CN117887951A - 一种带钢连续淬火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带钢连续淬火工艺，属于带钢热处理技术领域。本发明包括带钢在淬火设备中按生产线带钢传送方向经过至少3个淬火区域，在每个所述淬火区域对所述带钢喷射冷却介质和施加张力，以依次实现奥氏体、奥氏体向马氏体转变和马氏体三个阶段的转变，完成淬火处理；其中，按生产线带钢传送方向，所述淬火区域内对所述带钢施加的张力依次增大。本发明有利于避免带钢在相变过程中发生形变，有利于提高带钢淬火处理后的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及带钢热处理技术领域，特别是涉及一种带钢连续淬火工艺。
背景技术
高强度热轧带钢为了提高自身的强度，普遍采用淬火处理的手段得以实现。
带钢的厚度在2～8mm，相对于钢板厚度在2～350mm，完全可以采用连续生产线进行淬火处理。但是，由于带钢的厚度相对较薄，在淬火过程中极易因为冷却不均匀，使得带钢各个部位的温度不均匀，导致带钢各个部位奥氏体向马氏体转变的时间不同步。且这一相变过程不但有强度的剧增，也伴随着体积的增加，使得带钢不同部位的实际体积不同，且带钢内部产生较大的相变应力，造成带钢板形不良，导致带钢热处理合格率低。
因此，需要一种新的技术方案解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带钢连续淬火工艺，用于解决现有技术中带钢淬火过程中出现形变导致合格率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带钢连续淬火工艺，具体是这样设置的：带钢在淬火设备中按生产线带钢传送方向经过至少3个淬火区域，在每个所述淬火区域对所述带钢喷射冷却介质和施加张力，以依次实现奥氏体、奥氏体向马氏体转变和马氏体三个阶段的转变，完成淬火处理，其中，按生产线带钢传送方向，所述淬火区域内对所述带钢施加的张力依次增大。
可选地，根据每个所述淬火区域带钢入口端和带钢出口端的温度差，确定每个所述淬火区域对所述带钢喷射所述冷却介质的喷射量。
可选地，所述奥氏体阶段带钢入口端的温度设置为880℃～950℃，所述奥氏体阶段带钢出口端的温度设置为390℃～460℃，所述奥氏体向马氏体转变阶段带钢出口端的温度设置为230℃～260℃，所述马氏体阶段带钢出口端的温度设置为20℃～40℃。
可选地，所述奥氏体阶段对带钢的张力设置为奥氏体屈服强度的65％～85％，所述奥氏体向马氏体转变阶段对带钢的张力设置为所述奥氏体向马氏体转变阶段生成的马氏体屈服强度的75％～90％，所述马氏体阶段对带钢的张力设置为所述马氏体阶段的马氏体屈服强度的85％～95％。
可选地，每个所述淬火区域的所述带钢的传送方向沿水平方向向下倾斜5°～45°的角度。
可选地，所述淬火设备包括张力辊，所述带钢在所述张力辊上的包角设置为10°～120°。
可选地，所述淬火设备包括狭缝喷嘴，所述狭缝喷嘴喷射冷却介质的压力设置为0.05～0.1Mpa，且所述狭缝喷嘴喷射所述冷却介质的狭缝喷射口的宽度设置为0.2～0.5mm。
可选地，所述带钢的上下两侧相对设置有所述狭缝喷嘴，且所述狭缝喷嘴沿所述带钢的传送方向线性排列。
可选地，所述淬火设备包括挤干辊和温度检测器，所述挤干辊用于挤干所述带钢上的冷却介质，所述温度检测器用于检测所述带钢的当前温度。
可选地，所述奥氏体阶段、奥氏体向马氏体转变阶段或马氏体阶段包括至少一个所述淬火区域。
如上所述，本发明的一种带钢连续淬火工艺，具有以下有益效果：
通过将进入淬火设备的带钢沿生产线带钢传送方向经过3个以上的淬火区域，以便对各个淬火区域的带钢进行精确控制；并对每个淬火区域的带钢喷射冷却介质，以对带钢进行快速降温，使得带钢发生奥氏体、奥氏体向马氏体转变和马氏体三个阶段的转变，即带钢各部分能够同时发生不同阶段的相变；同时对每个淬火区域的带钢施加张力，且淬火区域内对带钢施加张力的大小按生产线带钢传送方向依次增大，避免带钢在相变过程中发生形变，有利于提高带钢淬火处理后的合格率。
附图说明
图1显示为本发明实施例的淬火设备的结构示意图。
附图标记说明
1-带钢；
2-狭缝喷嘴；
3-张力辊；
4-挤干辊。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意的方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1显示为淬火设备的结构示意图，请参见图1，本发明提供一种带钢连续淬火工艺。带钢1在淬火设备中按生产线带钢传送方向经过至少3个淬火区域，以便对各个淬火区域的带钢1进行精确控制。淬火区域可以设置有3个、4个、5个等，根据实际需求进行设置。并对每个淬火区域的带钢1喷射冷却介质，以对带钢1进行快速降温，使得带钢1发生奥氏体、奥氏体向马氏体转变和马氏体三个阶段的转变，即带钢1各部分能够同时发生不同阶段的相变。同时，对每个淬火区域的带钢1施加张力，且按生产线带钢传送方向分布的淬火区域内对带钢1施加张力的大小依次增大，从而避免带钢1在相变过程中发生形变，有利于提高带钢1热处理后的合格率。
需要说明的是，淬火设备包括对带钢1喷射冷却介质的狭缝喷嘴2。带钢1的上下两侧相对设置有狭缝喷嘴2，以对带钢1的上下两侧同时进行冷却，避免带钢1上下两侧冷却不均匀产生形变。且，每个淬火区域的狭缝喷嘴2沿带钢1的传送方向线性排列。
在一些实施例中，根据每个淬火区域带钢1入口端和带钢1出口端的温度差，确定每个淬火区域的狭缝喷嘴2对带钢1喷射冷却介质的喷射量，从而精确控制带钢1的冷却速度，以使带刚1在每个淬火区域发生预设的相变。
需要说明的是，奥氏体阶段、奥氏体向马氏体转变阶段或马氏体阶段包括至少一个淬火区域，即奥氏体阶段可以包括一个淬火区域，也可以包括两个、三个等淬火区域；奥氏体向马氏体转变阶段可以包括一个淬火区域，也可以包括两个、三个等淬火区域；马氏体阶段可以包括一个淬火区域，也可以包括两个、三个等淬火区域，根据实际需求进行设置。
在一些实施例中，根据带钢1在各阶段的相变需要，奥氏体阶段带钢1入口端的温度设置为880℃～950℃，奥氏体阶段带钢1出口端的温度设置为390℃～460℃，奥氏体向马氏体转变阶段带钢1出口端的温度设置为230℃～260℃，马氏体阶段带钢1出口端的温度设置为20℃～40℃，从而控制带钢1在各个淬火阶段的冷却速度。
需要说明的是，奥氏体阶段带钢1出口端的温度为奥氏体向马氏体转变阶段带钢1入口端的温度，即奥氏体向马氏体转变阶段带钢1入口端的温度设置为390℃～460℃。奥氏体向马氏体转变阶段带钢1出口端的温度为马氏体阶段带钢1入口端的温度，即马氏体阶段带钢1入口端的温度设置为230℃～260℃。
在一些实施例中，淬火设备包括温度检测器，用于检测带钢1的当前温度，以便实时监控各个淬火区域带钢1的温度，为狭缝喷嘴2喷射冷却介质的喷射量提供带钢1温度数据支持，进而对带钢1的温度实行闭环控制。
需要说明的是，各个淬火区域的入口端和出口端均设置有温度检测器。通过温度检测器对冷却介质是否将带钢1降温至预设温度进行检验，以便随时调控冷却介质的喷射量。冷却介质的喷射量可以通过调节狭缝喷嘴2的阀门进行调控，该阀门设置在冷却介质进入狭缝喷嘴2的入口端。
在一些实施例中，每个淬火区域的带钢1的传送方向沿水平方向向下倾斜5°～45°的角度，以使狭缝喷嘴2向带钢1喷射的冷却介质能够沿带钢1的传送方向移动，避免冷却介质在带钢1的同一位置滞留，从而减小带钢1表面产生蒸汽膜的概率。
在一些实施例中，狭缝喷嘴2喷射冷却介质的狭缝喷射口的宽度设置为0.2～0.5mm，以便精确控制单个狭缝喷嘴2的喷射量。且狭缝喷嘴2喷射冷却介质的压力设置为0.05～0.1Mpa，使得每个狭缝喷嘴2喷射冷却介质的喷射量小，以使带钢1从前一个狭缝喷嘴2冷却介质喷射区域移动到下一个狭缝喷嘴2冷却介质喷射区域时，带钢1上前一个狭缝喷嘴2喷射的冷却介质已经挥发干净，有利于避免带钢1在狭缝喷嘴2喷射区域表面产生蒸汽膜。同时，也有利于防止冷却介质冲击带钢1后发生飞溅，确保冷却介质以水帘的形式缓慢覆盖到带钢1表面，与带钢1充分进行热交换。
在本实施例中，奥氏体阶段、奥氏体向马氏体转变阶段和马氏体阶段均包括一个淬火区域。
当带钢1处于奥氏体阶段时，带钢1在奥氏体阶段冷却释放的热量为QAB，可以通过下述公式进行计算：
QAB＝mAB(CAtA-CBtB)；
其中，mAB表示每小时奥氏体阶段通过带钢1的质量，单位kg/h；CA表示0-tA之间的带钢1的平均比热容，单位kJ/kg·℃；tA表示带钢1进入奥氏体阶段时的温度，即带钢1在奥氏体阶段入口端的温度，单位℃；CB表示0-tB之间的带钢1的平均比热容，单位kJ/kg·℃；tB表示带钢1由奥氏体向马氏体开始转变的温度，即带钢1在奥氏体阶段出口端的温度，单位℃。
狭缝喷嘴2喷射的冷却介质在奥氏体阶段吸收的热量Q'AB，可以通过下述公式进行计算：
其中，Q'AB1表示冷却介质在奥氏体阶段由室温上升到100℃吸收的热量；Q'AB2表示冷却介质在奥氏体阶段蒸发成蒸汽吸收的热量；m'AB表示冷却介质在奥氏体阶段的喷射量，单位kg；C1表示0-100℃之间冷却介质的平均比热容，单位kJ/kg·℃；t0表示冷却介质在室温下的温度，一般为20℃；r1表示冷却介质的汽化热，单位kJ/kg。
由于Q'AB＝QAB，可以通过上述公式确定冷却介质在奥氏体阶段的喷射量m'AB。
当带钢1处于奥氏体向马氏体转变阶段时，带钢1在奥氏体向马氏体转变阶段冷却释放的热量为QBC，可以通过下述公式进行计算：
QBC＝mBCrBC；
其中，mBC表示每小时奥氏体向马氏体转变阶段通过带钢1的质量，单位kg/h；rBC表示带钢1由奥氏体转变为马氏体的相变热，单位kJ/kg。
狭缝喷嘴2喷射的冷却介质在奥氏体向马氏体转变阶段吸收的热量Q'BC，可以通过下述公式进行计算：
其中，Q'BC1表示冷却介质在奥氏体向马氏体转变阶段由室温上升到100℃吸收的热量；Q'BC2表示冷却介质在奥氏体向马氏体转变阶段蒸发成蒸汽吸收的热量；m'BC表示冷却介质在奥氏体向马氏体转变阶段的喷射量，单位kg；C1表示0-100℃之间冷却介质的平均比热容，单位kJ/kg·℃；t0表示冷却介质在室温下的温度，一般为20℃；r1表示冷却介质的汽化热，单位kJ/kg。
由于Q'BC＝QBC，可以通过上述公式确定冷却介质在奥氏体向马氏体转变阶段的喷射量m′BC。
当带钢1处于马氏体阶段时，带钢1在马氏体阶段冷却释放的热量为QCD，可以通过下述公式进行计算：
QCD＝mCD(CCtC-CDtD)；
其中，mCD表示每小时马氏体阶段通过带钢1的质量，单位kg/h；CC表示0-tC之间的带钢1的平均比热容，单位kJ/kg·℃；tC表示带钢1进入马氏体阶段时的温度，即带钢1在马氏体阶段入口端的温度，单位℃；CD表示0-tD之间的带钢1的平均比热容，单位kJ/kg·℃；tD表示带钢1离开马氏体阶段时的温度，即带钢1在马氏体阶段出口端的温度，单位℃。
狭缝喷嘴2喷射的冷却介质在马氏体阶段吸收的热量Q'CD，可以通过下述公式进行计算：
其中，Q'CD1表示冷却介质在马氏体阶段由室温上升到100℃吸收的热量；Q'CD2表示冷却介质在马氏体阶段蒸发成蒸汽吸收的热量；m'CD表示冷却介质在马氏体阶段的喷射量，单位kg；C1表示0-100℃之间冷却介质的平均比热容，单位kJ/kg·℃；t0表示冷却介质在室温下的温度，一般为20℃；r1表示冷却介质的汽化热，单位kJ/kg。
由于Q'CD＝QCD，可以通过上述公式确定冷却介质在马氏体阶段的喷射量m'CD。
其中，各个淬火阶段通过带钢1的质量(mAB、mBC、mCD)，可以通过下述公式进行计算：
(mAB、mBC、mCD)＝60vhb；
其中，v表示带钢1移动的速度，单位m/min；h表示带钢1的厚度，单位m；b表示带钢1的宽度，单位m。
需要说明的是，各个淬火区域设置的长度可以相同，也可以设置为不相同，根据实际需求进行设置。
示例性的，冷却介质可以设置为纯净水、去离子水或加有阻垢剂的自来水等，有利于避免冷却介质将狭缝喷嘴2的狭缝喷射口堵塞。
在一些实施例中，为了避免带钢1在发生相变过程中发生形变，奥氏体阶段对带钢1的张力设置为奥氏体屈服强度的65％～85％，奥氏体向马氏体转变阶段对带钢1的张力设置为奥氏体向马氏体转变阶段生成的马氏体的屈服强度的75％～90％，马氏体阶段对带钢1的张力设置为马氏体阶段的马氏体的屈服强度的85％～95％。
在一些实施例中，淬火设备包括张力辊3，带钢1缠绕在张力辊3上，并通过张力辊3提供张力，带钢1在张力辊3上的包角设置为10°～120°。
示例性的，各个淬火区域对带钢1的张力可以通过下述公式进行计算：
F出＝F入·eμα
其中，μ表示带钢1与张力辊3之间的摩擦系数；α表示带钢1在张力辊3上的包角；F入表示张力辊3入口带钢1的张力；F2表示张力辊3出口带钢1的张力。
根据上述公式可以确定各个淬火区域带钢1在张力辊3上的包角。
在一些实施例中，淬火设备包括挤干辊4，挤干辊4与张力辊3配合以挤干带钢1上的冷却介质，有效避免上一淬火区域的冷却介质进入下一淬火区域，进而影响下一淬火区域冷却介质对带钢1的冷却。
综上所述，本发明提供的一种带钢连续淬火工艺，通过将进入淬火设备的带钢沿生产线带钢传送方向经过3个以上的淬火区域，以便对各个淬火区域的带钢进行精确控制；并对每个淬火区域的带钢喷射冷却介质，以对带钢进行快速降温，使得带钢发生奥氏体、奥氏体向马氏体转变和马氏体三个阶段的转变，即带钢各部分能够同时发生不同阶段的相变；同时对每个淬火区域的带钢施加张力，且淬火区域内对带钢施加张力的大小按生产线带钢传送方向依次增大，避免带钢在相变过程中发生形变，有利于提高带钢淬火处理后的合格率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种带钢连续淬火工艺，其特征在于：
带钢在淬火设备中按生产线带钢传送方向经过至少3个淬火区域，在每个所述淬火区域对所述带钢喷射冷却介质和施加张力，以依次实现奥氏体、奥氏体向马氏体转变和马氏体三个阶段的转变，完成淬火处理；
其中，按生产线带钢传送方向，所述淬火区域内对所述带钢施加的张力依次增大。
2.根据权利要求1所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：根据每个所述淬火区域带钢入口端和带钢出口端的温度差，确定每个所述淬火区域对所述带钢喷射所述冷却介质的喷射量。
3.根据权利要求1或2所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述奥氏体阶段带钢入口端的温度设置为880℃～950℃，所述奥氏体阶段带钢出口端的温度设置为390℃～460℃，所述奥氏体向马氏体转变阶段带钢出口端的温度设置为230℃～260℃，所述马氏体阶段带钢出口端的温度设置为20℃～40℃。
4.根据权利要求3所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述奥氏体阶段对带钢的张力设置为奥氏体屈服强度的65％～85％，所述奥氏体向马氏体转变阶段对带钢的张力设置为所述奥氏体向马氏体转变阶段生成的马氏体屈服强度的75％～90％，所述马氏体阶段对带钢的张力设置为所述马氏体阶段的马氏体屈服强度的85％～95％。
5.根据权利要求1所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：每个所述淬火区域的所述带钢的传送方向沿水平方向向下倾斜5°～45°的角度。
6.根据权利要求1所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述淬火设备包括张力辊，所述带钢在所述张力辊上的包角设置为10°～120°。
7.根据权利要求1所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述淬火设备包括狭缝喷嘴，所述狭缝喷嘴喷射冷却介质的压力设置为0.05～0.1Mpa，且所述狭缝喷嘴喷射所述冷却介质的狭缝喷射口的宽度设置为0.2～0.5mm。
8.根据权利要求7所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述带钢的上下两侧相对设置有所述狭缝喷嘴，且所述狭缝喷嘴沿所述带钢的传送方向线性排列。
9.根据权利要求1所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述淬火设备包括挤干辊和温度检测器，所述挤干辊用于挤干所述带钢上的冷却介质，所述温度检测器用于检测所述带钢的当前温度。
10.根据权利要求1所述的带钢连续淬火工艺，其特征在于：所述奥氏体阶段、奥氏体向马氏体转变阶段或马氏体阶段包括至少一个所述淬火区域。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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