CN110983027A - 一种薄规格淬火钢板的板形控制方法 - Google Patents

一种薄规格淬火钢板的板形控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及板带材冷轧轧制技术领域,具体是指一种薄规格淬火钢板的板形控制方法,依次包括原始板型检测、钢板抛丸处理、钢板对中、钢板加热、钢板淬火、钢板回火等工序,淬火后钢板的任意方向不平度≤3mm/m;所述钢板的厚度在2mm~8mm范围内。所述钢板为高强度结构用调质钢板和工程机械用高强度耐磨钢板。与现有技术相比,本发明的优点在于:1)用于2mm~8mm的淬火型钢板生产,处理后钢板任意方向不平度≤3mm/m。2)淬火过程采用氩气/水雾化淬火工艺,氩气与水形成气雾状介质后与钢板表面完成热量交换,氩气作为惰性气体不会对钢板表面质量造成影响,具有低能耗、环境污染小、低成本的特点。

Description

一种薄规格淬火钢板的板形控制方法
技术领域
本发明涉及板带材冷轧轧制技术领域,具体是指一种薄规格淬火钢板的板形控制方法。
背景技术
淬火是钢板获得高硬度和高强度的重要方法。一般来讲,辊式淬火机是钢板热处理线的关键设备,是当前高强度板材淬火生产的首选设备型式,其工作原理是在高压段完成钢板的组织转变,在低压段完成钢板冷却,从而使钢板的板形和力学性能满足要求。对于薄规格钢板(厚度≤8mm),淬火过程的板型控制一直是行业内公认的国际性难题,其核心技术只有国外少数企业掌握且对国内严格保密,只向国内出售高价成品板,致使国内急需的薄规格高端热处理产品大量依赖进口, 因此,开发薄规格高强钢板淬火工艺技术,实现淬火后钢板板型的精准控制,是实现热处理高端产品国产化的根本途径。
淬火过程中,钢板上、下表面冷速相同是达到板形控制的必要条件,其影响因素众多,主要有原始板型精度、抛丸质量、钢板对中、辊缝精度、辊速、冷却水量、水比等,在实际生产中,多种因素综合作用,导致板型控制难度大,生产成本高。
发明内容
本发明提供一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,克服现有技术的不足,适用于厚度 2mm~8mm的淬火型钢板,在淬火过程中引入氩气/水雾化淬火工艺,淬火后可以将钢板不平度控制在 3mm/m以内。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,依次包括原始板型检测、钢板抛丸处理、钢板对中、钢板加热、钢板淬火、钢板回火等工序,其特征在于:热处理前原始板型检测不平度小于15mm/m;对原始钢板用钢板抛丸机抛丸后达到清洁等级Sa2.5、粗糙度为35µm~55µm;钢板对中,保证钢板中心与辊道中心线的重合度偏差在±3mm之间;采用辊底式淬火炉对钢板进行加热,钢板加热温度为900℃~1000℃、保温时间10 min ~30min;在辊压式淬火机的钢板淬火过程中采用氩气/水雾化淬火工艺,水流量为40m3/min ~120m3/min,水压力为0.3MPa~0.4MPa,钢板上、下表面的水流量比为0.6~0.9,氩气压力为0.5MPa~1.5MPa、氩气流量为水流量的5%~20%,辊缝设定值低于钢板厚度0.2mm~1.0mm、辊速为0.25m/min~60m/min,保证钢板的冷却速度≥20℃/s;钢板回火温度为200℃~350℃,保温时间30min~90min;淬火后钢板的任意方向不平度≤3mm/m;所述钢板的厚度在2mm~8mm范围内。
所述钢板为高强度结构用调质钢板和工程机械用高强度耐磨钢板。
所述原始板型检测的不平度采用目测法或直尺工具测量。
所述钢板抛丸机的抛丸量为1080kg/min,弹丸速度为73m/s,除尘风量为57600m3/h,除尘效率大于99.5%。
所述辊底式淬火炉采用PLC控制系统,炉膛尺寸为13160mm×2200mm×1000mm,采用减速机带动辊棒的驱动方式,采用电辐射管加热方式,加热功率为700kW。钢板在炉内摆动或连续运行,运行速度为0.25 m/min~30m/min。
所述辊压式淬火机的由冷却水系统、供气系统、传动系统等组成。冷却水系统包括水泵、水塔、流量计、调压装置等;供气系统包括气体储存罐、减压阀、调压装置、流量计及管路等;传动系统由主电机通过链式传动带动上下两排辊道运行,辊道运行速度为0.25 m/min~30m/min。
所述辊底式回火炉采用PLC控制系统,炉膛尺寸为26120mm×2200mm×1000mm,采用减速机带动辊棒的驱动方式,采用电阻丝加热方式,加热功率为800 kW。钢板在炉内摆动或连续运行,运行速度为0.25 m/min~30m/min。
所述辊底式淬火炉内注入氮气或氩气,加热过程中炉内氧含量小于0.03%,所述保温时间从钢板尾部达到加热温度后计算。
本发明中钢板原始板型的检测目的是避免钢板出现过大的浪型瓢曲,在淬火时钢板的浪型容易造成钢板的局部冷却不均匀,而经过淬火和回火后钢板的强度提高,矫平难度增加,钢板板型控制难度增大。钢板抛丸处理的目的是消除原始钢板表面的氧化层,钢板下表面的氧化层在后续高温加热的过程中会脱落至炉辊上,在钢板下表面会产生辊印等表面缺陷,上表面的氧化层仍残留在钢板表面,造成钢板冷却时上、下表面冷速不均,对热处理后的钢板板型造成影响。钢板对中的目的是在钢板冷却过程中,钢板两侧实现均匀、对称冷却。控制辊缝的目的一方面可以实现水量、水比的精准实施,另一方面可以对钢板在冷却过程中产生的变形给予一定程度的抵消和制约。辊速的快慢直接影响钢板冷却时间的长短,辊速太快则钢板冷速降低,马氏体转变量减少,降低辊速有利于增加钢板在淬火机内的停留时间,其受上下辊道之间反作用力的时间增加,有利于抵消冷却过程产生的热应力。但辊速太低则降低了开始淬火温度,不利于钢板的马氏体转变。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1)通过本技术方案可以实现厚度为2mm~8mm的淬火型钢板生产,热处理后钢板任意方向不平度≤3mm/m。
2)在钢板淬火过程采用氩气/水雾化淬火工艺,利用高流速的氩气将水击碎成微小颗粒,氩气与水形成气雾状介质后与钢板表面完成热量交换,同时氩气作为惰性气体不会对钢板表面质量造成影响,具有低能耗、环境污染小、低成本的特点。
3)利用生产厂现有设备即可实现,无需新增设备。
4)现有的生产设备均能够完成本技术方案中提出的各项工艺参数要求。
附图说明
图1是本发明实施工艺流程示意图。
具体实施方式:
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明:
实施例1:
钢种:Q890,属于高强度结构用调质钢板,处理前钢板尺寸:厚度2.2mm,宽度1000mm,长度6000mm。
(1)通过肉眼及利用直尺等测量工作判定钢板处理前不平度为8mm/m;
(2)利用抛丸机对处理前钢板进行抛丸处理,处理后清洁等级Sa2.5,粗糙度为43µm;
(3)利用辊底式淬火炉对钢板进行加热,加热前向炉内填充氮气,利用热电偶检测炉内温度,加热温度930℃,从钢板尾部达到加热温度后开始保温,保温时间25min,利用氧气分析仪检测炉内氧含量为0.0237%。
(4)利用淬火机对钢板进行淬火处理,钢板上表面水流量为35m3/min,钢板下表面水流量为45m3/min,水压力为0.35MPa,氩气压力为0.9MPa、氩气流量为8m3/min,辊缝设定值低于钢板厚度0.4mm、辊速为5m/min。
(5)利用辊底式回火炉对钢板进行回火处理,钢板回火温度为200℃,保温时间40min。
处理后将水平尺放在钢板表面,测量钢板与水平尺之间缝隙的距离,即为钢板的不平度。钢板不同部位的不平度测量结果如下表。
表1 钢板热处理后不平度,mm/m
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例2:
钢种:NM550,属于工程机械用高强度耐磨钢板,处理前钢板尺寸:厚度5mm,宽度1650mm,长度5800mm。
(1)通过肉眼及利用直尺等测量工作判定钢板处理前不平度为12mm/m;
(2)利用抛丸机对处理前钢板进行抛丸处理,处理后清洁等级Sa2.5,粗糙度为40µm;
(3)利用辊底式淬火炉对钢板进行加热,加热前向炉内填充氮气,利用热电偶检测炉内温度,加热温度910℃,从钢板尾部达到加热温度后开始保温,保温时间14min,利用氧气分析仪检测炉内氧含量为0.026%。
(4)利用淬火机对钢板进行淬火处理,钢板上表面水流量为45m3/min,钢板下表面水流量为55m3/min,水压力为0.39MPa,氩气压力为1.1MPa、氩气流量为12m3/min,辊缝设定值低于钢板厚度0.3mm、辊速为6m/min。
(5)利用辊底式回火炉对钢板进行回火处理,钢板回火温度为210℃,保温时间80min。
处理后将水平尺放在钢板表面,测量钢板与水平尺之间缝隙的距离,即为钢板的不平度。钢板不同部位的不平度测量结果如下表。
表2 钢板热处理后不平度,mm/m
Figure DEST_PATH_IMAGE004

Claims (8)

1.一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,依次包括原始板型检测、钢板抛丸处理、钢板对中、钢板加热、钢板淬火、钢板回火等工序,其特征在于:热处理前原始板型检测不平度小于15mm/m;对原始钢板用钢板抛丸机抛丸后达到清洁等级Sa2.5、粗糙度为35µm~55µm;钢板对中,保证钢板中心与辊道中心线的重合度偏差在±3mm之间;采用辊底式淬火炉对钢板进行加热,钢板加热温度为900℃~1000℃、保温时间10min ~30min;在辊压式淬火机的钢板淬火过程中采用氩气/水雾化淬火工艺,水流量为40m3/min ~120m3/min,水压力为0.3MPa~0.4MPa,钢板上、下表面的水流量比为0.6~0.9,氩气压力为0.5MPa~1.5MPa、氩气流量为水流量的5%~20%,辊缝设定值低于钢板厚度0.2mm~1.0mm、辊速为0.25m/min~60m/min,保证钢板的冷却速度≥20℃/s;钢板在辊底式回火炉中的回火温度为200℃~350℃,保温时间30min~90min;淬火后钢板的任意方向不平度≤3mm/m;所述钢板的厚度在2mm~8mm范围内。
2.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述钢板为高强度结构用调质钢板和工程机械用高强度耐磨钢板。
3.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述原始板型检测的不平度采用目测法或直尺工具测量。
4.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述钢板抛丸机的抛丸量为1080kg/min,弹丸速度为73m/s,除尘风量为57600m3/h,除尘效率大于99.5%。
5.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述辊底式淬火炉采用PLC控制系统,炉膛尺寸为13160mm×2200mm×1000mm,采用减速机带动辊棒的驱动方式,采用电辐射管加热方式,加热功率为700kW,钢板在炉内摆动或连续运行,运行速度为0.25 m/min~30m/min。
6.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述辊压式淬火机的由冷却水系统、供气系统、传动系统等组成,冷却水系统包括水泵、水塔、流量计、调压装置等;供气系统包括气体储存罐、减压阀、调压装置、流量计及管路等;传动系统由主电机通过链式传动带动上下两排辊道运行,辊道运行速度为0.25 m/min~30m/min。
7.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述辊底式回火炉采用PLC控制系统,炉膛尺寸为26120mm×2200mm×1000mm,采用减速机带动辊棒的驱动方式,采用电阻丝加热方式,加热功率为800 kW,钢板在炉内摆动或连续运行,运行速度为0.25 m/min~30m/min。
8.根据权利要求1所述的一种薄规格淬火钢板的板型控制方法,其特征在于:所述辊底式淬火炉内注入氮气或氩气,加热过程中炉内氧含量小于0.03%,所述保温时间从钢板尾部达到加热温度后计算。
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