CN108431249A - 含马氏体钢板的制造方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含马氏体钢板的制造方法及装置，其包括以下步骤：准备卷板形态的钢板，所述钢板在进行水冷时，奥氏体的至少一部分转变为马氏体；对所述钢卷板进行加热，使得钢板的微细组织的至少一部分变成奥氏体；及展开被加热的所述钢板，以300mpm以上的移送速度移送钢板，并以500℃/sec以上的冷却速度进行水冷，从而将所述奥氏体的至少一部分转变为马氏体。

Description

含马氏体钢板的制造方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车结构用钢的含马氏体钢板的制造方法及装置，更详细地，涉及一种通过进行间歇式加热和连续式冷却制造含马氏体钢板的方法及装置。
背景技术
为了满足通过轻量化的高燃料消耗率和严格的安全法规，对高强度汽车结构用钢的需求正在增加。
通常，为了制造高强度钢而添加非铁金属或者稀土类等合金元素。
但是，添加合金元素会存在制造费用增加、制造效率性和产品加工性(例如，焊接性)变差等问题。
因此，正在试图通过使合金成分最少，并在热处理工艺中进行快速冷却，从而提高钢的强度。
作为这种快速冷却方法的例子，有一种利用淬火(Quenching)的方法。
淬火冷却方法通常为，例如，钢板为1mm时能够以每秒1000℃的冷却速度对钢板进行冷却的方法。
在所述淬火冷却工艺中会利用到储存有冷却水的淬火冷却槽。
所述冷却槽可以包括：冷却器，用于将冷却水保持在规定的温度；及喷射装置，用于提高冷却速度。如上所述，带钢通过作为快速冷却装置的冷却槽，并实现所要求的冷却程度。
但是，通过现有的淬火冷却装置对高温钢板进行淬火时，会导致钢板的形状变差。
例如，在加热区钢板为800℃以上的高温状态，对其进行淬火时，由于钢板在一秒内被快速地冷却到常温，钢板的长度方向、宽度方向的温度差变大，因此将发生较大的热应力而使得钢板变形。
为了解决这种问题，提出了多种方案，如在淬火工艺中为了确保平坦的钢板，增加钢板的张力，或者调节冷却水的水温，或者为了在淬火开始时间点降低钢板的温度并防止铁素体转变而添加合金成分等。
但是，通过现有的技术对高温钢板进行淬火(快速冷却)，以获得良好的平坦度方面存在局限性。
另外，对钢板进行热处理的工艺有间歇(Batch)类型和连续类型，其分别具有以下特征，对卷板状态的钢板进行加热和冷却的间歇类型的冷却速度缓慢，对钢板进行移动的同时进行加热和冷却的连续类型的热处理设备较大。
通常，所述连续类型的热处理工艺有利于大量生产，间歇类型的热处理工艺相比连续类型的热处理工艺，有利于少量生产。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一个优选方面的目的在于提供一种通过进行间歇式加热和连续式冷却更加经济性地制造形状变形较少的含马氏体钢板的方法。
本发明的另一优选方面的目的在于提供一种通过进行间歇式加热和连续式冷却更加经济性地制造形状变形较少的含马氏体钢板的装置。
(二)技术方案
本发明的一个优选方面涉及一种含马氏体钢板的制造方法，其包括以下步骤：准备卷板形态的钢板，所述钢板在将进行水冷时，奥氏体的至少一部分转变为马氏体；对所述钢卷板进行加热，使得钢板的微细组织的至少一部分变成奥氏体；及展开所述被加热的钢板，以300mpm以上的移送速度移送钢板，并以500℃/sec以上的冷却速度进行水冷，从而将所述奥氏体的至少一部分转变为马氏体。
优选地，进行所述水冷时，水冷结束温度为Ms(马氏体转变开始温度)以下、150℃以上。
本发明的另一优选方面，涉及一种含马氏体钢板的制造装置，其包括：加热炉，将钢板以卷板形态加热；开卷机，展开加热的卷板；冷却装置，对从卷板被展开并移送的加热的钢板进行冷却；及卷取机，卷起被冷却的钢板。
所述冷却装置可以构成为，对钢板进行冷却时具有500℃/sec以上的冷却速度。
所述冷却装置可以包括：冷却槽，储存有对加热的钢板进行冷却的冷却液；及冷却台，被配置成向所述带钢喷射所述冷却液。
在所述开卷机与冷却装置之间以及冷却装置与卷取机之间可以包括引导钢板的导辊。
(三)有益效果
根据本发明的一个优选方面，不仅能够在减小设备大小的同时满足制造马氏体钢所需的冷却速度，从而使设备成本最小化，而且还能够通过分离加热和冷却，并在冷却工艺中提高带钢的移送速度，在500℃/sec以上的较快的冷却中，也能够使带钢的长度方向的温度梯度的变化最小化，减少热应力，从而能够使带钢形状的变形程度最小化。
附图说明
图1是表示符合本发明的含马氏体钢板的制造装置的一个例子的示意图。
最佳实施方式
本发明提供一种含马氏体钢板的制造方法及装置，其不仅在设备投资和运行方面具有效率，而且在对钢板进行快速冷却时，分散钢板长度方向的热应力的集中并使其最小化，从而使带钢的形状的变形程度最小化。
为了根据本发明的一个优选方面制造包含马氏体的钢板，需要准备水冷时奥氏体的至少一部分转变为马氏体的卷板形态的钢板。
所述钢板为在进行加热时微细组织的至少一部分变成奥氏体、进行水冷时奥氏体的至少一部分转变为马氏体的钢板即可，并且不特别地限定。
本发明优选适用的钢板可以是马氏体钢板、双相钢板及复相钢板等。
例如，钢板可以包括：碳：0.05～0.4重量％、硅：2重量％以下、锰：3重量％以下(包括0％)、磷：0.05重量％以下、硫：0.02重量％以下、余量铁(Fe)及其他杂质。
不特别地限定所述钢板，例如，可以是热轧钢板或者冷轧钢板。
然后，对如上所述准备的钢卷板进行加热，以使钢板的微细组织的至少一部分变成奥氏体。
所述钢板的加热条件可以根据想要制造的钢板而进行适当地调节。
例如，为了使全部的微细组织转变为马氏体，可加热至钢板的全部微细组织转变为奥氏体。
优选地，对钢板进行加热时，加热温度为700～900℃，加热气氛为还原性气氛。所述还原性气氛可以为90～98体积％的氮以及2～10体积％的氢。加热方式不作特别地限定，例如，可以是辐射加热炉、辐射管或者马弗式(muffle type)加热炉方式。
例如，卷板宽度为600～1400mm时，加热时间可以是20～80小时。
展开如上所述加热的钢卷板，以300mpm以上的移送速度移送钢板，并以500℃/sec以上的冷却速度进行水冷，使得所述奥氏体的至少一部分转变为马氏体，从而制造包含马氏体的钢板。
当钢板的移送速度小于300mpm时，相比现有的连续退火方法，温度梯度和热应力减少不充分，形状改善效果不佳。
虽然钢板的移送速度越快越好，但是移送速度过快时难以进行蛇行控制和设备管理，因此优选将其上限限定为800mpm。
更加优选地，钢板的移送速度为400～600mpm。
所述钢板的冷却速度小于500℃/sec时，在膜沸腾区域增加冷却偏差而导致钢板的形状变差。
另外，当冷却速度过快时，温度梯度和热应力增加而导致钢板的形状变差，因此优选将其上限限定为2000℃/sec。更加优选地，钢板冷却速度为500～1500℃/sec。最优选地，钢板冷却速度为800～1200℃/sec。
进行上述水冷时，水冷结束温度只要是Ms(马氏体开始转变温度)以下，则不作特别地限定，例如可以是常温。
以自回火为目的时，进行水冷时的所述水冷结束温度优选为Ms(马氏体转变开始温度)以下、150℃以上。
如上所述，当进行水冷时，将水冷结束温度设置为Ms以下、150℃以上时，进行自回火。从而在没有另外的回火工艺的情况下能够提高伸长率，蒸发带钢表面的残留水分，由此防止氧化皮的形成。
下面，参照图1对符合本发明的含马氏体钢板的制造装置的一个例子进行说明。
如图1所示，符合本发明的含马氏体的钢板制造装置100包括：加热炉1，将钢板以卷板10形态加热；开卷机2，展开加热的卷板10；冷却装置3，对从卷板被展开并移送的加热的钢板进行冷却；及卷取机4，卷取被冷却的钢板。
所示冷却装置3可以包括：冷却槽31，储存有对加热的钢板进行冷却的冷却液；及冷却台32，被配置成向所述带钢喷射所述冷却液。
所述冷却装置3可以构成为，对钢板进行冷却时具有500℃/sec以上的冷却速度。
在所述开卷机2与冷却装置3之间，和冷却装置3与卷取机4之间可以包括引导钢板的导辊5a、5b。
在图1中，未说明的附图标记6表示移送台车，11表示加热炉门，33表示冷却槽辊。
对使用图1的含马氏体钢板的制造装置100制造含马氏体钢板的方法进行说明。
首先，将需要加热的钢卷板10通过起重机等放到移送台车6上。
装载卷板的移送台车6向加热炉1移动。将卷板10插入到开卷机2后，移送台车6向加热炉1外部移动。
之后，将钢板连接到导辊5a、冷却槽辊33、导辊5b、卷取机4。或者，在已连接的钢板上焊接新插入到开卷机2的卷板10钢板。
之后，关闭加热炉门11并对卷板10进行加热。
例如，加热温度可以是700～900℃，内部的还原性气氛，可以包括90～98体积％的氮及2～10体积％的氢。
不特别地限定加热炉1，可以使用辐射加热炉辐射管或者马弗式加热炉等。
卷板的宽度为600～1400mm时，加热时间为20～80小时。
卷板内部也达到需要的温度之后，启动开卷机2和卷取机4，使得钢板经过冷却装置3的冷却槽31。冷却槽31中填满有水，作为用于冷却的制冷剂。并且，冷却槽内设置有向带钢的前/后表面喷射制冷剂的冷却台32，以500℃/sec以上的速度对钢板进行冷却。
进行冷却时，钢板的移送速度为普通的连续退火工艺的移送速度200mpm的1.5倍以上，即，移送速度为300mpm以上，优选为2～3倍的400～600mpm。
由此，在通常的连续热处理工艺中，例如，在进行淬火快速冷却时带钢的温度梯度为300℃/meter，但是在本发明中减小到150～100℃/meter，因此热应力也减小。进行的数值分析结果是，速度增加两倍时，热应力减小到1/3。因此，即使冷却速度与通常的连续退火淬火工艺中的冷却速度1000℃/sec相同，钢板的形状也可以良好。另外，进行冷却时带钢的移送速度快，因此冷却全部卷板所需的时间也短，约为4分钟左右。

Claims (11)

1.一种含马氏体钢板的制造方法，其包括以下步骤：
准备卷板形态的钢板，所述钢板在进行水冷时，奥氏体的至少一部分转变为马氏体；
对所述卷板进行加热，使得钢板的微细组织的至少一部分变成奥氏体；及
展开被加热的所述卷板，以300mpm以上的移送速度移送钢板，并以500℃/sec以上的冷却速度进行水冷，从而将所述奥氏体的至少一部分转变为马氏体。
2.根据权利要求1所述的含马氏体钢板的制造方法，其特征在于，
所述钢板的移送速度为300～800mpm。
3.根据权利要求1或2所述的含马氏体钢板的制造方法，其特征在于，
进行所述水冷时，水冷结束温度为Ms(马氏体开始转变温度)以下。
4.根据权利要求1或2所述的含马氏体钢板的制造方法，其特征在于，
进行所述水冷时，水冷结束温度为Ms(马氏体开始转变温度)以下、150℃以上。
5.根据权利要求1所述的含马氏体钢板的制造方法，其特征在于，
所述钢板的冷却速度为800～1200℃/sec。
6.根据权利要求1所述的含马氏体钢板的制造方法，其特征在于，
所述钢板为马氏体钢板、双相钢板及复相钢板中的任一一种。
7.根据权利要求1所述的含马氏体钢板的制造方法，其特征在于，
所述钢板包括：0.05～0.4重量％的碳、2重量％以下的硅、3重量％以下(包括0％)的锰、0.05重量％以下的磷、0.02重量％以下的硫、余量铁及其他杂质。
8.一种含马氏体钢板的制造装置，其包括：
加热炉，将钢板以卷板形态加热；开卷机，展开加热的卷板；冷却装置，对从卷板被展开并移送的加热的钢板进行冷却；及卷取机，卷取被冷却的钢板。
9.根据权利要求8所述的含马氏体钢板的制造装置，其特征在于，
所述冷却装置构成为，对钢板进行冷却时具有500℃/sec以上的冷却速度。
10.根据权利要求8所述的含马氏体钢板的制造装置，其特征在于，
所述冷却装置包括：冷却槽，储存有对加热的钢板进行冷却的冷却液；及冷却台，被配置成向所述带钢喷射所述冷却液。
11.根据权利要求8所述的含马氏体钢板的制造装置，其特征在于，
在所述开卷机与冷却装置之间以及冷却装置与卷取机之间包括引导钢板的导辊。
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