CN110438313A - 热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线及热处理方法 - Google Patents

热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线及热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线及热处理方法，属于钢铁冶金和热处理技术领域。所述热处理旁路在线生产线设置在热轧合金钢热卷板装置的一侧，所述热处理旁路在线生产线包括前后依次连接的第一级步进式高温窑、第一窑后高温热卷开卷机、第一喷淋冷却段、第一卷取机、第二级步进式高温窑、第二窑后高温热卷开卷机、第二级层流冷却段、第二卷取机和冷却池，各设备之间通过滚床连接。本发明通过在合金钢轧钢主流程旁设置在线旁路生产线，使得合金钢热轧卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理，以克服热轧合金钢热卷板在冷却过程中问题的出现，简单易操作。

Description

热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线及热处理方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金和热处理技术领域，尤其涉及一种热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线及热处理方法。
背景技术
为了使钢材获得良好的使用性能，不仅要对钢材的组分和制备工艺进行控制，还要对钢进行相应的热处理。碳钢是这样，合金钢更是如此；特别是在钢材的组分和制备工艺相同的情况下，通过合适的热处理，几乎可以使钢材的性能比未经热处理的钢材性能提高一倍以上。而这也是上世纪九十年代柯俊教授提出“超级钢”概念时的一个重要思想。钢的热处理涉及钢的固溶强化、调质处理、淬火、回火、退火等热处理。
目前，国内外的诸多资料报道了中国的螺纹钢由过去的Q195提高到Q450以上，而合金钢的技术进步更是显著。特别是对于条型钢材，热处理工艺也是比较完善。
但是，对于板材的热处理装备仍然是薄弱环节。主要是卷板热轧后通常热卷取，自然冷却。这导致钢板在冷却过程中发生以下问题：
(1)板卷内外受热不均匀导致的冷却后同板性能差，板卷内外性能不易控制，协调性较差；
(2)中心部位与外部相比发生了较多的再结晶，使得中心部位的晶粒长大几率大于外部，在进行热处理时板卷内外的强度、韧性存在较大差别，操作复杂；
(3)加热时由于板卷各层之间的间隙不同，使得板卷各层受热情况不一致，从而导致板卷各层之间的温度升高速度也不相同；
(4)板卷各层之间的形状差别较大；
(5)板卷各层冷却后再加热时消耗大量的热量，生产成本较高；
(6)工艺时间较长，进一步延长产品周转时间，不利于工业生产。
因此迫切需要一种热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线，使得热轧合金钢热卷板不需要经过冷却和热量消耗，直接利用合金钢轧钢余热并送入炉窑进行热轧合金钢热卷板的热处理，以避免热轧合金钢热卷板在冷却过程中上述问题的出现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统合金钢热卷板热处理低效率及质量稳定性较差问题，尤其是解决合金钢热卷板轧后自然冷却导致的晶粒长大、晶粒粗化问题。
本发明提供一种热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线，其特征在于，所述热处理旁路在线生产线设置在热轧合金钢热卷板装置的一侧，所述热处理旁路在线生产线包括前后依次连接的第一级步进式高温窑、第一窑后高温热卷开卷机、第一喷淋冷却段、第一卷取机、第二级步进式高温窑、第二窑后高温热卷开卷机、第二级层流冷却段、第二卷取机和冷却池，各设备之间通过滚床连接。
优选地，所述第一级步进式高温窑是井式炉、厢式炉、隧道窑中的任一种。
优选地，所述第一级步进式高温窑的使用温度为900-1200℃。
优选地，所述第二级步进式高温窑的使用温度为800℃以下。
所述热处理旁路在线生产线的热处理方法包括固溶处理、调质处理、沉淀硬化处理、沉淀析出处理、回火处理、退火处理、索氏体化处理的单独热处理方法或前述热处理方法的组合处理方法。
优选地，所述热处理旁路在线生产线的热处理方法是先将热轧合金钢热卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理；具体步骤如下所示：
S1、热轧合金钢热卷板在完成轧制过程后，先进入具有保温功能和900-1100℃的升温调温功能的第一级步进式高温窑完成热处理；
S2、将S1中完成热处理的热轧合金钢热卷板通过第一窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S3、将S2展开后的热轧合金钢热卷板通过第一喷淋冷却段进行冷却处理；
S4、对不需要完全马氏体化的钢板进行控冷喷淋淬水处理并直接送卷取机卷曲；而对需要进行后续热处理的热卷则先通过第一喷淋冷却段降温至工艺稳定温度，然后卷曲并送至第二级步进式高温窑；
S5、在使用温度为800℃以下的第二级步进式高温窑中进行后续热处理；
S6、将S5中完成后续热处理的热轧合金钢热卷板通过第二窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S7、将S6展开后的热轧合金钢热卷板通过第二级层流冷却段进行控冷层流冷却；
S8、对S7所得的控冷层流冷却后的热轧合金钢热卷板通过第二卷取机成卷，然后经过分切、校直、抛光、酸洗、钝化处理得到成品，或成卷后直接作为成品来使用。
优选地，所述第一级步进式高温窑进行热轧合金钢热卷板的热处理包括奥氏体化热处理、固溶热处理。
优选地，所述第二级步进式高温窑进行热轧合金钢热卷板后续热处理包括沉淀热处理、回火热处理、索氏体化热处理、马氏体高温回火或退火热处理。
优选地，所述热处理方法适合于一般碳钢高性能化处理。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明通过在合金钢轧钢主流程旁设置在线旁路生产线，使得合金钢热轧卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理，以克服热轧合金钢热卷板在冷却过程中问题的出现，简单易操作。适合于各类钢板在线热处理，如船板、装甲板、耐磨板、不锈钢卷板的余热在线热处理，保证质量、降低成本、提高生产效率；同时也减轻了整卷加热或冷却造成的同板差，即同板质量性能的不均匀性，有利于保证钢板的校直。
附图说明
图1是本发明的热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例进行详细描述。
本发明要解决的技术问题是传统合金钢热卷板热处理低效率及质量稳定性较差问题，尤其是解决合金钢热卷板轧后自然冷却导致的晶粒长大、晶粒粗化问题。
如图1所示，为解决上述技术问题，本发明提供一种热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线，所述热处理旁路在线生产线设置在热轧合金钢热卷板装置的一侧，所述热处理旁路在线生产线包括前后依次连接的第一级步进式高温窑、第一窑后高温热卷开卷机、第一喷淋冷却段、第一卷取机、第二级步进式高温窑、第二窑后高温热卷开卷机、第二级层流冷却段、第二卷取机和冷却池，各设备之间通过滚床连接。
其中，所述第一级步进式高温窑是井式炉、厢式炉、隧道窑中的任一种。
其中，所述第一级步进式高温窑的使用温度为900-1200℃。
其中，所述第二级步进式高温窑的使用温度为800℃以下。
所述热处理旁路在线生产线的热处理方法包括固溶处理、调质处理、沉淀硬化处理、沉淀析出处理、回火处理、退火处理、索氏体化处理的单独热处理方法或前述热处理方法的组合处理方法。
其中，所述热处理旁路在线生产线的热处理方法是先将热轧合金钢热卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理；具体步骤如下所示：
S1、热轧合金钢热卷板在完成轧制过程后，先进入具有保温功能和900-1100℃的升温调温功能的第一级步进式高温窑完成热处理，所述第一级步进式高温窑进行热轧合金钢热卷板的热处理包括奥氏体化热处理、固溶热处理；
S2、将S1中完成热处理的热轧合金钢热卷板通过第一窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S3、将S2展开后的热轧合金钢热卷板通过第一喷淋冷却段进行冷却处理；
S4、对不需要完全马氏体化的钢板进行控冷喷淋淬水处理并直接送卷取机卷曲；而对需要进行后续热处理的热卷则先通过第一喷淋冷却段降温至工艺稳定温度，然后卷曲并送至第二级步进式高温窑；
S5、在使用温度为800℃以下的第二级步进式高温窑中进行后续热处理，所述第二级步进式高温窑进行热轧合金钢热卷板后续热处理包括沉淀热处理、回火热处理、索氏体化热处理、马氏体高温回火或退火热处理；
S6、将S5中完成后续热处理的热轧合金钢热卷板通过第二窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S7、将S6展开后的热轧合金钢热卷板通过第二级层流冷却段进行控冷层流冷却；
S8、对S7所得的控冷层流冷却后的热轧合金钢热卷板通过第二卷取机成卷，然后经过分切、校直、抛光、酸洗、钝化处理得到成品，或成卷后直接作为成品来使用。
所述热处理方法还适合于一般碳钢高性能化处理。
具体热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线的热处理方法结合以下实施例进行说明：
实施例一：
一种含较高锰、硅不锈钢的索氏体化。
该不锈钢中各元素的质量百分含量分比为0.11％的C，14％的Cr，1.7％的Ni，1.0％的Mn，0.8％的Si，0.005％的S，0.06％的P，以及Fe和其他不可避免的杂质。
该不锈钢由于含有较高的锰硅，其原子半径较大，必须进行固溶处理才可以使锰硅进入置换原子位置，起到强化钢的性能的作用；之后再进行索氏体化处理。
旁路在线生产线的热处理方法是先将热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理；具体步骤如下所示：
S1、在完成轧制过程后，热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板的温度大于930℃，先进入第一级步进式高温窑完成奥氏体化热处理和固溶热处理，第一级步进式高温窑升温至1050℃、均温时间1小时、恒温时间0.5小时；
S2、将S1中完成热处理的热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板通过第一窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S3、将S2展开后的热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板通过第一喷淋冷却段进行冷却处理；
S4、对需要进行索氏体化处理的热卷先通过第一喷淋冷却段降温至工艺稳定温度，即冷却至730℃恒温，然后卷曲并送至第二级步进式高温窑；
S5、在使用温度为700℃的第二级步进式高温窑中进行后续热处理，恒温4小时，完成索氏体化；
S6、将S5中完成索氏体化处理的热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板通过第二窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S7、将S6展开后的热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板通过第二级层流冷却段进行控冷层流冷却；
S8、对S7所得的控冷层流冷却后的热轧含较高锰、硅不锈钢热卷板通过第二卷取机成卷，然后经过分切、校直、抛光、酸洗、钝化处理得到成品。
实施例二：
一种含较低锰、硅不锈钢的索氏体化。
该不锈钢中各元素的质量百分含量分比为0.11％的C，14％的Cr，1.7％的Ni，0.5％的Mn，0.5％的Si，0.005％的S，0.03％的P，以及Fe和其他不可避免的杂质。
该不锈钢由于较低的锰硅含量，无大半径原子，无需固溶处理；可以直接进行索氏体化处理。
旁路在线生产线的热处理方法是先将热轧含较低锰、硅不锈钢热卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理；具体步骤如下所示：
S1、在完成轧制过程后，热轧含较低锰、硅不锈钢热卷板的温度大于930℃，并通过第一窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S2、将S1展开后的热轧含较低锰、硅不锈钢热卷板通过第一喷淋冷却段进行冷却处理；
S3、对需要进行索氏体化处理的热卷先通过第一喷淋冷却段降温至工艺稳定温度，即冷却至730℃恒温，然后卷曲并送至第二级步进式高温窑；
S4、在使用温度为700℃的第二级步进式高温窑中进行后续热处理，恒温4小时，完成索氏体化；
S5、将S4中完成索氏体化处理的热轧含较低锰、硅不锈钢热卷板通过第二窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S6、将S5展开后的热轧含较低锰、硅不锈钢热卷板通过第二级层流冷却段进行控冷层流冷却；
S7、对S6所得的控冷层流冷却后的热轧含较低锰、硅不锈钢热卷板通过第二卷取机成卷，然后经过分切、校直、抛光、酸洗、钝化处理得到成品。
实施例三：
一种高强韧装甲钢的马氏体回火处理。
该高强韧装甲钢中各元素的质量百分含量分比为0.35％的C，2％的Cr，3％的Ni，0.3％的Mn，0.3％的Si，0.005％的S，0.05％的P，0.7％的Mo，0.2％的V，以及Fe和其他不可避免的杂质。
旁路在线生产线的热处理方法是先将热轧高强韧装甲钢热卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理；具体步骤如下所示：
S1、在完成轧制过程后，热轧高强韧装甲钢热卷板的温度大于920℃，先进入第一级步进式高温窑完成奥氏体化热处理和固溶热处理，第一级步进式高温窑升温至890℃、保温2小时；
S2、将S1中完成热处理的热轧高强韧装甲钢热卷板通过第一窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S3、将S2展开后的热轧高强韧装甲钢热卷板通过第一喷淋冷却段进行冷却处理；
S4、对需要进行马氏体回火处理的热卷先通过第一喷淋冷却段降温至工艺稳定温度，即冷却至200℃恒温，然后卷曲并送至第二级步进式高温窑；
S5、在使用温度为180℃的第二级步进式高温窑中进行后续热处理，恒温4小时，完成马氏体回火；
S6、将S5中完成马氏体回火处理的热轧高强韧装甲钢热卷板通过第二窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S7、将S6展开后的热轧高强韧装甲钢热卷板通过第二级层流冷却段进行控冷层流冷却；
S8、对S7所得的控冷层流冷却后的热轧高强韧装甲钢热卷板通过第二卷取机成卷，成卷后直接作为成品来使用。
所得成品的抗拉强度为1800MPa，屈服强度为1200MPa，延伸率为10％，断面收缩率为45％，冲击吸收功为55J，洛氏硬度为52。
综上可见，本发明通过在合金钢轧钢主流程旁设置在线旁路生产线，使得合金钢热轧卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理，以克服热轧合金钢热卷板在冷却过程中问题的出现，简单易操作。适合于各类钢板在线热处理，如船板、装甲板、耐磨板、不锈钢卷板的余热在线热处理，保证质量、降低成本、提高生产效率；同时也减轻了整卷加热或冷却造成的同板差，即同板质量性能的不均匀性，有利于保证钢板的校直。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种热轧合金钢热卷板的热处理旁路在线生产线，其特征在于，所述热处理旁路在线生产线设置在热轧合金钢热卷板装置的一侧，所述热处理旁路在线生产线包括前后依次连接的第一级步进式高温窑、第一窑后高温热卷开卷机、第一喷淋冷却段、第一卷取机、第二级步进式高温窑、第二窑后高温热卷开卷机、第二级层流冷却段、第二卷取机和冷却池，各设备之间通过滚床连接。
2.根据权利要求1所述的热处理旁路在线生产线，其特征在于，所述第一级步进式高温窑是井式炉、厢式炉、隧道窑中的任一种。
3.根据权利要求1所述的热处理旁路在线生产线，其特征在于，所述第一级步进式高温窑的使用温度为900-1200℃。
4.根据权利要求1所述的热处理旁路在线生产线，其特征在于，所述第二级步进式高温窑的使用温度为800℃以下。
5.一种根据权利要求1-4任一所述的热处理旁路在线生产线的热处理方法，其特征在于，所述热处理旁路在线生产线的热处理方法包括固溶处理、调质处理、沉淀硬化处理、沉淀析出处理、回火处理、退火处理、索氏体化处理的单独热处理方法或前述热处理方法的组合处理方法。
6.根据权利要求5所述的热处理旁路在线生产线的热处理方法，其特征在于，所述热处理旁路在线生产线的热处理方法是先将热轧合金钢热卷板在完成轧制过程后，直接吊入旁路生产线利用轧钢余热进行相应的热处理；具体步骤如下所示：
S1、热轧合金钢热卷板在完成轧制过程后，先进入具有保温功能和900-1100℃的升温调温功能的第一级步进式高温窑完成热处理；
S2、将S1中完成热处理的热轧合金钢热卷板通过第一窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S3、将S2展开后的热轧合金钢热卷板通过第一喷淋冷却段进行冷却处理；
S4、对不需要完全马氏体化的钢板进行控冷喷淋淬水处理并直接送卷取机卷曲；而对需要进行后续热处理的热卷则先通过第一喷淋冷却段降温至工艺稳定温度，然后卷曲并送至第二级步进式高温窑；
S5、在使用温度为800℃以下的第二级步进式高温窑中进行后续热处理；
S6、将S5中完成后续热处理的热轧合金钢热卷板通过第二窑后高温热卷开卷机展开热卷；
S7、将S6展开后的热轧合金钢热卷板通过第二级层流冷却段进行控冷层流冷却；
S8、对S7所得的控冷层流冷却后的热轧合金钢热卷板通过第二卷取机成卷，然后经过分切、校直、抛光、酸洗、钝化处理得到成品，或成卷后直接作为成品来使用。
7.根据权利要求6所述的热处理旁路在线生产线的热处理方法，其特征在于，所述第一级步进式高温窑进行热轧合金钢热卷板的热处理包括奥氏体化热处理、固溶热处理。
8.根据权利要求6所述的热处理旁路在线生产线的热处理方法，其特征在于，所述第二级步进式高温窑进行热轧合金钢热卷板后续热处理包括沉淀热处理、回火热处理、索氏体化热处理、马氏体高温回火或退火热处理。
9.根据权利要求6所述的热处理旁路在线生产线的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法适合于一般碳钢高性能化处理。
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