CN110064665A - 一种高碳耐磨钢钢板的板型控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高碳耐磨钢钢板的板型控制方法，包括：加热：包括预热段、一加热段、二加热段、均热段，控制二加热段温度为1160～1200℃，均热段温度为1140～1180℃；轧制：终轧温度≥950℃；矫直；冷却：钢板入水温度≥800℃，钢板出水温度≤100℃；钢板上下表面冷却水比例分配：上中部/上边部＝1.0:1～1.1:1，下中部/下边部＝1.11:1～1.50:1，下中部/上中部＝1.18:1～1.50:1，下边部/上边部＝1.14:1～1.36:1。本发明通过控制钢板上下表面的上中部/上边部，下中部/下边部，下中部/上中部，下边部/上边部的冷却水量分配比，尽可能保持钢板各个方向的冷却速度接近，减少钢板各区域因冷却速度不同带来的应力差，从而获得平直的钢板。

Description

一种高碳耐磨钢钢板的板型控制方法

技术领域

本发明涉及一种高碳耐磨钢钢板的板型控制方法。

背景技术

目前，主要通过如下两个方面来控制钢板板型：第一是靠设备来控制板型，如采用先进的板形控制设备，增加轧机刚度等；第二是依靠工艺配置来控制板型，包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。

在设备方面，控制板型手段主要有抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术。抽辊技术的板形控制能力强，弯辊力小；减轻边部减簿和裂变倾向；可实现大压下量轧制，并减少能耗，但缺点是设备在支承辊和工作辊间增加了中间辊，设备成本大。涨辊技术减少支撑辊的换辊次数，可补偿轧辊磨损及热辊形，可有效补偿因轧制速度的变化引起的轧制力波动和轧辊凸度变化，但缺点是设备制造难度大，高压旋转接头及油腔密封维护难，轧辊凸度的调整幅度较小。轧制力分布控制技术的优点包括能消除对称性和非对称性的辊缝缺陷、能动态高精度控制辊缝，但缺点是轧机结构相对复杂，检修和维护难度大，价格昂贵。轧辊边部热喷淋技术的改造成本低、改造周期短，可有效改善边浪缺陷，轧制速度快，减少断带几率。缺点是无法有效控制中间部位的板型。上述设备方面的板型控制技术都局限于使用在轧制工序，无法应用到冷却工序。

在工艺方面的板型控制手段主要有板坯加热均匀、道次变形量优化等，但缺点是这些板型工艺控制技术均在轧制工序使用，无法应用到冷却工序。

传统的控制板型的方法主要是将钢板在固溶炉中加热，保温一段时间后，进入淬火机淬火。该板型控制方法主要是通过上表面水量、下表面水量、上下表面水量比例来控制，缺点是钢板淬火前需要升温加热，能耗较大，而且水量控制的维度只有两个即上表面和下表面，控制手段单一。

在冷却过程中钢板内部受热应力、组织应力变化影响，各个局部变形存在差异，这就要求在快冷过程中通过设定的冷却水比、水量、辊速等参数有效控制板型的变化，最终生产出符合标准要求的钢板板型并满足物化性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高碳耐磨钢钢板的板型控制方法，控制钢板上、下表面上各个部位的冷却速度接近，减少钢板因冷却速度不同带来的应力差，获得平直的钢板，同时保证钢板使用性能稳定可靠。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种高碳耐磨钢钢板在线快冷板型控制方法，其包括：

1)加热

加热包括预热段、一加热段、二加热段、均热段，控制二加热段温度为1160～1200℃，均热段温度为1140～1180℃，在炉总时间为：坯料厚度×(1.2～1.8)min，坯料厚度单位mm；

2)轧制

终轧温度≥950℃；

3)矫直

4)冷却

将矫直后的钢板通过辊道输送到冷却区进行喷淋冷却，控制钢板入水温度≥800℃，钢板出水温度≤100℃；

将钢板上下表面在宽度方向划分为中部及中部两边的两个边部共三个区域，钢板上表面存在上中部及两个上边部，钢板下表面存在下中部及两个下边部；钢板上下表面冷却水用量比例分配如下：上中部/上边部＝1.0:1～1.10:1，下中部/下边部＝1.11:1～1.50:1，下中部/上中部＝1.18:1～1.50:1，下边部/上边部＝1.14:1～1.40:1。

进一步，步骤4)冷却过程中控制辊道速度为0.3～0.6m/s。

本发明在步骤4)中，钢板进入快冷区域后，上、下表面均受到大流量水的冲击，上表面散热能力比下表面强；钢板表面在宽度方向上的情况也不同，钢板边部比中间部的散热能力强。下面进行详细分析：

本发明对冷却过程中钢板上下表面的变形分析：在钢板上下表面受到相同水量、压力的情况下，由于受自重的影响，钢板上表面的水流冲击换热能力更强，因此，钢板上表面散热效果较下表面更强，那么上表面冷却速率将大于下表面，则钢板上表面先收缩，瞬间略下凹，但此时受到冷却较慢的下表面牵制，受到不均匀的塑性拉伸，与此同时，处于较高温度下的慢冷下表面受快冷上表面的压应力作用而产生不均匀的塑性压缩，造成快冷钢板上表面略有伸长，慢冷钢板下表面略有收缩的趋势，而随后钢板下表面再冷却收缩时，钢板上表面的温度已较低，材料的屈服强度升高，不易发生塑性压缩变形，因此造成钢板向快冷上表面横向凸起的翘曲变形。

本发明对冷却过程中钢板表面宽度方向的变形分析：当钢板表面在宽度方向上受到的水量相同时，钢板中心部分和两边的变形情况也存在差异。钢板中心部分散热方向有上下冷却水，而边部的散热为上下冷却水，左或右冷却水，只有一个方向上的散热是在钢板内部，很明显边部的散热效果更强，因而钢板边部先冷却收缩，钢板中心部分受到边部的拉应力，进而发生局部变形结合上下表面的冷却情况，产生明显的凸起情况。

本发明研究发现要避免钢板发生翘曲，在水冷过程中必须调整钢板上表面与下表面、上表面或下表面上中部与边部上的冷却水量，因此，本发明将钢板表面在宽度方向划分为两个边部及中部共三个区域，故钢板上表面存在上中部及两个上边部，钢板下表面存在下中部及两个下边部，通过控制上中部/上边部，下中部/下边部，下中部/上中部，下边部/上边部的冷却水量分配比，尽可能的保持钢板各个部位的冷却速度接近，减少钢板各区域因冷却速度不同带来的应力差，从而获得平直的钢板。

本发明有益效果：

1)本发明在充分考虑钢板与水之间的传热行为、传热过程温度的变化规律等因素后，设计上述钢板上下表面不同部位冷却水比例分配参数，确保钢板各个部位均匀冷却，温度差尽可能小，钢板表面温度与芯部温度在最快时间内达到接近。通过生产实践的验证，本发明设计的钢板上冷却水用量分配比例能够很好地确保钢板板型符合产品标准规范的要求。

2)本发明获得的高碳耐磨钢板在线快冷后板型良好，平直度≤5mm/m，满足产品工序要求。更重要的是，本发明缩短了工艺流程，并实现节能降耗，填补了高碳耐磨钢在线快冷空白，为高碳耐磨钢的短流程生产奠定了一个基础。

3)经过本发明处理后高碳耐磨钢性能指标完全达到产品技术要求，具体指标为：抗拉强度Rm：650～800MPa，屈服强度Rp0.2：400～480MPa，延伸率A：15～99％，冲击韧性AKV：80～250J，硬度HBW：50～280HB，从而获得即具有优良耐磨性能又具有良好板型的高碳耐磨钢产品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本实施例喷淋冷却区所用快冷机分低压供水和中压供水两个系统。快冷机低压系统供水压力0.6MPa，供水能力2600m³/h。快冷机高压系统供水压力1.25MPa，供水能力1300m³/h。

快冷处理后钢板性能达到如下指标要求则为合格，否则为不合格，具体性能指标为：抗拉强度Rm：650～800MPa，屈服强度Rp0.2：400～480MPa，延伸率A：15～99％，冲击韧性AKV：80～250J，硬度HBW：50～280HB。

板型的评价用钢板平直度来衡量，其标准是平直度≤5mm/m，则为合格，否则为不合格。

实施例一

钢板厚度20≤d<25mm，控制工艺参数参见表1，钢板上下表面冷却水量及性能结果参见表2。

表1

表2

实施例二

钢板厚度25≤d<30mm，控制工艺参数参见表3，钢板上下表面冷却水量及性能结果参见表4。

表3

表4

实施例三

钢板厚度30≤d<35mm，控制工艺参数参见表5，钢板上下表面冷却水量及性能结果参见表6。

表5

表6

实施例四

钢板厚度35≤d<40mm，控制工艺参数参见表7，钢板上下表面冷却水量及性能结果参见表8。

表7

表8

实施例五

钢板厚度40≤d<42mm，控制工艺参数参见表9，钢板上下表面冷却水量及性能结果参见表10。

表9

表10

Claims (2)

1.一种高碳耐磨钢钢板的板型控制方法，其包括：

1)加热

加热包括预热段、一加热段、二加热段、均热段，控制二加热段温度为1160～1200℃，均热段温度为1140～1180℃，在炉总时间为：坯料厚度×(1.2～1.8)min，坯料厚度单位mm；

2)轧制

终轧温度≥950℃；

3)矫直

4)冷却

将矫直后的钢板通过辊道输送到冷却区进行喷淋冷却，控制钢板入水温度≥800℃，钢板出水温度≤100℃；

将钢板上下表面在宽度方向划分为中部及中部两边的两个边部共三个区域，钢板上下表面冷却水用量比例分配如下：上中部/上边部＝1.00:1～1.10:1，下中部/下边部＝1.11:1～1.50:1，下中部/上中部＝1.18:1～1.50:1，下边部/上边部＝1.14:1～1.36:1。

2.根据权利要求1所述的高碳耐磨钢钢板的板型控制方法，其特征在于，步骤4)中，所述喷淋冷却过程中控制辊道速度为0.3～0.6m/s。