CN115386698A - 一种耐磨钢淬火的节水方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐磨钢淬火的节水方式，属于耐磨钢淬火技术领域。S1、将耐磨钢钢板放入辊底式加热炉加热，并保温；S2、进入淬火机快速冷却；所述淬火机内设置的参数，具体为：辊缝设置：设置高压段框架高度为钢板厚度+0～3mm，低压段框架高度为钢板厚度+0～5mm；速度设置：辊速范围在0.04～0.6m/s；水比＝1.0～1.6，调整辊式淬火机上下各组喷嘴的水量比，其上喷嘴的水量沿钢板出淬火机方向依次递减。本发明提供的节水方式，梯度喷水，水量前大后小，依次递减，提高了相变区的冷却速率，同时减少了后部水量的浪费，还能够改善厚规格钢板的厚度方向硬度。

Description

一种耐磨钢淬火的节水方式
技术领域
本发明涉及一种耐磨钢淬火的节水方式，属于耐磨钢淬火技术领域。
背景技术
耐磨钢板是工程机械、矿山机械、冶金机械和化工装备等制造重点部件的重要原材料。重点部件包括挖掘机斗齿、球磨机衬板、破碎机颚板、破碎壁、轧臼壁、拖拉机履带板和铁路道岔等等。耐磨钢不仅要具有较高强度及硬度，而且还要有一定韧性和良好的焊接性，因此，通常采用淬火+回火热处理工艺制造。通常把钢加热到某一适当温度，如亚共析钢加热至AC3(表示钢在加热时铁素体全部溶入奥氏体的临界点)以上30～60℃，保持一定时间后，使其急速冷却的工艺过程称为淬火。淬火采用水作为冷却介质。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工具、模具、量具及要求表面耐磨的零件。而在淬火过程中为了达到临界冷速，就尽可能加大淬火时的水量，如果无法合理安排利用，会导致资源浪费，而且很多企业的水处理设备无法维持长时间、大水量的工作模式，这样也会导致钢板性能出现问题。
专利CN108441605A，公开了一种超薄规格耐磨钢板的淬火方法，通过调整水比、辊速、冷速等方式改善板形，与本发明通过调整工艺以达到节水目的无关。
专利CN104818435A，公开了一种具有耐蚀性的NM400级耐磨钢板的制备方法，添加适量微量元素，提高了耐磨钢的耐腐蚀性能，扩大了钢板的使用范围，延长使用寿命。与本发明通过调整工艺以达到节水目的无关。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种耐磨钢淬火的节水方式。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种耐磨钢淬火的节水方式，包括以下步骤：
S1、将耐磨钢钢板放入辊底式加热炉加热，并保温；
S2、进入淬火机快速冷却；
所述淬火机内设置的参数，具体为：
辊缝设置：设置高压段框架高度为钢板厚度+0～3mm，低压段框架高度为钢板厚度+0～5mm；
速度设置：辊速范围在0.04～0.6m/s；
水比设置：水比＝下喷嘴喷水量/上喷嘴喷水量＝1.0～1.6；通过调整辊式淬火机上下各组喷嘴水量比，可以调整板形，还能够调整耐磨钢上下表硬度，
水量设置：高压段缝隙喷嘴I即第一组辊道前上喷嘴的喷水量870m3/h，缝隙喷嘴II即第二组辊道后上喷嘴的喷水量750m3/h，高密喷嘴共设四组即第四组辊道后至第八组辊道前每隔一组辊道，均设有上、下喷嘴，这四组高密喷嘴上喷嘴的喷水量依次递减。
如上所述的节水方式，优选地，在步骤S1中，加热至890～900℃，保温的时间为1.2×H～3.0×Hmim，H为钢板的厚度，单位为mm。
如上所述的节水方式，优选地，在步骤S1中，所述耐磨钢钢板的厚度为20～55mm。
如上所述的节水方式，优选地，在步骤S1中，耐磨钢为NM400，其化学成分为C：0.20～0.40％，Mn：1.20～1.80％，Si：0.20～0.50％，Cr：0.20～0.60％，Mo：0.20～0.50％，Al：0.02～0.04％，Ti：0.01～0.02％，P：≤0.02％，B：0.0001～0.0025％，其余为Fe及不可避免的杂质元素
如上所述的节水方式，优选地，水比为1.3，四组高密喷嘴的上喷嘴的喷水量依次为160、140、120、100m3/h。
如上所述的节水方式，优选地，在步骤S2中，总水量为：870+870*1.3+750+750*1.3+160+160*1.3+140+140*1.3+120+120*1.3+100+100*1.3＝4922m3/h。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种耐磨钢淬火的节水方式，由于相变区冷却速率决定淬火后的性能，所以辊式淬火机前部喷嘴的喷水量对性能影响更大，现有技术的旧工艺均匀开水，前后喷水量一致，造成前部冷却能力不足，后部水量浪费，而本发明提供的耐磨钢淬火的节水工艺，梯度喷水，水量前大后小，依次递减，不仅提高了相变区域冷却速率，同时减少了后部水量的浪费，能够改善厚规格钢板的厚度方向硬度，节省了成本的同时提高了钢的品质。
附图说明
图1为本发明耐磨钢样品上表面放大50倍示意图；
图2为本发明耐磨钢样品上表面放大200倍示意图；
图3为本发明耐磨钢样品上表面放大500倍示意图；
图4为本发明耐磨钢样品1/4T处放大50倍示意图；
图5为本发明耐磨钢样品1/4T处放大200倍示意图；
图6为本发明耐磨钢样品1/4T处放大500倍示意图；
图7为本发明耐磨钢样品心部放大50倍示意图；
图8为本发明耐磨钢样品心部放大200倍示意图；
图9为本发明耐磨钢样品心部放大500倍示意图；
图10为本发明耐磨钢样品3/4T放大50倍示意图；
图11为本发明耐磨钢样品3/4T放大200倍示意图；
图12为本发明耐磨钢样品3/4T放大500倍示意图；
图13为本发明耐磨钢样品下表面放大50倍示意图；
图14为本发明耐磨钢样品下表面放大200倍示意图；
图15为本发明耐磨钢样品下表面放大500倍示意图；
图16为辊式淬火机高压段示意图，图中，1：缝隙喷嘴I，2：缝隙喷嘴II，3：高密喷嘴，4：辊道；
图17为拉伸试样的尺寸。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。下面实施例中的水比＝下缝隙喷嘴水量/上缝隙喷嘴喷水量。
实施例1
一种耐磨钢淬火的节水方式(记为新工艺)，包括以下步骤：
1、将耐磨钢50mm厚的NM400钢板放入辊底式加热炉加热至890～900℃，保温100min；
2、工作人员设置参数，具体为，辊缝设置：设置高压段框架高度(钢板厚度+2mm)52mm，低压段框架高度为(钢板厚度+3mm)53mm，速度设置：辊速0.05m/s，水比设置：水比＝下喷嘴喷水量/上喷嘴喷水量＝1.3，通过调整辊式淬火机上下各组喷嘴水量比，可以调整板形，还能够调整耐磨钢上下表硬度，
水量设置：如图16中设置，高压段缝隙喷嘴I1喷水量870m3/h，水比1.3，缝隙喷嘴II 2喷水量750m3/h，水比1.3，高密喷嘴3共设四组，上高密喷嘴的喷水量依次为160、140、120、100m3/h，水比1.3。具体地缝隙喷嘴I1就是指进入淬火机内第一组辊道之前，上辊道喷嘴的喷水量为870m3/h，水比1.3，就是指对应的下辊道上的喷嘴的喷水量为上辊道喷水量870m3/h的1.3倍；缝隙喷嘴II 2是指第二组辊道与第三组辊道之间设置的上辊道喷嘴的喷水量为750m3/h，水比1.3，即对应地，下辊道上的第二组辊道与第三组辊道之间设置的下辊道喷嘴的喷水量为750m3/h的1.3倍；高密喷嘴3共设有四组，是指第四组辊道后每隔一组辊道均设置有高密喷嘴3，第四组辊道后的上喷嘴的喷水量为160m3/h，依次第五组辊道后的上喷嘴的喷水量为140m3/h，第六组辊道后的上喷嘴的喷水量为120m3/h，第七组辊道后的上喷嘴的喷水量为100m3/h，对应位置的下喷嘴的喷水量为上喷嘴喷水量的1.3倍。即低压段的喷嘴分布为一组辊道一组高密喷嘴间隔排布。
3、进入淬火机快速冷却；
淬火工艺设置：工艺高压段缝隙喷嘴I1喷嘴喷水量870m3/h，水比为1.3，缝隙喷嘴II2喷嘴喷水量750m3/h，水比为1.3，高密喷嘴3共四组采取梯度喷水，水量逐级递减的方式，依次为160、140、120、100m3/h，水比为1.3。
总水量
＝870+870*1.3+750+750*1.3+160+160*1.3+140+140*1.3+120+120*1.3+100+100*1.3＝4922m3/h。
对比例1
一种耐磨钢淬火方式(记为原工艺)，包括以下步骤：
1、将耐磨钢50mmNM400放入辊底式加热炉加热至890～900℃，保温100min；
2、工作人员设置参数，具体为，辊缝设置：设置高压段框架高度52mm，低压段框架高度为钢板厚度53mm，速度设置：辊速0.05m/s，水比设置：水比＝下喷嘴喷水量/上喷嘴喷水量＝1.3，通过调整辊式淬火机上下各组喷嘴喷水量比，可以调整板形，还能够调整耐磨钢上下表硬度，水量设置：高压段缝隙喷嘴I1喷水量840m3/h，水比1.3，缝隙喷嘴II 2喷水量840m3/h，水比1.3，高密喷嘴共四组，水量均为180m3/h，水比1.3。
3、进入淬火机快速冷却；
淬火工艺设置：高压段缝隙喷嘴喷水量为840m3/h，水比为1.3，共设有两组，高密喷嘴喷水量均为180m3/h，水比1.3，共设有四组。
总水量
＝840+840*1.3+840+840*1.3+180+180*1.3+180+180*1.3+180+180*1.3+180+180*1.3＝5520m3/h。
对实施例1的新工艺和对比例1的原工艺制备获得的钢板进行力学性能检测实验：包括拉伸试验和-40℃冲击试验，获得样品的屈服强度、抗拉强度、延伸率和-40℃冲击功。
于样品厚度方向上表面、1/4T、心部、3/4T和下表面位置，沿宽度方向取棒状拉伸试样，其尺寸根据GBT228-2002规定，如图17所示。
为获得样品冲击韧性，于样品上表面、1/4T、心部、3/4T和下表面沿轧制方向取V型缺口夏比冲击试样，试样尺寸为10×10×55mm，采用摆锤冲击，实验温度为-40℃，测得结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003823098000000061
分别按照实施例1和对比例1的工艺生产20、30、50mm三种不同厚度的钢板，取样进行布氏硬度检测，获得如表2的检测结果。
表2
Figure BDA0003823098000000071
从表1和表2的新旧工艺淬火性能对照表可知，两个工艺在力学性能上相近，新工艺(水量递减工艺)在减少10％总水量的同时，能够改善厚规格钢板的厚度方向硬度，节省了成本的同时提高了钢的品质。
金相：
将实施例1制备获得的耐磨钢样品沿厚度方向分为上表面、1/4T、心部、3/4T和下表面五个部分，使用4％硝酸酒精溶液进行腐蚀，分别观察金相组织，获得如图1-15所示。结果要说明本发明虽然减少了高压段用水量，但对钢板的显微组织没有明显影响。
综上可得，本发明的工作流程：
1、将耐磨钢NM400放入辊底式加热炉加热至890～900℃，保温1.2×H～3.0×Hmim(其中，H为钢板厚度，单位mm)；
2、工作人员设置参数，具体为，辊缝设置：设置高压段框架高度为钢板厚度+0～3mm，低压段框架高度为钢板厚度+0～5mm，速度设置：辊速范围在0.04～0.6m/s，水比设置：水比＝下缝隙喷嘴水量/上缝隙喷嘴喷水量＝1.0～1.6，(钢板厚度，单位mm)
通过调整辊式淬火机上下各组喷嘴水量比，可以调整板形，还能够调整耐磨钢上下表硬度，水量设置：高压段缝隙喷嘴I喷水量870m3/h，水比1.3，缝隙喷嘴II喷水量750m3/h，水比1.3，高密喷嘴共四组，喷水量依次为160、140、120、100m3/h，水比1.3。
3、进入淬火机快速冷却。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐磨钢淬火的节水方式，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将耐磨钢钢板放入辊底式加热炉加热，并保温；
S2、进入淬火机快速冷却；
所述淬火机内设置的参数，具体为：
辊缝设置：设置高压段框架高度为钢板厚度+0～3mm，低压段框架高度为钢板厚度+0～5mm；
速度设置：辊速范围在0.04～0.6m/s；
水比设置：水比＝下喷嘴喷水量/上喷嘴喷水量＝1.0～1.6；
水量设置：高压段缝隙喷嘴I即第一组辊道前上喷嘴的喷水量870m3/h，缝隙喷嘴II即第二组辊道后上喷嘴的喷水量750m3/h，高密喷嘴共设有四组即第四组辊道后至第八组辊道前每隔一组辊道，均设有上、下喷嘴，这四组高密喷嘴上喷嘴的水量依次递减。
2.如权利要求1所述的节水方式，其特征在于，在步骤S1中，加热至890～900℃，保温的时间为1.2×H～3.0×Hmim，H为钢板的厚度，单位为mm。
3.如权利要求1所述的节水方式，其特征在于，在步骤S1中，所述耐磨钢钢板的厚度为20～55mm。
4.如权利要求1所述的节水方式，其特征在于，在步骤S1中，耐磨钢为NM400，其化学成分为C：0.20～0.40％，Mn：1.20～1.80％，Si：0.20～0.50％，Cr：0.20～0.60％，Mo：0.20～0.50％，Al：0.02～0.04％，Ti：0.01～0.02％，P：≤0.02％，B：0.0001～0.0025％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
5.如权利要求1所述的节水方式，其特征在于，水比为1.3，高密四组的上喷嘴的喷水量依次为160、140、120、100m3/h。
6.如权利要求5所述的节水方式，其特征在于，在步骤S2中，总水量为：870+870*1.3+750+750*1.3+160+160*1.3+140+140*1.3+120+120*1.3+100+100*1.3＝4922m3/h。
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