CN110004274B - 一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺 - Google Patents

一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺，ML40Cr热轧线材的直径为18‑25mm，该工艺的具体步骤为：将ML40Cr热轧线材在炉中加热到765±2℃保温，再降温到710±2℃保温，再次升温到765±2℃保温，最后对线材降温到室温的过程；本发明的连续球化退火工艺可以将线材的球化等级达到4级，并且不需要再次升温和降温，有效的缩短了工序所用时间，大幅降低达到同等球化级别的生产成本，提高企业效益。

Description

一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺
技术领域
本发明涉及线材热处理技术领域，具体的是一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺。
背景技术
在特种钢材的制备过程中，在加工之前需要经过退火工序，使钢材的性能达到可加工的要求，如果不采取退火工序，钢材的加工难度较大，钢材加工的模具容易损毁，造成严重的材料的浪费。在大规格(通常指18-25mm)ML40Cr金属盘条，热轧线材直接采用球化退火(球化等级为3级及以下，此工艺的金相图如图3所示)、拉拔工艺，这种方式不能满足后续冷镦加工的要求，容易出现冷镦开裂现象，造成热轧线材的浪费和成品质量不佳的缺点；而采取球化退火、拉拔、球化退火、拉拔的工艺，这种二次回炉的退火加工方式能够使球化组织能达到球化4级及以上，但生产成本显著增加，生产周期加长，需要增加一次的升温到退火温度再降低到室温加工温度，严重影响了生产效率和效益；
因此，如何改善大规格线材退火的工艺，使球化退火的工艺能够一次完成达到球化4级以上的评级，减少反复退火中升温和降温的过程，在一次球化退火的工序中满足组织的球化等级要求是本发明所要解决的问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺，改善大规格线材退火的工艺，使球化退火的工艺能够一次完成达到球化4级以上的评级，减少反复退火中升温和降温的过程，在一次球化退火的工序中满足组织的球化等级要求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺，所述热轧线材的直径为18-25mm，具体操作步骤如下：
步骤一、将ML40Cr热轧线材在炉中加热到765±2℃，加热的时间为2.5-5小时，当温度达到765±2℃时，保温5小时；
步骤二、ML40Cr热轧线材保温5小时后，通过氮气保护对炉体进行降温，降温的时间为3小时，从765±2℃降温到710±2℃，氮气在降温开始前从球化退火保温装置的下端通过风机的风压传输到主气流道中，主气流道从上端将氮气输入到第一边气道和第二边气道中，氮气通过第一气阀、第二气阀和第三气阀进入到外部循环管中，外部循环管将氮气回收到氮气箱中，当温度到达710±2℃时，对炉体保温4小时，此过程，ML40Cr热轧线材进行第一次球化退火；
步骤三、将炉体温度从710±2℃再次升温到765±2℃，升温的时间为0.5-1小时，温度升高到765±2℃时保温4小时；
步骤四、完成步骤三后对炉体进行降温，降温的时间为2.5小时，球化退火保温装置的氮气传输方式同步骤二，当温度降到720±2℃时，保温3小时，此过程为二次球化退火；
步骤五、完成步骤四后进行5小时的降温，将温度降到650±2℃，当温度降到650±2℃时，对ML40Cr热轧线材更换冷却罩，持续降温到150±2℃时，将ML40Cr热轧线材移出退火炉，在空气中冷却至室温。
作为本发明进一步的方案，步骤二的降温速度为18.3℃/小时，步骤四的降温速度为18℃/小时。
作为本发明进一步的方案，所述球化退火保温装置中底部的风机功率为75KW，步骤二和步骤四中退火时氮气是流动的。
作为本发明进一步的方案，步骤二和步骤四中的退火在球化退火保温装置中进行，该退火保温装置采用氮气作为保护气体，氮气通过底座向上传输，退火箱上侧壁上螺旋设置有主气流道，退火箱侧边竖直方向上设置有波浪结构的第一边气流道和第二边气流道，主气流道在上端和第一边气流道、第二边气流道连通，退火箱通过第一定位柱和第二定位柱安装在底座上，第二定位柱上方设置有外部循环管，外部循环管通过第一气阀和退火箱上部连通，外部循环管下方通过单向阀连接在底座上的氮气存储箱中，退火箱的下方两侧分别设置有第二气阀和第三气阀，第二气阀和第三气阀通过管道连接在外部循环管上。
本发明的有益效果：
本发明能提高ML40Cr球化退火的球化等级，在一次退火工艺中，ML40Cr线材的金相组织达到可加工的变化，但是在后续的加工过程中导致金属质量不佳，需要将退火后的评价等级增加到4级，在拉拔之后在进行一次退火工艺需要重新对ML40Cr线材升温再降温，增加了企业的能耗，也拉长了生产的时间，本发明的连续球化退火工艺可以将线材的等级直接升到4级，并且不需要再次升温和降温，有效的缩短了工序所用时间，大幅降低达到同等球化级别的生产成本，提高企业效益，球化退火保温装置引用氮气对退火炉在退火时的温度进行有效的控制，使退火的时间得到精准的控制，提高退火的质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例1中球化退火后的ML40Cr钢的球化组织金相图。
图2是本发明实施例2中球化退火后的ML40Cr钢的球化组织金相图。
图3是现有技术中一次球化退火后的ML40Cr钢的球化组织金相图。
图4是本发明球化退火保温装置平面结构示意图。
附图标记：1、底座；2、第一定位柱；3、第二定位柱；4、退火箱；5、外部循环管；6、第一气阀；7、第二气阀；8、第三气阀；9、主气流道；10、第一边气流道；11、第二边气流道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中球化退火采用的设备为罩式退火炉。
本发明实施例中测量显微硬度采用的国家标准为GB/T 4340.1-2009。
本发明实施例中测量球化等级采用的国家标准为JB/T 5074—2007中碳结构钢和中碳合金结构钢，变形量≤80％的球化体评级方法。
本发明实施例中观测球化组织金相图采用的设备为蔡斯Imager.A2m正置全自动材料显微镜。
说明书中±2℃为设备温度误差。
实施例1
选用ML40Cr直径为25mm的热轧线材，具体操作步骤如下：
步骤一、将ML40Cr热轧线材在炉中加热到765±2℃，加热的时间为2.5小时，当温度达到765±2℃时，保温5小时；
步骤二、ML40Cr热轧线材保温5小时后，对炉体进行降温，降温的时间为3小时，从765±2℃降温到710±2℃，氮气在降温开始前从球化退火保温装置的下端通过风机的风压传输到主气流道9中，主气流道9从上端将氮气输入到第一边气道10和第二边气道11中，氮气通过第一气阀6、第二气阀7和第三气阀8进入到外部循环管5中，外部循环管5将氮气回收到氮气箱中，当温度到达710±2℃时，对炉体保温4小时，此过程，ML40Cr热轧线材进行第一次球化退火；
步骤三、将炉体温度从710±2℃再次升温到765±2℃，升温的时间为0.5小时，温度升高到765±2℃时保温4小时；
步骤四、完成步骤三后对炉体进行降温，降温的时间为2.5小时，球化退火保温装置的氮气传输方式同步骤二，当温度降到720±2℃时，保温3小时，此过程为二次球化退火；
步骤五、完成步骤四后进行5小时的降温，将温度降到650±2℃，当温度降到650±2℃时，对ML40Cr热轧线材更换冷却罩，持续降温到150±2℃时，将ML40Cr热轧线材移出退火炉，在空气中冷却至室温。
步骤二的降温速度为18.3℃/小时，步骤四的降温速度为18℃/小时。
如图4所示，步骤二和步骤四中的退火在球化退火保温装置中进行，该退火保温装置采用氮气作为保护气体，氮气通过底座1向上传输，退火箱4上侧壁上螺旋设置有主气流道9，退火箱4侧边竖直方向上设置有波浪结构的第一边气流道10和第二边气流道11，主气流道9在上端和第一边气流道10、第二边气流道11连通，退火箱4通过第一定位柱2和第二定位柱3安装在底座1上，第二定位柱3上方设置有外部循环管5，外部循环管5通过第一气阀6和退火箱4上部连通，外部循环管5下方通过单向阀连接在底座1上的氮气存储箱中，退火箱4的下方两侧分别设置有第二气阀7和第三气阀8，第二气阀7和第三气阀8通过管道连接在外部循环管5上。
实施例1经过二次球化退火得到的ML40Cr钢的球化组织金相图如图1所示。
实施例2
选用ML40Cr直径为18mm的热轧线材，具体操作步骤如下：
步骤一、将ML40Cr热轧线材在炉中加热到765±2℃，加热的时间为5小时，当温度达到765±2℃时，保温5小时；
步骤二、ML40Cr热轧线材保温5小时后，对炉体进行降温，降温的时间为3小时，从765±2℃降温到710±2℃，氮气在降温开始前从球化退火保温装置的下端通过风机的风压传输到主气流道9中，主气流道9从上端将氮气输入到第一边气道10和第二边气道11中，氮气通过第一气阀6、第二气阀7和第三气阀8进入到外部循环管5中，外部循环管5将氮气回收到氮气箱中，当温度到达710±2℃时，对炉体保温4小时，此过程，ML40Cr热轧线材进行第一次球化退火；
步骤三、将炉体温度从710±2℃再次升温到765±2℃，升温的时间为1小时，温度升高到765±2℃时保温4小时；
步骤四、完成步骤三后对炉体进行降温，降温的时间为2.5小时，球化退火保温装置的氮气传输方式同步骤二，当温度降到720±2℃时，保温3小时，此过程为二次球化退火；
步骤五、完成步骤四后进行5小时的降温，将温度降到650±2℃，当温度降到650±2℃时，对ML40Cr热轧线材更换冷却罩，持续降温到150±2℃时，将ML40Cr热轧线材移出退火炉，在空气中冷却至室温。
如图4所示，步骤二和步骤四中的退火在球化退火保温装置中进行，该退火保温装置采用氮气作为保护气体，氮气通过底座1向上传输，退火箱4上侧壁上螺旋设置有主气流道9，退火箱4侧边竖直方向上设置有波浪结构的第一边气流道10和第二边气流道11，主气流道9在上端和第一边气流道10、第二边气流道11连通，退火箱4通过第一定位柱2和第二定位柱3安装在底座1上，第二定位柱3上方设置有外部循环管5，外部循环管5通过第一气阀6和退火箱4上部连通，外部循环管5下方通过单向阀连接在底座1上的氮气存储箱中，退火箱4的下方两侧分别设置有第二气阀7和第三气阀8，第二气阀7和第三气阀8通过管道连接在外部循环管5上。
实施例2经过二次球化退火得到的ML40Cr钢的球化组织金相图如图2所示。
实施例1和实施例2获得的球化退火后的ML40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级为4级，维氏硬度为150.6HV。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺，其特征在于，该ML40Cr热轧线材球化退火工艺的具体过程如下：
步骤一、将ML40Cr热轧线材在炉中加热到765±2℃，加热的时间为2.5-5小时，当温度达到765±2℃时，保温5小时；
步骤二、对炉体进行降温，降温的时间为3小时，从765±2℃降温到710±2℃，氮气在降温开始前从球化退火保温装置的下端通过风机的风压传输到主气流道(9)中，主气流道(9)从上端将氮气输入到第一边气道(10)和第二边气道(11)中，氮气通过第一气阀(6)、第二气阀(7)和第三气阀(8)进入到外部循环管(5)中，外部循环管(5)将氮气回收到氮气箱中，当温度到达710±2℃时，对炉体保温4小时；
步骤三、将炉体温度从710±2℃再次升温到765±2℃，升温的时间为0.5-1小时，温度升高到765±2℃时保温4小时；
步骤四、完成步骤三后对炉体进行降温，降温的时间为2.5小时，球化退火保温装置的氮气传输方式同步骤二，当温度降到720±2℃时，保温3小时；
步骤五、完成步骤四后进行5小时的降温，将温度降到650±2℃，当温度降到650±2℃时，对ML40Cr热轧线材更换冷却罩，持续降温到150±2℃时，将ML40Cr热轧线材移出退火炉，在空气中冷却至室温；
所述ML40Cr热轧线材的直径为18-25mm；
步骤二的降温速度为18.3℃/小时，步骤四的降温速度为18℃/小时；
所述球化退火保温装置中底部的风机功率为75KW；
步骤二和步骤四中退火时氮气是流动的。
2.根据权利要求1所述的一种ML40Cr热轧线材球化退火工艺,其特征在于，所述退火保温装置采用氮气作为保护气体，氮气通过底座向上传输，退火箱上侧壁上螺旋设置有主气流道，退火箱侧边竖直方向上设置有波浪结构的第一边气流道和第二边气流道，主气流道在上端和第一边气流道、第二边气流道连通，退火箱通过第一定位柱和第二定位柱安装在底座上，第二定位柱上方设置有外部循环管，外部循环管通过第一气阀和退火箱上部连通，外部循环管下方通过单向阀连接在底座上的氮气存储箱中，退火箱的下方两侧分别设置有第二气阀和第三气阀，第二气阀和第三气阀通过管道连接在外部循环管上。
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