CN103495850A - 一种低残余应力钢带开平工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低残余应力钢带开平工艺，所述工艺过程是开卷、纵切边、热处理、矫直、横切定尺、精矫、检验，最后是收集、打捆，其特点是采用电感应或燃气火焰等方式的快速加热，使钢板表面迅即升温至300～700℃，然后进入矫直。该工艺可解决开平板因加工中残余应力释放而产生的变形，改善开平板综合性能指标与板面质量稳定性，同时不经过淬火或回火等常规热处理，节省投资、降低处理成本、缩短生产周期。

Description

一种低残余应力钢带开平工艺

技术领域

本发明属于金属塑性加工成型技术领域，具体涉及一种低残余应力钢带开平加工工艺。 

背景技术

为提高生产能效并便于运输，热轧钢带出厂时呈圆柱状成卷供货，使用前则通过机械加工进行开平处理，由此而成的平板即俗称的“开平板”。由钢带至开平板的加工工序包括：开卷—→碾平—→纵切边—→矫直—→横切定尺—→收集、打捆。 

依据新修订的国标GB/T 709-2006定义，开平板被称为剪切钢板（或连轧钢板），与此对应的原平板则被称为单轧钢板（单轧平板）。 

尽管两类钢板在材质上可以做到无差异，但与原平板相比开平板尚有以下不足： 

1、 就外形形状而言，连轧钢板公差精度更高，但宽度较窄、规格厚度偏薄，板面不平度要明显劣于单轧钢板。

2、 由于传统开平加工是在常温状态进行的，加工过程无法产生回复和再结晶，塑性变形而致的加工硬化造成开平板存在高应力残留，表面质量与性能稳定性相对较差。 

3、 开平板内应力分布情况随加工工艺参数的不同而变化，目前尚难以从理论上准确把握其分布规律；不均匀分布的内应力致使板材不同部位实际承载能力差异较大（沿横向相差尤为明显），对开平板的使用制约较大。 

4、 开平板放置一段时间后将缓慢释放内部残余应力，板面会出现程度不同的弧状镰刀弯；遇折弯、切割或焊接等加工，开平板更将快速释放出大量残余应力，产生校正困难的变形。此类板面变形会影响板材的使用。 

5、 在造船、机电与压力容器制造等对板材有较高表面质量与力学性能一致性要求的应用领域，开平板的应用受到很大限制。 

从以上分析可以看出开平板的残余应力大而致板面加工变形是其质量劣于原平板的关键因素。 

专利CN1979161公开了一种热连轧高强钢板残余应力的测试方法。该方法应用电阻应变仪对试样的残余应变值进行测量，结合计算机计算试样残余应力的值，分析整个试样残余应力分布。该发明提供的热连轧高强钢板残余应力的测试方法技术稳定、结果准确，能直观迅速测量出热连轧高强度钢板残余应力数值，完整定量反映矫直过程热连轧高强度钢板残余应力分布的变化情况，可为热连轧高强度钢板矫直工艺提供理论依据和技术支持。但该方法仅提供了钢板残余应力值的检测方法，并未涉及如何减少钢板残余应力。 

专利200910083475公开了一种热轧带钢深加工处理系统，属于带钢深加工技术领域。包括一条独立的热轧带钢开平机组及一条热处理线；热处理线包括一条淬火热处理线及／或一条常化热处理线；热轧带钢开平机组及热处理线布置在相邻的成品跨内，热轧带钢开平机组所生产的开平板通过过跨平板车或其它运输方式运至热处理线进行淬火或回火处理。优点在于，具有组合方式简单、工艺路线灵活、适应钢种范围广、占地小、节约投资等特点；在满足普通用户需求的同时，还可生产高性能、高附加值的产品，以满足高端用户的特殊需求，部分替代中板产品。 

但该方法仅仅是开平生产线与热处理生产线的简单组合, 淬火或回火处理不仅投资较大、处理成本较高、生产周期较长、氧化严重影响表面质量，且淬火或回火处理可致钢板再次变形。 

发明内容

针对现有开平技术的不足，本发明拟提供一种新的钢带开平工艺方法，其目的是大幅减少开平板残余应力，解决开平板内部残余应力陆续释放而产生的圆卷状镰刀弯，以及折弯、切割或焊接等加工中残余应力释放而产生的变形，改善开平板综合性能指标与板面质量稳定性，同时不经过淬火或回火热处理，节省投资、降低处理成本、缩短生产周期。 

本方法的基本原理：退火或者正火是消除钢板中残余应力的主要方法之一，但这需要另外装备热处理炉，同时退火或者正火处理需要把钢板加热到900℃以上而且要热透，这极大的增加了设备投资和处理成本，通过研究发现，开平板主要是在开卷时产生残余应力的，且在常温冷矫直过程中进一步增加，同时该残余应力基本集中于钢板浅表层，开平过程中增设钢带表面热处理工序，即可大幅减少冷态加工而致的高残余应力，使开平板内应力降到原平板的水平。 

具体工艺方法如下： 

在传统开平生产线中新增一加热处理段，开卷后采用电感应或燃气火焰等方式进行快速加热，使钢板表面升温至300～700℃，然后迅即进入矫直，在此状态下的矫直可大大减少开平板残余应力，从而可提升板面质量稳定性并提高综合性能。关键的新增工序是开卷后使钢板表面升温至300～700℃的加热。具体工艺流程如图1所示。

本发明所提供的方法对板材常温冷加工具有普遍性、适应性，即对包括冷弯型钢生产在内的一系列板材深加工十分适用。 

附图说明

图1  一种低残余应力钢带开平工艺流程图。 

图中：1、开卷；2、纵切边；3、表面加热处理；4、矫直；5、横切定尺；6、精矫；7、检验；8、收集、打捆。 

具体实施方式

实施例1： 

在某厂常规钢带开平线上加装一套天然气加热装置3，其工艺流程布置如图1所示。

开平的钢带为8×1200，卷重30吨，钢种为Q235B，开平板尺寸为8×1500×120000。 

首先采用常规工艺进行开卷1并切边2，之后启用矫直前的天然气加热装置3，将钢板加热表面到400℃，进行矫直4、横切5，精矫6，检验7后进行收集、打包8。 

分别对用新工艺和传统工艺生产的开平板采用盲孔法进行残余应力检测，检验结果如表1所示。从表可见采用新工艺生产的开平板残余应力有大幅下降。 

表1 新工艺和传统工艺生产的开平板残余应力测试对比 

实施例2：

在某厂常规钢带开平线上加装一套采用人工煤气的加热装置，其工艺流程布置如图1所示。

开平的钢带为15×2200，卷重32吨，钢种为E36，开平板尺寸为15×2200×120000。具体加工步骤为： 

首先采用常规工艺开卷并进行切边处理，启用矫直前所设的加热装置，将钢板表面加热到700℃，之后进行矫直、横切，精矫，检验后进行收集、打包。

分别对用新工艺和传统工艺生产的开平板采用盲孔法进行残余应力检测，检验结果如表2所示。从表可见采用新工艺生产的开平板残余应力有大幅下降。 

表2 新工艺和传统工艺生产的开平板残余应力测试对比 

实施例3：

在某厂常规钢带开平线上加装一套采用高频感应电加热装置3，其工艺流程布置如表2所示。

开平的钢带为12×2200，卷重26吨，钢种为Q345B，开平板尺寸为12×2200×120000。具体加工步骤为： 

首先采用常规工艺开卷并进行纵向切边，启用矫直前的加热装置，将钢板加热表面到600℃，之后进行矫直、横切，精矫，检验后进行收集、打包。

分别对用新工艺和传统工艺生产的开平板采用盲孔法进行残余应力检测，检验结果如表3所示。从表可见采用新工艺生产的开平板残余应力有大幅下降。 

表3 新工艺和传统工艺生产的开平板残余应力测试对比 

Claims (4)

1.一种低残余应力钢带开平工艺，所述工艺过程是开卷、纵切边、热处理、矫直、横切定尺、精矫、检验，最后收集、打捆，其特征在于，采用电感应或燃气火焰等方式快速加热作为热处理手段，使钢板表面迅即升温至300～700℃，然后进入矫直，在此状态下的开平可大大减少板材残余应力。

2.根据权利要求1所述的低残余应力钢带开平工艺，其特征在于：热处理采用天然气加热装置进行快速加热。

3.根据权利要求1所述的低残余应力钢带开平工艺，其特征在于：热处理采用人工煤气加热装置进行快速加热。

4.根据权利要求1所述的低残余应力钢带开平工艺，其特征在于：热处理采用高频感应电加热装置进行快速加热。