CN103215418A

CN103215418A - 一种特厚钢板的热处理方法

Info

Publication number: CN103215418A
Application number: CN2013101789231A
Authority: CN
Inventors: 吴会亮; 杜显彬; 周平; 霍孝新; 黄少文; 冯文义; 李生根; 高海军
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明提供了一种特厚钢板的热处理方法。根据本发明的特厚钢板的热处理方法包括下述步骤：对钢板进行抛丸处理；将抛丸处理后的钢板置于加热炉内进行加热，加热温度控制在900℃～920℃，钢板达到预定的温度后保温20min～30min；对加热后的钢板进行淬火冷却，使钢板先后通过淬火机的高压段和低压段，然后水冷至室温，其中，使钢板出加热炉后快速通过淬火机的高压段，钢板在高压段的运行速度为2.0m/min～3.0m/min。根据本发明的方法，具有工艺简单、淬火效果好的特点，有效地解决了100mm以上特厚钢板“淬不透”的问题。

Description

一种特厚钢板的热处理方法

技术领域

本发明属于热处理领域，具体地讲，本发明涉及一种钢板的淬火热处理方法，更具体地讲，涉及一种厚度在100mm以上的特厚合金钢板的淬火处理方法。

背景技术

对于合金钢板而言，淬火工艺控制的难度比较大，这主要是因为：淬火要得到马氏体，淬火的冷却速度就必须大于临界冷却速度，而快冷总是不可避免地要造成很大的内应力，往往会引起钢板的变形和开裂。尤其是，对于100mm以上的特厚钢板而言，目前受设备冷却能力的限制，水淬导致钢板的表心温差很大，而且随着钢板厚度的增加，淬火冷速逐渐减弱，心部冷却速度不足，组织较表层粗大，出现块状先共析铁素体，达不到良好的淬火效果。

目前，国内采用辊压式淬火机对于100mm以上特厚钢板淬火尚无可供参考的经验。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种100mm以上特厚钢板的热处理方法。

根据本发明的一方面，提供了一种特厚钢板的热处理方法，所述热处理方法包括下述步骤：对钢板进行抛丸处理，以使钢板表面的氧化皮脱落；将抛丸处理后的钢板置于加热炉内进行加热，加热温度控制在900℃～920℃，钢板达到预定的温度后保温20min～30min，以防止钢板表面脱碳；对加热后的钢板进行淬火冷却，使钢板先后通过淬火机的高压段和低压段，然后水冷至室温，其中，使钢板出加热炉后快速通过淬火机的高压段，钢板在高压段的运行速度为2.0m/min～3.0m/min，通过时间根据生产的钢板长度而定。

根据本发明的一个实施例，抛丸处理时可以使用直径为0.8mm～2.0mm的钢珠，钢珠的旋转速度可以为80m/s～120m/s。

根据本发明的一个实施例，对钢板进行加热时采用全氮气保护加热。

根据本发明的一个实施例，加热炉的炉门采用滑轨升降式，加热炉的炉体与炉门为自动密封，以减小炉内的温度波动。

根据本发明的一个实施例，在对钢板进行加热时，加热速率可以为1.0℃/mm～1.4℃/mm，具体加热时间根据生产的钢板厚度而定。

根据本发明的一个实施例，淬火机的高压段的总水量可以为4525L～4605L，水温可以为25℃～30℃，水压≥8巴。

根据本发明的一个实施例，钢板在淬火机的低压段往复摆动，冷却至室温后进入冷床。

根据本发明的一个实施例，钢板的厚度大于或等于100mm。

根据本发明的一个实施例，所述特厚钢板可以包括按重量百分比计的下述成分：C0.33wt%～0.42wt%，Si0.15wt%～0.35wt%，Mn0.50wt%～0.75wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，Cr1.10wt%～1.35wt%，Mo0.25wt%～0.45wt%，Als≥0.015wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

根据本发明的优选实施例，所述特厚钢板可以包括按重量百分比计的下述成分：C0.33wt%～0.38wt%，Si0.20wt%～0.35wt%，Mn0.50wt%～0.65wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，Cr1.10wt%～1.30wt%，Mo0.25wt%～0.45wt%，Als≥0.015wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

根据本发明的方法，具有工艺简单、淬火效果好的特点，有效地解决了100mm以上特厚钢板“淬不透”的问题。

根据本发明的方法得到的钢板，具有均匀的组织和稳定的性能。

附图说明

图1A至图1C是示出了根据本发明一个实施例的钢板的金相组织的照片。

具体实施方式

本发明提供了一种厚度在100mm以上的特厚钢板的淬火热处理方法，其中，通过采用调节加热过程和淬火工艺参数等措施，稳定地实现了厚度在100mm以上的特厚钢板的淬火热处理。

根据本发明的一个实施例，厚度不小于100mm的钢板可以包括按重量百分比计的下述成分：C0.33wt%～0.42wt%，Si0.15wt%～0.35wt%，Mn0.50wt%～0.75wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，Cr1.10wt%～1.35wt%，Mo0.25wt%～0.45wt%，Als≥0.015wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

根据本发明的优选实施例，厚度不小于100mm的钢板可以包括按重量百分比计的下述成分：C0.33wt%～0.38wt%，Si0.20wt%～0.35wt%，Mn0.50wt%～0.65wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，Cr1.10wt%～1.30wt%，Mo0.25wt%～0.45wt%，Als≥0.015wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

根据本发明，一种特厚钢板的热处理方法包括抛丸处理、加热炉加热和炉后淬火冷却。具体地讲，根据本发明的特厚钢板的热处理方法，将钢板通过冶炼和控制轧制得到所要求的规格之后进行热处理，钢板在进入加热炉之前必须经过抛丸预处理。为了保证抛丸后钢板表面的质量，抛丸时使用直径为0.8mm～2.0mm的钢珠，钢珠的旋转速度可以为80m/s～120m/s。根据本发明，可以利用抛丸机将钢丸抛射到钢板的表面，使钢板的氧化铁皮脱落。根据本发明的一个优选实施例，抛丸时可以使用直径为2.0mm的钢珠，旋转速度为100m/s。

根据本发明的特厚钢板的热处理方法，在对钢板进行抛丸处理后，使钢板进入加热炉进行加热。为了防止钢板表面脱碳，加热时采用全氮气保护加热，将钢板加热至900℃～920℃，以使钢板的组织完全奥氏体化，保证碳原子和合金元素充分扩散，加热速率为1.0℃/mm～1.4℃/mm，以保证钢板的淬透性；在钢板达到所期望的温度后进行保温，保温时间可以达20min～30min。根据本发明，具体的加热时间可以在本发明的教导下根据生产的钢板的厚度而定。另外，为了减小加热炉内的温度波动，加热炉的炉门采用滑轨升降式，炉体与炉门为自动密封。根据本发明的一个优选实施例，可以将加热温度设定为920℃，加热速率可以为1.3℃/mm，保温30min，钢板的在炉时间保持在160min～190min。在前述实施例的优选条件下，奥氏体组织被充分均匀化，碳化物充分溶解，原始组织细，片间距小，奥氏体的转化速度快。

根据本发明，钢板出加热炉后先后通过淬火机的高压段和低压段，然后水冷至室温。具体地讲，钢板出加热炉后快速通过淬火机的高压段，钢板在高压段的运行速度为2.0m/min～3.0m/min，钢板通过淬火机的高压段的时间可以根据生产的钢板长度而定；然后，使钢板在淬火机的低压段往复摆动，冷却至室温后进入冷床。根据本发明的一个实施例，可以采用辊压式淬火机，淬火机的高压段的总水量为4525L～4605L，水温为25℃～30℃，水压≥8巴（bar）。根据本发明的一个优选实施例，钢板在高压段的运行速度可以为3.0m/min，通过时间根据生产的钢板实际长度而定，然后使钢板在低压段往复摆动，水冷至室温后进入冷床。

根据本发明的特厚钢板的热处理方法，能够大幅提高淬火机生产的极限厚度规格，有利地提高生产能力，为产品开发创造了工艺条件。

下面将结合具体的实施例来进一步说明本发明。以下实施例仅用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不局限于以下实施例。

实施例1：

生产规格为厚×宽×长=100mm×2200mm×12000mm的合金钢板。

上述规格的特厚合金钢板的化学成分按重量百分比（wt%）计如下：C0.38wt%，Si0.25wt%，Mn0.50wt%，P0.018wt%，S0.010wt%，Cr1.20wt%，Mo0.28wt%，Als0.025wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。采用抛丸处理→淬火炉加热→炉后冷却的工艺流程。

1）抛丸处理

钢丸直径为2.0mm，弹丸旋转速度为100m/s。

2）加热

加热温度设定在920℃，加热速率为1.3℃/mm，保温30min，在炉时间160min±5min。

3）炉后冷却

钢板在淬火机的高压段的运行速度为3.0m/min，通过高压段的时间为4min。高压段的总水量为4580L，水温27℃。钢板在低压段往复摆动，冷却至室温后进入冷床。

对根据上述方法生产出的钢板的横截面硬度进行测量。本实施例1所涉及钢板的横截面硬度分布数据列于下面的表1中。

实施例2：

生产规格为厚×宽×长=120mm×2200mm×9000mm的合金钢板。

上述规格的特厚合金钢板的化学成分按重量百分比（wt%）计如下：C0.37wt%，Si0.23wt%，Mn0.55wt%，P0.015wt%，S0.008wt%，Cr1.30wt%，Mo0.25wt%，Als0.020wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。采用抛丸处理→淬火炉加热→炉后冷却的工艺流程。

1）抛丸处理

钢丸直径为2.0mm，弹丸旋转速度为100m/s。

2）加热

加热温度设定在920℃，加热速率为1.3℃/mm，保温30min，在炉时间190min±5min。

3）炉后冷却

钢板在淬火机的高压段的运行速度为3.0m/min，通过高压段的时间为3min。高压段的总水量为4605L，水温25℃。钢板在低压段往复摆动，冷却至室温后进入冷床。

对根据上述方法生产出的钢板的横截面硬度进行测量。本实施例2所涉及钢板的横截面硬度分布数据列于表1中，该钢板的金相组织见图1。

表1实施例1和2的钢板的硬度分布情况（HRC）

由上面的表1可以看出，根据本发明的方法进行淬火处理的钢板，表层硬度可达45HRC，心部硬度可达40HRC，均匀性良好。因此，根据本发明的方法解决了现有技术中不能对厚度在100mm以上的钢板进行淬火热处理的问题，大幅度地提高了淬火机生产的极限厚度规格，有利提高了生产能力，为产品开发创造了工艺条件。

图1A至图1C示出了根据实施例2的钢板的金相组织的照片，其中，图1A是钢板的近表面的金相显微组织，图1B是钢板的距表面约1/4处的金相显微组织，图1C是钢板的距表面约1/2处的金相显微组织。由图1A至图1C可以看出，表面冷速较快，形变奥氏体发生马氏体转变，生成细密的马氏体组织，由于含有较高的合金元素和冷却速度，随后的冷却过程中主要发生贝氏体转变和索氏体转变，获得了羽毛状上贝氏体，未转变的残余奥氏体被沿不同方向长大的贝氏体铁素体束进行几何分割成块状，来回振荡冷却至室温时转变成马氏体。

根据本发明，通过调节加热过程和淬火水量，稳定地实现了厚度在100mm以上的钢板的淬火。因此，根据本发明的方法，具有工艺简单、淬火效果好的特点，有效地解决了100mm以上特厚钢板“淬不透”的问题，而且得到的钢板具有均匀的组织和稳定的性能。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种变型和修改。

Claims

1.一种特厚钢板的热处理方法，所述热处理方法包括下述步骤：

对钢板进行抛丸处理；

将抛丸处理后的钢板置于加热炉内进行加热，加热温度控制在900℃～920℃，钢板达到预定的温度后保温20min～30min；以及

对加热后的钢板进行淬火冷却，使钢板先后通过淬火机的高压段和低压段，然后水冷至室温，其中，使钢板出加热炉后快速通过淬火机的高压段，钢板在高压段的运行速度为2.0m/min～3.0m/min。

2.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于抛丸处理时使用直径为0.8mm～2.0mm的钢珠，钢珠的旋转速度为80m/s～120m/s。

3.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于对钢板进行加热时采用全氮气保护加热。

4.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于加热炉炉门采用滑轨升降式，加热炉的炉体与炉门为自动密封，以减小炉内的温度波动。

5.根据权利要求3所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于在对钢板进行加热时，加热速率为1.0℃/mm～1.4℃/mm。

6.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于淬火机的高压段的总水量为4525L～4605L，水温为25℃～30℃，水压≥8巴。

7.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于钢板在淬火机的低压段往复摆动，冷却至室温后进入冷床。

8.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于钢板的厚度大于或等于100mm。

9.根据权利要求1所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于所述特厚钢板包括按重量百分比计的下述成分：C0.33wt%～0.42wt%，Si0.15wt%～0.35wt%，Mn0.50wt%～0.75wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，Cr1.10wt%～1.35wt%，Mo0.25wt%～0.45wt%，Als≥0.015wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

10.根据权利要求9所述的特厚钢板的热处理方法，其特征在于所述特厚钢板包括按重量百分比计的下述成分：C0.33wt%～0.38wt%，Si0.20wt%～0.35wt%，Mn0.50wt%～0.65wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，Cr1.10wt%～1.30wt%，Mo0.25wt%～0.45wt%，Als≥0.015wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。