CN111910060B - 一种无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺 - Google Patents
一种无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111910060B CN111910060B CN202010839743.3A CN202010839743A CN111910060B CN 111910060 B CN111910060 B CN 111910060B CN 202010839743 A CN202010839743 A CN 202010839743A CN 111910060 B CN111910060 B CN 111910060B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nozzle
- roller way
- quenching
- quenched
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title claims abstract description 166
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 title claims abstract description 161
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 44
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 30
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 112
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 112
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 34
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 11
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
本发明提供一种无拘束式淬火机，包括，上辊道：设于所述淬火机的上部；下辊道：对称设于所述上辊道的下方，且所述上辊道和下辊道之间留有用于通过待淬火板材的辊缝；升降机构：所述升降机构设于所述上辊道处，所述升降机构用于控制所述上辊道的升降高度以调整所述辊缝的高度H，且所述辊缝的高度H＝待淬火板材厚度h1+所述上辊道的底面与所述待淬火板材的上表面之间的间距h2，且h2>0。本发明通过升降机构控制上辊道的升降高度，使得上辊道的底面与待淬火板材的上表面之间留有间距，从而避免了上辊道与待淬火板材的接触，使得待淬火板材的上表面能够实现均匀淬火。
Description
技术领域
本发明属于热处理领域，具体涉及无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺。
背景技术
钢板淬火是调整材料组织性能的关键工艺，对控制宽厚板高强钢、耐磨钢、油罐钢等钢种的性能和板形至关重要。辊压式淬火机是现代化宽厚板热处理线的关键设备，具有冷却强度大、淬火钢板表面无软点等优点，在宽厚板生产中得到广泛应用，是高附加值高强度板材产品开发的关键热处理手段。
目前，国内各大钢厂在生产薄宽(厚度小于12mm，宽度大于3000mm)钢板时亦普遍使用辊压式淬火机，其存在以下几个问题(1)薄宽规格淬火钢板的板形控制难度大，由辊压式淬火机淬火处理后的钢板即使经过钢板矫直，板形合格率仍然偏低；(2)为防止薄宽钢板在淬火过程中产生变形，目前国内均采用辊压式淬火，即淬火机上框架辊道需要与钢板上表面接触。接触位置与非接触位置的冷却水量不均匀，导致淬火钢板上表面的硬度均匀性差，影响钢板性能；(3)薄宽钢板淬火生产时，整个淬火过程时间长，产量低，冷却水用量大，淬火机冷却水供水泵组的耗电量大，导致大量的能源浪费。
CN103014304A公开了一种钢板淬火板形控制方法。此方法可有效控制镍含量在8-10％、厚度5-7mm的钢板淬火板形。但是这种方法只针对镍含量在8-10％的钢板，且淬火机组上框架辊道仍然与钢板上表面接触，影响钢板上表面的硬度均匀性；且淬火机各冷却喷嘴均需开启，用水量大，电耗高，导致生产成本加大。
CN 104451117 A公开了一种通过淬火机上压辊以一定压力压住淬火板，利用前后辊道速度差，对淬火板施加压力及微张力，来抑制淬火板变形，同时微张力改善淬火过程中淬火金属板材内的应力分布，进而改善并控制板材淬火的板形的方法。此方法生产设备控制难度大，操作复杂，且淬火过程中淬火机上框架辊道仍需压到钢板上表面，影响钢板上表面的硬度均匀性。
CN 109913635 A公开了一种综合考虑抛丸工艺、淬火工艺、水量模型及其他工序等影响因素，通过炉温均匀性埋偶实测、水量模型多因子正交数值模拟计算的措施控制薄规格淬火板形的方法。该方法对淬火前板形要求较高，淬火前需进行低温回火去应力矫正，且淬火完成后需要进行矫直，生产成本较高，效率偏低。
发明内容
本发明的第一个目的是为了克服现有技术中采用的辊压式淬火机必须将上辊道与钢板上表面辊压接触而导致接触位置与非接触位置的冷却不均匀的技术问题，而提出一种无拘束式淬火机；
本发明的第二个目的是为了克服现有技术中采用的辊压式淬火工艺必须将淬火机的上辊道辊压到钢板上表面来控制变形而导致钢板上表面硬度均匀性差的技术问题，而提出一种薄宽板材无拘束式淬火工艺。
为了实现本发明的第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种无拘束式淬火机，其特征在于，包括：
上辊道：设于所述淬火机的上部；
下辊道：对称设于所述上辊道的下方，且所述上辊道和下辊道之间留有用于通过待淬火板材的辊缝；
升降机构：所述升降机构设于所述上辊道处，所述升降机构用于控制所述上辊道的升降高度以调整所述辊缝的高度H，且在所述淬火机工作状态下，所述辊缝的高度H＝待淬火板材厚度h1+所述上辊道的底面与所述待淬火板材的上表面之间的间距h2，且h2>0。
如上所述的无拘束式淬火机，优选地，所述上辊道的底面与所述待淬火板材的上表面之间的间距h2为0.4-1.2mm。
如上所述的无拘束式淬火机，优选地，所述上辊道和下辊道包括上下对称设置的若干对辊，自所述待淬火板材进入所述辊缝处起算，所述第一对辊与所述第二对辊之间上下对称设有第一缝隙上喷嘴和第一缝隙下喷嘴，所述第二对辊与所述第三对辊之间上下对称设有第二缝隙上喷嘴和第二缝隙下喷嘴，位于所述第三对辊之后的若干相邻的对辊之间上下对称设有第一上喷嘴和第一下喷嘴，位于所述第一上喷嘴和第一下喷嘴之后的若干相邻的对辊之间上下对称设有第二上喷嘴和第二下喷嘴，所述第一缝隙上喷嘴、第一缝隙下喷嘴、第二缝隙上喷嘴、第二缝隙下喷嘴、第一上喷嘴和第一下喷嘴对应的所述上辊道和下辊道区域构成所述淬火机喷射高压水的高压段，所述第二上喷嘴和所述第二下喷嘴对应的所述上辊道和下辊道区域构成所述淬火机喷射低压水的低压段。
如上所述的无拘束式淬火机，优选地，所述第一缝隙上喷嘴、第一缝隙下喷嘴、第二缝隙上喷嘴、第二缝隙下喷嘴、第一上喷嘴、第一下喷嘴、第二上喷嘴和第二下喷嘴均设有阀门和流量计以控制和检测各喷嘴的流量。
如上所述的无拘束式淬火机，优选地，所述升降机构由液压缸或电机驱动，且所述升降机构设有编码器并通过所述编码器计算升降高度。
如上所述的无拘束式淬火机，优选地，所述待淬火板材厚度h1为4-12mm；优选为6-12mm。
为了实现本发明的第二个目的，本发明提供如下技术方案：
一种薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，将待淬火的薄宽板材置于权利要求1至6任一项所述的无拘束式淬火机的上辊道和下辊道之间，且所述待淬火的薄宽板材上表面与所述上辊道的下表面之间留有间距h2，所述淬火机的辊道速度为6～13m/min，所述淬火机在高压段向所述待淬火的薄宽板材喷射高压水进行淬火，所述高压水的压力为0.79-0.81MPa，所述高压段的总流量为1550～2250m3/h。
如上所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，优选地，所述待淬火的薄宽板材的厚度为4-12mm，优选为6-12mm；优选地，所述待淬火的薄宽板材的宽度为1500-3800mm。
如上所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，优选地，所述第一缝隙上喷嘴和第一缝隙下喷嘴所喷射的高压水的总流量均为600～950m3/h，所述第二缝隙上喷嘴和第二缝隙下喷嘴所喷射的高压水的总流量为550～700m3/h，所述第一上喷嘴和所述第一下喷嘴的总流量均为400～600m3/h；优选地，当所述第一上喷嘴和所述第一下喷嘴的对数为2个以上时，淬火工作状态下，仅需要打开所述第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第一对；优选地，所述第一缝隙下喷嘴所喷射的高压水的流量大于第一缝隙上喷嘴，所述第二缝隙下喷嘴所喷射的高压水的流量大于第二缝隙上喷嘴，成对设置的第一上喷嘴和第一下喷嘴中，第一对中的第一下喷嘴所喷射的水的流量大于第一对中的第一上喷嘴。
如上所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，优选地，在淬火前，所述待淬火的薄宽板材先进行抛丸处理，所述抛丸处理时的抛丸辊道速度为2-4m/min，抛丸丸料直径为1.0-1.4mm；
优选地，所述待淬火的薄宽板材在抛丸处理与淬火之间还需进行加热处理，所述加热处理在辊底式连续热处理炉中进行，炉温设定为910-930℃，加热时间为1.1-1.5min/mm，加热时间完成后，继续保温5～10min。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明的无拘束式淬火机通过升降机构控制上辊道的升降高度，使得上辊道的底面与待淬火板材的上表面之间留有间距，从而避免了上辊道与待淬火板材的接触，使得待淬火板材的上表面能够实现均匀淬火，提高了上表面硬度均匀性。
2、本发明在淬火过程中降低辊道速度，采用低辊道速度(现有技术中的辊道速度通常在20m/min以上)，由此提高了冷却均匀性，从而提高了板形合格率，避免了现有技术中的淬火前回火预热，以及淬火后矫直的操作，而且，本发明通过降低辊道速度，能够保证薄规格钢板在高压区完成淬火的组织转变，低压区的喷嘴处于关闭状态，无需喷射冷却水，由此降低了电耗和水耗，而现有技术中采用较高的辊道速度，势必需要更大的冷却水用量，且在高压区来不及完成组织转变，需要开启低压区的喷嘴，导致现有技术中的淬火工艺冷却水用量大、电耗高；本发明所采用的低辊道速度、低冷却水用量的方案，利用缝隙式喷嘴冷却能力强，冷却均匀的特点，对厚度12mm以下、特别是6-12mm厚度高强钢和耐磨钢(只要是高强钢或者耐磨钢都适用于本发明，典型牌号有Q550D,Q690D,NM360,NM400,NM450等)进行淬火冷却，可确保薄规格钢板在高压段冷却时组织转变彻底，同时可以保证钢板上表面冷却均匀，上表面硬度波动值不大于3HBW，确保钢板性能均匀。
3、本发明采用低辊道速度，提高了冷却均匀性，从而提高了板形合格率，无需矫直，即可实现厚度12mm以下、特别是厚度范围6-12mm，宽度范围1500-3800mm的高强钢和耐磨钢淬火后的不平度不大于6mm/2m，避免了淬火后矫直作业，可有效提高薄规格淬火钢板的板形合格率，提高生产效率。
4、现有板材的淬火技术中，板材进入淬火机开始冷却前，各喷嘴流量从0逐步调整为目标流量值，在此调整过程中，淬火机的所有喷嘴均处于开启状态，造成整个淬火过程的用水量增大；而且对于现有的淬火技术，钢板进入淬火机开始冷却后，所有喷嘴均处于开启状态，淬火过程中冷却水用水大量浪费，而且为保证淬火过程用水，需要供水泵组长时间高频率运行，亦导致生产过程的电耗浪费。本发明研究发现，对于厚度12mm以下、特别是厚度范围为6-12mm的薄规格板材，钢板心部温度对冷却速度影响较小，通过适当降低淬火机辊道速度，在高压段冷却过程中即可完成马氏体转变，低压段再进行水冷对组织转变和板形无影响。因此本发明主要针对厚度12mm以下、特别是6-12mm薄规格钢板进行淬火，采用低辊道速度，低冷却水用量的方案，由于钢板厚度较薄，钢板心部温度对冷却速度影响较小，在较少冷却水用量的情况下就可以实现马氏体的快速、完全转变，因此本发明主要利用两道缝隙式喷嘴和第一上下喷嘴中的第一组(或称为第一对)进行冷却，整个淬火过程时间短，冷却水用量少，在保证钢板板形和性能的同时，可以有效降低生产电耗，降低生产成本。
本发明通过低淬火辊道速度，小冷却水量的控制方案，确保了钢板在高压区完成冷却组织转变，实现了6-12mm厚度高强度钢板的淬火板形精确控制，极大提高了板形合格率。同时，本发明通过升降机构控制上辊道的升降高度，使得上辊道的底面与待淬火板材的上表面之间留有间距，从而避免了上辊道与待淬火板材的接触，使得待淬火板材的上表面能够实现均匀淬火。
附图说明
图1为本发明淬火机的结构示意图；
图中：1.待淬火板材；2.下辊道；3.上辊道；4.第一缝隙下喷嘴；5.第一缝隙上喷嘴；6.第二缝隙下喷嘴；7.第二缝隙上喷嘴；8.第一组下喷嘴；9.第一组上喷嘴；10.第二组下喷嘴；11.第二组上喷嘴；12.第三组下喷嘴；13.第三组上喷嘴；14.第四组下喷嘴；15.第四组上喷嘴；16.低压段。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的实施例首先提供一种无拘束式淬火机，如图1所示，包括：
上辊道3：设于所述淬火机的上部；
下辊道2：对称设于所述上辊道3的下方，且所述上辊道3和下辊道2之间留有用于通过待淬火板材1的辊缝；
升降机构：所述升降机构设于所述上辊道3处(所述上辊道3包括上框架，所述升降机构与所述上框架相连接)，所述升降机构用于控制所述上辊道3的升降高度以调整所述辊缝的高度H，且在淬火工作状态下，所述辊缝的高度H＝待淬火板材1厚度h1+所述上辊道3的底面与所述待淬火板材1的上表面之间的间距h2，且h2>0；根据本发明，所述待淬火板材1置于所述下辊道2上，即所述待淬火板材1的下表面与所述下辊道2的上表面(该上表面是由下辊道的多个辊的上表面形成的)相接触，以通过下辊道2的转动驱动所述待淬火板材1移动，而所述上辊道3的底面(该底面是由上辊道的多个辊的下表面形成的)与所述待淬火板材1的上表面之间留有间距(h2>0)，如此，上辊道3不接触所述待淬火板材1的上表面，从而避免了接触位置与非接触位置的冷却不均匀的问题，从根本上保证了板材上表面淬火处理的均匀性，这是实现板材上表面硬度均匀性的基础。
需要说明的是，上辊道3和下辊道2的具体结构不是本发明的改进所在，其采用本领域中常用的辊道结构(包括辊子，以及多个电动机及其传动轴和减速器等常规结构)即可实现本发明。
本发明的具体实施例中，所述上辊道3的底面与所述待淬火板材1的上表面之间的间距h2为0.4-1.2mm；
本发明使用编码器(见后述)控制间距h2，编码器控制略有误差，为防止编码器显示数值较实际距离偏大导致淬火机上辊道压到钢板上，所以设定下限为0.4mm，而间距h2如果过大，冷却水喷射到钢板上后，会加大冷却水从钢板上反弹的高度，影响冷却效果，故本发明设定间距h2为0.4-1.2mm。
本发明的具体实施例中，所述上辊道3和下辊道2包括上下对称设置的若干对辊，自所述待淬火板材1进入所述辊缝处起算，即从所述待淬火板材1的进入端依次将上下对称设置的辊命名为第一对辊、第二对辊、第三对辊直到第N对辊，所述第一对辊与所述第二对辊之间上下对称设有第一缝隙上喷嘴5(位于上辊道的第一辊和第二辊之间)和第一缝隙下喷嘴4(位于下辊道的第一辊和第二辊之间)，所述第二对辊与所述第三对辊之间上下对称设有第二缝隙上喷嘴7和第二缝隙下喷嘴6，位于所述第三对辊之后的若干相邻的对辊之间上下对称设有第一上喷嘴(上辊道的第三辊之后的若干相邻辊之间设置的喷嘴统称为第一上喷嘴)和第一下喷嘴(下辊道的第三辊之后的若干相邻辊之间设置的喷嘴统称为第一下喷嘴)，位于所述第一上喷嘴和第一下喷嘴之后的若干相邻的对辊之间上下对称设有第二上喷嘴(上辊道的第一上喷嘴后的若干相邻的辊之间设置的喷嘴统称为第二上喷嘴)和第二下喷嘴(下辊道的第一下喷嘴后的若干相邻的辊之间设置的喷嘴统称为第二下喷嘴)，所述第一缝隙上喷嘴5、第一缝隙下喷嘴4、第二缝隙上喷嘴7、第二缝隙下喷嘴6和第一上喷嘴和第一下喷嘴对应的所述上辊道3和下辊道2区域构成所述淬火机喷射高压水的高压段(高压段的高压水压力为0.79-0.81MPa)，所述第二上喷嘴和第二下喷嘴对应的所述上辊道3和下辊道2区域构成所述淬火机喷射低压水的低压段16(低压段的低压水的压力为0.39-0.41MPa)；位于高压段的各喷嘴和低压段的各喷嘴均连通至同一水源，冷却水分别通过低压泵和高压泵供水到淬火机的低压段16和高压段，并通过各喷嘴处设置的阀门和流量计控制水量。
在本发明进一步的实施例中，所述第一上喷嘴和第一下喷嘴由上下对称设于所述第三对辊和第四对辊之间的第一组上喷嘴9和第一组下喷嘴8(第一组上喷嘴9和第一组下喷嘴8可以统称为第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第一对)、上下对称设于所述第四对辊和第五对辊之间的第二组上喷嘴11和第二组下喷嘴10(第二组上喷嘴11和第二组下喷嘴10可以统称为第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第二对)、上下对称设于所述第五对辊和第六对辊之间的第三组上喷嘴13和第三组下喷嘴12(第三组上喷嘴13和第三组下喷嘴12可以统称为第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第三对)、上下对称设于所述第六对辊和第七对辊之间的第四组上喷嘴15和第四组下喷嘴14(第四组上喷嘴15和第四组下喷嘴14可以统称为第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第四对)构成；所述第二上喷嘴和第二下喷嘴(位于低压段16，也可称为低压段上喷嘴和低压段下喷嘴)设置有多个，例如六组或六对，可根据具体工艺设计。
进一步优选，所述第一缝隙上喷嘴5至第一组上喷嘴9的长度为3.4m。
本发明主要利用第一缝隙上喷嘴5和第一缝隙下喷嘴4、第二缝隙上喷嘴7和第二缝隙下喷嘴6以及邻近的第一组上喷嘴9和第一组下喷嘴8进行淬火，冷却能力强，快速冷却钢板表面，在高压段组织转变彻底，同时可以保证板材表面冷却均匀；后续的喷嘴主要用于消除板材内部预热。
本发明的具体实施例中，所述第一缝隙上喷嘴5、第一缝隙下喷嘴4、第二缝隙上喷嘴7、第二缝隙下喷嘴6、第一上喷嘴和第一下喷嘴和第二上喷嘴和第二下喷嘴均设有阀门和流量计以控制和检测各喷嘴的流量；其中，所述阀门优选空气阀。
本发明的具体实施例中，所述升降机构由液压缸或电机驱动，且所述升降机构设有编码器并通过所述编码器根据淬火板材厚度和设定工艺计算升降高度。
在上述无拘束式淬火机的基础上，本发明的实施例进一步提供了一种薄宽板材无拘束式淬火工艺，将待淬火的薄宽板材置于所述的无拘束式淬火机的上辊道3和下辊道2之间，所述淬火机辊道速度为6～13m/min(比如7m/min、8m/min、9m/min、10m/min、11m/min、12m/min)，且所述待淬火的薄宽板材上表面与所述上辊道3的下表面之间留有间距h2，所述淬火机的辊道速度为6～13m/min，所述淬火机向所述待淬火的薄宽板材喷射高压水进行淬火，所述高压水的压力为0.79-0.81MPa，流量为1550～2250m3/h(本发明在使用时，仅需开启第一缝隙喷嘴、第二缝隙喷嘴和第一喷嘴中的第一组喷嘴，这些喷嘴的的全部流量之和为1550～2250m3/h)；
本发明的实施例中，所述薄宽板材的厚度为6-12mm，宽度为1500-3800mm，且所述板材为高强钢板或耐磨钢板。
本发明采用低辊道速度，一方面可以保证冷却水与板材充分接触，确保板材表面各位置冷却均匀；另一方面，降低辊道速度后，能够实现在小水量的情况下，保证板材组织的完全转变，因此本发明通过板材的均匀冷却和组织完全转变保证板材的不平度，使得本发明无需矫直，即可实现厚度范围6-12mm，宽度范围1500-3800mm的高强钢和耐磨钢淬火后的不平度不大于6mm/2m，避免了淬火后的矫直作业。
为了确保钢板的板形和性能，需要钢板在高温时进行快速冷却，同时保证冷却的均匀性。钢板到达第一缝隙时温度最高，需要用大水量进行冷却以保证冷却速度，因此本发明的具体实施例中，所述第一缝隙上喷嘴5和第一缝隙下喷嘴4所喷射的高压水的总流量为600～850m3/h；而在到达第二缝隙喷嘴和第一上下喷嘴时，温度逐步降低，可以依次减少冷却水用量，所以所述第二缝隙上喷嘴7和第二缝隙下喷嘴6所喷射的高压水的总流量为550～700m3/h，所述第一上下喷嘴的总流量为400～500m3/h。优选地，当所述第一上喷嘴和所述第一下喷嘴的对数为2个以上时，淬火工作状态下，仅需要打开所述第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第一对。需要说明的是，对于厚度超过12mm的钢板，根据具体厚度，还需要多开启第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第二对、第三对等，而对于60mm以上厚度的钢板，低压段的喷嘴也要开启。
本发明的实施例中，第一缝隙下喷嘴4所喷射的高压水的流量大于第一缝隙上喷嘴5，第二缝隙下喷嘴6所喷射的高压水的流量大于第二缝隙上喷嘴7，成对设置的第一上喷嘴和第一下喷嘴中，第一对中的第一下喷嘴所喷射的水的流量大于第一对中的第一上喷嘴；即每组喷嘴中的下喷嘴流量要大于对应的上喷嘴流量，因为上喷嘴的冷却水在与钢板接触后，留在钢板上表面，可以继续发挥冷却作用；而下喷嘴的冷却水在接触钢板后直接掉落了，在同一流量下，上表面的冷却效果要优于下表面，为保证冷却的均匀性，避免钢板板形变化，本发明具体限定每组喷嘴中的下喷嘴流量要大于对应的上喷嘴流量。
对于厚度范围为6-12mm的薄规格板材，钢板心部温度对冷却速度影响较小，通过适当降低淬火机辊道速度，在高压段冷却过程中即可完成马氏体转变，低压段再进行水冷对组织转变和板形无影响。因此本发明主要针对6-12mm薄规格钢板进行淬火，采用低辊道速度，低冷却水用量的方案，由于钢板厚度较薄，钢板心部温度对冷却速度影响较小，在较少冷却水用量的情况下就可以实现马氏体的快速、完全转变，因此本发明主要利用两道缝隙式喷嘴和第一喷嘴中的第一组(即高压段)进行冷却，整个淬火过程时间短，冷却水用量少，在保证钢板板形和性能的同时，可以有效降低生产电耗，降低生产成本。
本发明的具体实施例中，在淬火前，所述待淬火的薄宽板材先进行抛丸处理，所述抛丸处理时的抛丸辊道速度为2-4m/min，抛丸丸料直径为1.0-1.4mm。
本发明的具体实施例中，所述待淬火的薄宽板材在抛丸处理与淬火之间还需进行加热处理，所述加热处理在辊底式连续热处理炉中进行，炉温设定为910-930℃，加热时间为1.1-1.5min/mm(根据钢板的厚度尺寸计算)，加热时间完成后，继续保温5～10min。
抛丸处理和加热处理是钢板的常规处理工艺。抛丸处理的作用是除掉钢板表面的氧化铁皮，在淬火过程中保证钢板表面冷却均匀。如果钢板表面氧化铁皮未去除彻底，由于氧化铁皮与钢板本身的成分不同，会导致钢板冷却不均匀，难以控制薄规格板材的板形。加热处理主要是让钢板到奥氏体化温度以上，同时保证钢板在进入淬火机前处于平直状态。如果加热温度不够或者加热不均匀，则会导致进入淬火机前的板材不是平直状态，淬火后则会加剧板材的不平度，且会导致冷却后组织不均一，无法控制淬火后的板形。
综上，本发明采用低辊道速度、低冷却水用量的方案，在淬火过程中淬火机上辊道底面与钢板上表面无接触，可实现厚度范围6-12mm，宽度范围1500-3800mm的薄宽钢板淬火后在不需要回火、不需要板形矫直的状态下达到不平度小于6mm/2m，钢板表面硬度波动值不大于3HBW，提高了钢板性能的均匀性；与传统方法相比，本发明具有淬火后的薄宽板形平直度高，无需后续矫直，钢板表面硬度均匀性好等特点。同时，在保证组织转变的同时，减少了淬火过程用水量，因此本发明的淬火工艺可有效降低淬火生产中的用电消耗。
下面结合详细的实施例详细介绍上述无拘束式淬火工艺。
实施例1
一种薄宽板材无拘束式淬火工艺，待淬火钢板为屈服强度690MPa(Q690D)高强钢板，厚度8mm，宽度3300mm，包括如下步骤：
(1)淬火之前对钢板进行抛丸处理，抛丸辊道速度4.0m/min，抛丸丸料直径1.0-1.4mm；
(2)将抛丸后的钢板进入辊底式连续热处理炉进行加热，加热温度为920℃，总在炉时间16min；
(3)淬火处理：加热后的薄宽板通过辊道进入淬火机的上辊道3和下辊道2之间，淬火机辊道速度12m/min，辊缝设置为8.4mm，且所述薄宽板材上表面与所述上辊道3的下表面之间留有间距h2为0.4mm，高压水的水压设置为0.8MPa，高压段中，第一缝隙上喷嘴5流量为330m3/h，第一缝隙下喷嘴4的流量为430m3/h，第二缝隙上喷嘴7流量为260m3/h和第二缝隙下喷嘴6的流量均为310m3/h，第一组上喷嘴9和第一组下喷嘴8的流量分别为200m3/h和260m3/h，低压段喷嘴不开启，总流量1790m3/h；冷却完成后，对钢板进行检测，淬火的钢板厚度、硬度波动等指标如下表1所示：
表1实施例1淬火后的钢板检测指标统计
表面打磨厚度：钢板出炉后，钢板表层温度降到奥氏体化以下温度，导致钢板淬火后无法形成马氏体转变，表层硬度会偏低；另外经过热处理后，钢板表面有少量氧化铁皮，如不打磨，会影响检测结果，故淬火后，需予以打磨。
实施例1中淬火后的Q690D高强钢板，不经过矫直，产品合格率在96.8％，经过矫直后能保证100％。
实施例2
一种薄宽板材无拘束式淬火工艺，待淬火钢板为NM400耐磨钢板，厚度12mm，宽度3700mm，包括如下步骤：
(1)淬火之前对钢板进行抛丸处理，抛丸辊道速度4.0m/min，抛丸丸料直径1.0-1.4mm；
(2)将抛丸后的钢板进入辊底式连续热处理炉进行加热，加热温度为910℃，总在炉时间28min；
(3)淬火处理：加热后的薄宽板通过辊道进入淬火机的上辊道3和下辊道2之间，淬火机辊道速度6m/min，辊缝设置为12.6mm，且所述薄宽板材上表面与所述上辊道3的下表面之间留有间距h2为0.6mm，高压水源的水压设置为0.8MPa，高压段中，第一缝隙上喷嘴5流量为410m3/h，第一缝隙下喷嘴4的流量为480m3/h，第二缝隙上喷嘴7流量为320m3/h和第二缝隙下喷嘴6的流量均为380m3/h，第一组上喷嘴9和第一组下喷嘴8的流量分别为280m3/h和320m3/h，低压段的喷嘴不开启，总流量2210m3/h；冷却完成后，对钢板进行检测，淬火的钢板厚度、硬度波动等指标如下表2所示：
表2实施例2淬火后的钢板检测指标统计
实施例2淬火后的NM400耐磨钢板，不经过矫直，产品合格率在93.6％，经过矫直后能保证100％。
对比例
该对比例中，采用辊压式淬火机进行淬火，待淬火钢板为Q690D高强钢板，厚度8mm，宽度3300mm，包括如下步骤：
(1)淬火之前对钢板进行抛丸处理，抛丸辊道速度4.0m/min，抛丸丸料直径1.0-1.4mm；
(2)将抛丸后的钢板进入辊底式连续热处理炉进行加热，加热温度为920℃，总在炉时间16min；
(3)淬火处理：加热后的薄宽板热处理完成后通过辊道进入淬火机，淬火机辊道速度19m/min，辊缝设置为8.0mm，高压水的水压设置为0.8MPa，高压段中，第一缝隙上喷嘴5流量为280m3/h，第一缝隙下喷嘴4的流量为320m3/h，第二缝隙上喷嘴7流量为210m3/h和第二缝隙下喷嘴6的流量均为260m3/h，第一上喷嘴9，11，13和15的流量均为150m3/h，第一下喷嘴8，10，12和14的流量均为170m3/h，总流量为2350m3/h；冷却完成后，对钢板进行检测，淬火的钢板厚度、硬度波动等指标如下表3所示：表3对比例1淬火后的钢板检测指标统计
对比例1淬火后的Q690D高强钢板，上表面硬度波动大，且不经过矫直，产品合格率仅为51.6％，经过矫直后才能达到82％，低于实施例1。
综上可知，采用本发明的无拘束式淬火机对薄宽钢板进行淬火处理时，上辊道底面与钢板上表面不接触，使得钢板上表面均匀淬火冷却，表面硬度波动值不大于3HBW，确保钢板性能均匀；而且本发明采用较低的辊道速度和合理的喷嘴流量设计，使得淬火后的钢板无需矫直，就能实现较低的不平度(不大于6mm/2m)，可有效提高生产效率，并保证薄宽钢板的板形合格率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种无拘束式淬火机，其特征在于，包括：
上辊道：设于所述淬火机的上部；
下辊道：对称设于所述上辊道的下方，且所述上辊道和下辊道之间留有用于通过待淬火板材的辊缝；
升降机构：所述升降机构设于所述上辊道处，所述升降机构用于控制所述上辊道的升降高度以调整所述辊缝的高度H，且在所述淬火机工作状态下，所述辊缝的高度H＝待淬火板材厚度h1+所述上辊道的底面与所述待淬火板材的上表面之间的间距h2，且h2>0；
其中所述上辊道和下辊道包括上下对称设置的若干对辊，自所述待淬火板材进入所述辊缝处起算，第一对辊与所述第二对辊之间上下对称设有第一缝隙上喷嘴和第一缝隙下喷嘴，所述第二对辊与所述第三对辊之间上下对称设有第二缝隙上喷嘴和第二缝隙下喷嘴，位于所述第三对辊之后的若干相邻的对辊之间上下对称设有第一上喷嘴和第一下喷嘴，位于所述第一上喷嘴和第一下喷嘴之后的若干相邻的对辊之间上下对称设有第二上喷嘴和第二下喷嘴，所述第一缝隙上喷嘴、第一缝隙下喷嘴、第二缝隙上喷嘴、第二缝隙下喷嘴、第一上喷嘴和第一下喷嘴对应的所述上辊道和下辊道区域构成所述淬火机喷射高压水的高压段，所述第二上喷嘴和所述第二下喷嘴对应的所述上辊道和下辊道区域构成所述淬火机喷射低压水的低压段，所述第一缝隙上喷嘴、第一缝隙下喷嘴、第二缝隙上喷嘴、第二缝隙下喷嘴、第一上喷嘴、第一下喷嘴、第二上喷嘴和第二下喷嘴均设有阀门和流量计以控制和检测各喷嘴的流量，
所述第一缝隙上喷嘴和第一缝隙下喷嘴所喷射的高压水的总流量为600～950m3/h，所述第二缝隙上喷嘴和第二缝隙下喷嘴所喷射的高压水的总流量为550～700m3/h，所述第一上喷嘴和所述第一下喷嘴的总流量为400～600m3/h，
所述待淬火板材厚度h1为4-12mm；
所述淬火机的辊道速度为6～13m/min；
所述淬火机在高压段向所述待淬火的薄宽板材喷射高压水进行淬火，所述高压段的总流量为1550～2250m3/h。
2.如权利要求1所述的无拘束式淬火机，其特征在于：所述上辊道的底面与所述待淬火板材的上表面之间的间距h2为0.4-1.2mm。
3.如权利要求1所述的无拘束式淬火机，其特征在于，所述升降机构由液压缸或电机驱动，且所述升降机构设有编码器并通过所述编码器计算升降高度。
4.如权利要求1所述的无拘束式淬火机，其特征在于，所述待淬火板材厚度h1为6-12mm。
5.一种薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，将待淬火的薄宽板材置于权利要求1至4任一项所述的无拘束式淬火机的上辊道和下辊道之间，且所述待淬火的薄宽板材上表面与所述上辊道的下表面之间留有间距h2，所述高压水的压力为0.79-0.81MPa，所述待淬火的薄宽板材的厚度为4-12mm。
6.如权利要求5所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，所述待淬火的薄宽板材的厚度为6-12mm。
7.如权利要求5所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，所述待淬火的薄宽板材的宽度为1500-3800mm。
8.如权利要求5所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，当所述第一上喷嘴和所述第一下喷嘴的对数为2个以上时，淬火工作状态下，仅需要打开所述第一上喷嘴和第一下喷嘴中的第一对。
9.如权利要求5所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，所述第一缝隙下喷嘴所喷射的高压水的流量大于第一缝隙上喷嘴，所述第二缝隙下喷嘴所喷射的高压水的流量大于第二缝隙上喷嘴，成对设置的第一上喷嘴和第一下喷嘴中，第一对中的第一下喷嘴所喷射的水的流量大于第一对中的第一上喷嘴。
10.如权利要求5所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，在淬火前，所述待淬火的薄宽板材先进行抛丸处理，所述抛丸处理时的抛丸辊道速度为2-4m/min，抛丸丸料直径为1.0-1.4mm。
11.如权利要求10所述的薄宽板材无拘束式淬火工艺，其特征在于，所述待淬火的薄宽板材在抛丸处理与淬火之间还需进行加热处理，所述加热处理在辊底式连续热处理炉中进行，炉温设定为910-930℃，加热时间为1.1-1.5min/mm，加热时间完成后，继续保温5～10min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010839743.3A CN111910060B (zh) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | 一种无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010839743.3A CN111910060B (zh) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | 一种无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111910060A CN111910060A (zh) | 2020-11-10 |
| CN111910060B true CN111910060B (zh) | 2024-02-23 |
Family
ID=73279179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010839743.3A Active CN111910060B (zh) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | 一种无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111910060B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404332B (zh) * | 2022-09-20 | 2024-01-16 | 东北大学 | 一种极薄高强板带钢热处理补温装置及补温方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006525425A (ja) * | 2003-05-07 | 2006-11-09 | エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシャフト | 冷却槽内の水によりスラブとシートを冷却する、或いは焼入れする方法と装置 |
| CN101781700A (zh) * | 2010-03-09 | 2010-07-21 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种淬火机中超薄板淬火冷却的板形控制方法 |
| CN202482371U (zh) * | 2012-01-31 | 2012-10-10 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种新型结构的厚钢板淬火机 |
| CN204151383U (zh) * | 2014-09-23 | 2015-02-11 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种金属板材淬火装置 |
| CN105695727A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-22 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种钢板在线固溶处理的板形控制方法 |
| CN107164612A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-15 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种提高耐磨钢表面硬度均匀性的热处理方法 |
| CN108070710A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-05-25 | 东北大学 | 一种基于辊式淬火机的钢板控温淬火方法 |
| CN108913872A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-30 | 东北大学 | 一种金属板带材辊式淬火速度控制系统及方法 |
| CN110129543A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-16 | 东北大学 | 一种极薄板带钢基于辊压式淬火机的淬火工艺方法 |
| CN110760652A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-07 | 东北大学 | 一种金属板带材分段式热处理装置及工艺方法 |
| CN212504986U (zh) * | 2020-08-19 | 2021-02-09 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种无拘束式淬火机 |
-
2020
- 2020-08-19 CN CN202010839743.3A patent/CN111910060B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006525425A (ja) * | 2003-05-07 | 2006-11-09 | エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシャフト | 冷却槽内の水によりスラブとシートを冷却する、或いは焼入れする方法と装置 |
| CN101781700A (zh) * | 2010-03-09 | 2010-07-21 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种淬火机中超薄板淬火冷却的板形控制方法 |
| CN202482371U (zh) * | 2012-01-31 | 2012-10-10 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种新型结构的厚钢板淬火机 |
| CN204151383U (zh) * | 2014-09-23 | 2015-02-11 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种金属板材淬火装置 |
| CN105695727A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-22 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种钢板在线固溶处理的板形控制方法 |
| CN107164612A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-15 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种提高耐磨钢表面硬度均匀性的热处理方法 |
| CN108070710A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-05-25 | 东北大学 | 一种基于辊式淬火机的钢板控温淬火方法 |
| CN108913872A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-30 | 东北大学 | 一种金属板带材辊式淬火速度控制系统及方法 |
| CN110129543A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-16 | 东北大学 | 一种极薄板带钢基于辊压式淬火机的淬火工艺方法 |
| CN110760652A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-07 | 东北大学 | 一种金属板带材分段式热处理装置及工艺方法 |
| CN212504986U (zh) * | 2020-08-19 | 2021-02-09 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种无拘束式淬火机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111910060A (zh) | 2020-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104209340A (zh) | 一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法 | |
| CN113403462B (zh) | 一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法 | |
| CN110760652A (zh) | 一种金属板带材分段式热处理装置及工艺方法 | |
| CN111910060B (zh) | 一种无拘束式淬火机及薄宽板材无拘束式淬火工艺 | |
| CN102492813A (zh) | 一种纺织钢筘用不锈钢带的生产工艺 | |
| CN114107622B (zh) | 一种冷轧节镍型奥氏体不锈钢8k镜面的生产方法 | |
| CN212504986U (zh) | 一种无拘束式淬火机 | |
| CN108067507A (zh) | 一种热轧品种钢粗轧翘头的控制方法 | |
| CN103667656A (zh) | 一种辊棒式燃气淬火炉生产工艺 | |
| CN101792847A (zh) | 一种钢板轧制后直接热处理工艺技术 | |
| CN103286147B (zh) | 热轧板带生产线层流冷却方法 | |
| CN113005269A (zh) | 一种精密电子产品用沉淀硬化不锈钢精密带钢的生产方法 | |
| CN102586565B (zh) | 中厚板热处理炉炉后快冷装置 | |
| CN108941213A (zh) | 控制高强度热轧钢板组织均匀性的轧制方法 | |
| CN105695727A (zh) | 一种钢板在线固溶处理的板形控制方法 | |
| KR101356877B1 (ko) | 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 | |
| KR20220118877A (ko) | 풀 하드닝 텐션 롤러의 열처리 방법 | |
| CN208949349U (zh) | 避免钢板表面产生纵向淬火条印的淬火机辊道布置结构 | |
| CN108687134B (zh) | 降低轧辊氧化膜热应力剥落的方法 | |
| CN104946872A (zh) | 一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法 | |
| CN220837300U (zh) | 一种方矩形管在线热处理矫直装置 | |
| CN110355216A (zh) | 消除短流程薄带钢尾部横振线偏移的控制方法 | |
| CN114535310B (zh) | 一种低碳贝氏体钢的板形控制方法 | |
| CN115679054A (zh) | 集约化热卷连续热处理的全气雾式、雾水混合式冷却装置 | |
| WO2014114091A1 (zh) | 异形钢材防止冷却弯曲装置及工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |