцию), прокатывается на тонкие размеры, но малый запас пластичности материала приводит к необходимости введения дополнительной промежуточной термообработки. Таким образом, в отличие от однофазных сплавов, термообработка латуни Л63 способом TFIH, вследствие, как правило, большой массы каждого отожженного рулона, приводит к значительным материальным потерям или, в лучшем случае, к существенному удорожанию производства [Опыт использования индукционного отжига в практике обработки цветных металлов / Н.М. Широков, В.А. Крутилин, М.З. Певзнер, В.М. Юткин // Цветные металлы. - 1989. - №1. - С. 101-103]. С другой стороны, отказ от индукционной термообработки, в частности, при производстве мягких полос и достаточно толстых лент Л63 приводит к безальтернативной необходимости возврата к энергозатратному и длительному по времени садочному отжигу.As a result of the discrepancy between the properties and their regulated values, the resulting hire is classified as final defect or, if possible, redistribution (availability of orders for the corresponding products) is rolled to thin sizes, but a small margin of plasticity of the material leads to the need for additional intermediate heat treatment. Thus, unlike single-phase alloys, heat treatment of L63 brass by the TFIH method, due to, as a rule, the large mass of each annealed coil, leads to significant material losses or, in the best case, to a significant rise in production cost [Experience using induction annealing in the practice of processing non-ferrous metals / N.M. Shirokov, V.A. Krutilin, M.Z. Pevzner, V.M. Yutkin // Non-ferrous metals. - 1989. - No. 1. - S. 101-103]. On the other hand, the rejection of induction heat treatment, in particular, in the production of soft strips and rather thick L63 tapes, leads to an uncontested need to return to energy-intensive and long-term cage annealing.
Целью заявляемого изобретения является гарантированное получение в результате непрерывной индукционной термообработки проката латуни Л63 со свойствами в интервалах, регламентируемых для мягкого состояния ГОСТ 2208-2004, при всех возможных изменениях состава данного сплава в пределах, регламентируемых ГОСТ 15527-70.The aim of the invention is the guaranteed receipt as a result of continuous induction heat treatment of rolled brass L63 with properties in the intervals regulated for the mild state of GOST 2208-2004, with all possible changes in the composition of this alloy within the limits regulated by GOST 15527-70.
Технический результат предполагаемого изобретения заключается в достижении требуемых (регламентируемых для мягкого состояния) значений свойств и в результате - в предотвращении случаев возникновения брака и, за счет этого, удешевлении производства при сохранении всех преимуществ прототипа (минимальных энергозатрат и максимальной производительности).The technical result of the proposed invention is to achieve the required (regulated for a mild state) property values and, as a result, to prevent the occurrence of defects and, due to this, to reduce the cost of production while maintaining all the advantages of the prototype (minimum energy consumption and maximum productivity).
Этот результат достигается путем оптимизации режима охлаждения нагретого в индукторе проката, обеспечивающего сохранение материала в равновесном состоянии и, в результате, его полное разупрочнение. Для предупреждения каких-либо неравновесных фазовых преобразований медленное охлаждение проката в предварительно сформированном рулоне достаточно большой массы (не менее 300 кг) начинают с достаточно высокой температуры (не менее 540°С) и производят при температуре производственного помещения (10÷30°С) в течение не менее 2 ч. В результате гарантированно получают прокат в мягком состоянии, когда характеристики его структуры и свойств приближаются к характеристикам, образующимся в результате садочного отжига. При этом длительность производственного цикла за счет медленного охлаждения рулона практически не увеличивается (производительность не уменьшается), так как после свертки рулон снимается (извлекается из моталки) и линия снова готова к термообработке следующей партии проката.This result is achieved by optimizing the cooling mode of the rolled steel heated in the inductor, which ensures that the material is kept in equilibrium and, as a result, its complete softening. To prevent any non-equilibrium phase transformations, the slow cooling of the rolled products in a preformed roll of a sufficiently large mass (at least 300 kg) begins with a sufficiently high temperature (at least 540 ° C) and is carried out at the temperature of the production room (10 ÷ 30 ° C) in for a period of not less than 2 hours. As a result, it is guaranteed to obtain rolled products in a soft state, when the characteristics of its structure and properties approach the characteristics formed as a result of cage annealing. At the same time, the duration of the production cycle due to the slow cooling of the coil practically does not increase (productivity does not decrease), since after the convolution the coil is removed (removed from the winder) and the line is again ready for heat treatment of the next batch of rolled products.
Описание способаMethod description
Предлагаемый способ включает:The proposed method includes:
- непрерывный нагрев проката Л63 методом TFIH;- continuous heating of rolled steel L63 by the TFIH method;
- протяжку (перемотку) проката от индуктора до моталки (устройства, наматывающего в рулон) таким образом, чтобы температура сматываемого металла составляла не менее 540°С, а масса смотанного в рулон проката не менее 300 кг;- broaching (rewinding) of the rolled product from the inductor to the winder (device winding into a roll) so that the temperature of the rolled metal is at least 540 ° C, and the mass of rolled into a roll is not less than 300 kg;
- медленное (на воздухе) охлаждение рулона проката в течение не менее двух часов при температуре производственного помещения 10÷30°С.- slow (in air) cooling of the rolled metal coil for at least two hours at a temperature of the production room 10 ÷ 30 ° C.
Пример выполненияExecution example
Для сравнения эффективности использования предлагаемого способа, прототипа и аналога на одном оборудовании и материале полученные полунепрерывным методом слитки латуни Л63 по ГОСТ 15527-70, часть из которых отливали специально с содержанием меди (Cu) 62,5±0,2%, 63±0,2% и 64±0,2%, фрезеровали, разрезали на мерную длину и прокатывали на стане горячей прокатки до толщины 5,0 мм. Холодную прокатку производили до толщины 2,0 мм и 2,4 мм, а после обрезки кромок до ширины В, равной 618 мм, полосы отжигали двумя способами:To compare the efficiency of using the proposed method, prototype and analogue on the same equipment and material obtained by the semi-continuous method of L63 brass ingots in accordance with GOST 15527-70, some of which were specially cast with a copper (Cu) content of 62.5 ± 0.2%, 63 ± 0 , 2% and 64 ± 0.2%, were milled, cut to a measured length and rolled on a hot rolling mill to a thickness of 5.0 mm. Cold rolling was carried out to a thickness of 2.0 mm and 2.4 mm, and after trimming the edges to a width B of 618 mm, the strips were annealed in two ways:
- рулонами в печи сопротивления по режиму 620°С в течение 3 ч;- rolls in a resistance furnace according to a regime of 620 ° C for 3 hours;
- методом TFIH в линии индукционного отжига с индуктором, состоящим из четырех модулей, каждый из которых представляет собой, по сути, отдельный индуктор, см. фиг. 1 [Опыт использования индукционного отжига в практике обработки цветных металлов / Н.М. Широков, В.А. Крутилин, М.З. Певзнер, В.М. Юткин // Цветные металлы. - 1989. - №1. - С. 101-103]. Использовали две схемы включения обмоток индуктора:- by the TFIH method in an induction annealing line with an inductor consisting of four modules, each of which is, in fact, a separate inductor, see FIG. 1 [The experience of using induction annealing in the practice of processing non-ferrous metals / N.M. Shirokov, V.A. Krutilin, M.Z. Pevzner, V.M. Yutkin // Non-ferrous metals. - 1989. - No. 1. - S. 101-103]. Used two schemes for switching on the windings of the inductor:
1 - общий Δ для модулей №1 и №2 (два первых модуля по ходу движения полосы);1 - total Δ for modules No. 1 and No. 2 (the first two modules along the strip);
2 - общий Δ для модулей №1 и №2; звезда для модулей №3 и №4 (все четыре модуля).2 - total Δ for modules No. 1 and No. 2; star for modules No. 3 and No. 4 (all four modules).
Для наблюдения за кинетикой изменения температуры (Т, °С) при движении ленты в ЛИО перед отжигом в ее центральную по ширине часть зачеканивали гибкую хромель-алюмелевую кабельную термопару. При намотке отожженного рулона между его средними витками устанавливали другую кабельную термопару для контроля закономерности остывания металла в рулоне. Кроме того, температуру полосы на выходе из 2-го или 4-го модуля (в зависимости от схемы включения индуктора) непрерывно контролировали стационарным пирометром ИТ-1, а температуру смотки полосы в рулон - контактным прибором «Hanna». Вследствие того, что режимы отжига по каждой из двух схем включения индуктора и по каждому из двух вариантов охлаждения различались, на фиг. 2 изменения температуры полосы по мере ее движения к моталке и при остывании в рулоне (см. пунктирные линии 1б, 2б в левой части схемы) показаны лишь схематически.A flexible chromel-alumel cable thermocouple was minted to observe the kinetics of temperature changes (Т, ° С) during the tape movement in the LIO before annealing into its central part in width. When winding the annealed coil between its middle turns, another cable thermocouple was installed to control the pattern of metal cooling in the coil. In addition, the temperature of the strip at the outlet of the 2nd or 4th module (depending on the inductor switching circuit) was continuously monitored by an IT-1 stationary pyrometer, and the temperature of the strip winding into a roll using a Hanna contact device. Due to the fact that the annealing modes for each of the two switching circuits of the inductor and for each of the two cooling options were different, in FIG. 2 changes in the temperature of the strip as it moves to the coiler and when cooling in a roll (see dotted lines 1b, 2b on the left side of the diagram) are shown only schematically.
Режим отжига варьировали путем изменения скорости движения полосы (V), причем достигали минимально возможных ее значений, когда перегретая полоса вытягивалась под действием силы натяжения; при этом для предотвращения обрыва непрерывно замеряли ее ширину. Отожженные полосы при движении от индуктора до моталки, свертывающей их в рулоны, охлаждались быстро водой (специальным «душирующим» устройством) до температуры менее 100°С, V~10 м/мин (варианты термообработки 1а и 2а) или относительно медленно на воздухе (варианты термообработки 1б и 2б), см. фиг. 2. Видно, что кроме варианта охлаждения и режима отжига (скорости полосы, определяющей время ее охлаждения на воздухе), температура полос в момент их свертки в рулон зависела от схемы включения индуктора, иначе - расстояния от последнего включенного модуля до моталки, также определяющей время движения полос до моталки. В результате, температура смотки в рулон при отжиге в двух муфелях (большое расстояние до моталки) без последующего охлаждения водой (вариант 1б) составляла 460÷500°С, то есть не соответствовала условиям предлагаемого способа. Наоборот, при таком же охлаждении, но при отжиге в четырех муфелях (вариант 2б, сравнительно малое расстояние до моталки) температура смотки в рулон в соответствии с условиями предлагаемого способа составляла 540÷580°С. При этом в обоих случаях температура проката на выходе из последнего по ходу движения проката включенного модуля колебалась в пределах 620÷680°С, V~8 м/мин. Образцы отожженного проката испытывали на растяжение, определяя величины временного сопротивления (σВ, МПа) и относительного удлинения (δ, %), а также контролировали характеристики структуры: содержание β-фазы (β, %) и величину зерна (μ, мкм).The annealing mode was varied by changing the speed of the strip (V), and reached its minimum possible values when the superheated strip was stretched under the action of a tension force; in order to prevent a break, its width was continuously measured. Annealed strips moving from the inductor to the coiler, rolling them into coils, were quickly cooled with water (a special “choking” device) to a temperature of less than 100 ° C, V ~ 10 m / min (heat treatment options 1a and 2a) or relatively slowly in air ( heat treatment options 1b and 2b), see FIG. 2. It can be seen that, in addition to the cooling option and the annealing mode (the speed of the strip determining the time of its cooling in air), the temperature of the strips at the time of their convolution into a roll depended on the inductor switching circuit, otherwise, the distance from the last switched on module to the winder, also determining lane movements to the coiler. As a result, the temperature of the winding into a roll during annealing in two muffles (a large distance to the winder) without subsequent cooling with water (option 1b) was 460 ÷ 500 ° C, that is, it did not meet the conditions of the proposed method. On the contrary, with the same cooling, but during annealing in four muffles (option 2b, a relatively small distance to the winder), the temperature of the winding into a roll in accordance with the conditions of the proposed method was 540 ÷ 580 ° C. Moreover, in both cases, the temperature of the rolled products at the outlet of the last included module in the direction of rolling ranged from 620 ÷ 680 ° C, V ~ 8 m / min. Samples of annealed rolled products were tensile, determining the values of temporary resistance (σ V , MPa) and elongation (δ,%), and also controlled the structure characteristics: β-phase content (β,%) and grain size (μ, μm).
Из табл. 1 видно, что наиболее «мягкие» свойства, гарантированно удовлетворяющие регламентируемым значениям, наблюдались в заготовке, отожженной рулонами в печах сопротивления. При этом содержание меди оказывало достаточно незначительное влияние на структуру и свойства, что позволило объединить оба варианта содержания меди в одной строке. Лента, полученная по схеме: горячая прокатка, холодная прокатка, отжиг методом TFIH по варианту 1а во всем возможном диапазоне содержания Cu, характеризуется достаточно «жесткими» свойствами, не гарантирующими получения регламентируемых свойств. Но все же видно, что относительно незначительное различие в химическом составе привело к существенным различиям в структуре и свойствах (см. табл. 1).From the table. Figure 1 shows that the most “soft” properties, guaranteed to satisfy regulated values, were observed in the workpiece annealed by rolls in resistance furnaces. At the same time, the copper content had a rather insignificant effect on the structure and properties, which made it possible to combine both variants of the copper content in one line. The tape obtained according to the scheme: hot rolling, cold rolling, annealing by the TFIH method according to option 1a in the entire possible range of Cu content, is characterized by rather “tough” properties that do not guarantee obtaining regulated properties. But nevertheless it is seen that a relatively insignificant difference in chemical composition led to significant differences in structure and properties (see table. 1).
Свойства и структура ленты, отожженной методом TFIH без водяного охлаждения (табл. 2), существенно различаются в зависимости от схемы включения индуктора, что на основании наших результатов вполне объяснимо. При отжиге в 2-х первых модулях (вариант 1б) прокат доходит до моталки относительно холодным. Изменений фазового состава в ней уже не происходит. Наоборот, при нагреве в 4-х модулях (вариант 2б, соответствующий предлагаемому способу, выделен жирным шрифтом) температура ленты, свертываемой в рулон, достаточно высока, чтобы происходящие в ней процессы были сходны с имеющими место при садочном отжиге, в результате чего фазовый состав приближается к равновесному.The properties and structure of the tape annealed by the TFIH method without water cooling (Table 2) significantly differ depending on the inductor switching circuit, which is quite explainable based on our results. When annealing in the first 2 modules (option 1b), the hire reaches the coiler is relatively cold. Changes in the phase composition in it no longer occur. On the contrary, when heating in 4 modules (option 2b corresponding to the proposed method is indicated in bold), the temperature of the tape being rolled up is high enough so that the processes occurring in it are similar to those occurring during batch annealing, as a result of which the phase composition approaching equilibrium.
Сравнение табл. 1 и 2 показывает, что свойства и структура ленты, отожженной в 4-х модулях индуктора, лишь после исключения водяного охлаждения близки к характеристикам ленты, полученной в садочной печи. Таким образом, эффективность введения 3-го и 4-го модуля гарантированно выявляется в случае, когда выполняется главное условие предлагаемого способа, по которому температура смотки в рулон должна быть не меньше 540°С. В данном случае переход на вторую схему включения индуктора уменьшил длину зоны охлаждения и время охлаждения, что и обеспечило достаточно высокую температуру смотки рулона (температуру начала медленного охлаждения).Comparison of the table. 1 and 2 shows that the properties and structure of the tape annealed in 4 modules of the inductor, only after exclusion of water cooling, are close to the characteristics of the tape obtained in the furnace. Thus, the efficiency of introducing the 3rd and 4th module is guaranteed to be revealed when the main condition of the proposed method is fulfilled, in which the temperature of the winding into a roll should be at least 540 ° C. In this case, the transition to the second circuit for switching on the inductor reduced the length of the cooling zone and cooling time, which ensured a sufficiently high temperature of the coil winding (the temperature of the onset of slow cooling).
Предлагаемый способ позволит, в отличие от прототипа, гарантировать качество проката из латуни Л63 в мягком состоянии при минимальных энергозатратах и времени обработки в сравнении с его садочным отжигом и, таким образом, за счет исключения случаев образования брака снизить общую себестоимость производства при максимально достижимой производительности труда.The proposed method will allow, in contrast to the prototype, to guarantee the quality of rolled products from L63 brass in a mild condition with minimal energy consumption and processing time in comparison with its batch annealing and, thus, by eliminating the occurrence of marriage, reduce the total cost of production at the highest achievable labor productivity .
Таблица 1 - характеристики структуры и свойства проката латуни Л63 толщиной 2,0 мм после окончательного отжига: садочного (аналог) или непрерывного методом TFIH по традиционно используемому варианту 1а, см. фиг. 2 (прототип).Table 1 - structural characteristics and properties of rolled brass L63 2.0 mm thick after final annealing: batch (analog) or continuous by the TFIH method according to the traditionally used option 1a, see Fig. 2 (prototype).
Таблица 2 - механические свойства и структура проката с содержанием меди ~63% после ИО со скоростью V~11 м/мин до Т~620°С, свернутой в рулон без охлаждения (варианты технологии 1б и 2б).Table 2 - mechanical properties and structure of rolled products with a copper content of ~ 63% after the IE at a speed of V ~ 11 m / min to T ~ 620 ° C, rolled up without cooling (technology options 1b and 2b).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110971A RU2661297C1 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110971A RU2661297C1 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661297C1 true RU2661297C1 (en) | 2018-07-13 |
Family
ID=62917187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110971A RU2661297C1 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661297C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711071C1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Method for production of continuously branched to soft brass tape l63 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013065830A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | 三菱伸銅株式会社 | Hot-forged copper alloy article |
| RU2518039C2 (en) * | 2011-08-09 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") | Control over continuous heat treatment |
| US20160201180A1 (en) * | 2013-09-26 | 2016-07-14 | Mitsubishi Shindoh Co, Ltd. | Copper alloy |
-
2017
- 2017-03-31 RU RU2017110971A patent/RU2661297C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518039C2 (en) * | 2011-08-09 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") | Control over continuous heat treatment |
| WO2013065830A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | 三菱伸銅株式会社 | Hot-forged copper alloy article |
| US20160201180A1 (en) * | 2013-09-26 | 2016-07-14 | Mitsubishi Shindoh Co, Ltd. | Copper alloy |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Певзнер М.З. и др., Непрерывная индукционная термообработка лент и полос, М., Металлургия, 1994, с.128. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711071C1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Method for production of continuously branched to soft brass tape l63 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6533402B2 (en) | Cu-Ni-Si copper alloy sheet, method for producing the same, and lead frame | |
| CN103379968A (en) | Rolled magnesium alloy material, magnesium alloy member, and method for producing rolled magnesium alloy material | |
| RU2372158C2 (en) | Method and process line to fabricate metal strips from copper or copper alloys | |
| WO2017168890A1 (en) | Al-mg-si-based alloy material, al-mg-si-based alloy plate, and method for manufacturing al-mg-si-based alloy plate | |
| RU2661297C1 (en) | Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field | |
| CN109852826A (en) | A kind of brass band production technology with high buckling performance | |
| EP3433394B1 (en) | Method for converting wire rod of nonferrous metals and alloys thereof to wire with high elongation and in the annealed state | |
| JP6831399B2 (en) | Composite rolling extrusion method and equipment for performing it | |
| CN112593114A (en) | Preparation method of high-performance Cu-Cr-Zr-Mg-Si alloy plate strip | |
| CN103370147B (en) | Magnesium alloy calendering material, magnesium alloy component and the method for the manufacture of magnesium alloy calendering material | |
| EP4313436B1 (en) | Apparatus and method for rolling a metal product | |
| EP3187616A1 (en) | Fabrication method of strips and sheets made of zn-cu-ti alloys designed for building industry | |
| JPH06158251A (en) | Continuous annealing method and device in plastic working | |
| US11326242B2 (en) | Copper-nickel-tin alloys | |
| US2042124A (en) | Electric sheet | |
| RU2707054C1 (en) | Method for multiple drawing of articles with electric contact heating and article made by such method | |
| US1987628A (en) | Method of manufacturing nonferrous alloy sheets and strips | |
| JP2010005656A (en) | Method of manufacturing magnesium sheet | |
| JP4054328B2 (en) | Hot rolled long coil manufacturing method | |
| RU2711071C1 (en) | Method for production of continuously branched to soft brass tape l63 | |
| JP2989542B2 (en) | Rolling method of copper and copper base alloy | |
| RU2650651C1 (en) | Method of austenitic anticorrosion steel section hot rolled plates production | |
| JP2002167619A (en) | Ferritic stainless steel wire and method for producing the same | |
| PL247364B1 (en) | Method of manufacturing Cu-OFE alloy tapes intended especially for cumulative inserts | |
| JP2020514069A (en) | Casting and rolling equipment and method of treating a workpiece using such equipment |