CN102816909B - 一种钢板热处理保护剂及热处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种钢板热处理保护剂浆液，包含硫酸钡和水，质量比例为（0.9-1.1）:（0.9-1.1），优选硫酸钡和水的质量比例为1:1。一种钢板的热处理方法，包括如下步骤：（1）制备及涂钢板热处理保护剂：将硫酸钡与水按照质量比例为（0.9-1.1）:（0.9-1.1）进行混合制备得到钢板热处理保护剂，优选硫酸钡和水的质量比例为1:1；将该热处理保护剂涂于钢板表面；（2）加热处理：将步骤（1）的涂有钢板热处理保护剂的钢板转入弱氧化气氛的明火常化炉中进行加热处理；以及（3）淬火处理：将步骤（2）的钢板转入无约束淬火机中进行淬火，淬火过程中，调节上水量和下水量的比值为0.42-0.48，优选比值为0.45。

Description

一种钢板热处理保护剂及热处理的方法

技术领域

本发明涉及一种钢板热处理保护剂及热处理的方法。特别是涉及一种通过含有硫酸钡的热处理保护剂及热处理的方法。

背景技术

耐磨板NM360系列目前集中应用于煤机行业的刮板运输机、工程行业的装载机、大型运输车的厢体及大型吊运设备等，对热处理后的板形要求非常严格，板形不平度要求在4mm/m以下。目前耐磨钢的生产均使用辐射管炉和辊压式淬火机，该方法对设备要求比较高，设备制造成本较高，并且辐射管炉的加热温度偏低，最高1000℃，不能满足不锈钢等产品的固溶温度工艺要求，热处理品种生产受到了制约，同时，也不具备在现有热处理淬火设备基础上进行改造的基础。

目前国内有武汉钢铁（集团）公司、鞍山钢铁集团公司、舞阳钢铁有限责任公司等中厚板厂的主要热处理装备为辐射管炉、辊压式淬火机，其中武汉钢铁（集团）公司的热处理设备是德国LOI设计3座辊底式炉，其中两座为氮气保护辐射管加热并带多段辊压式淬火机。舞阳钢铁有限责任公司的热处理设备是德国LOI设计的3座辊底式炉，其中1座为氮气保护辐射管加热辊底式炉带淬火机。鞍山钢铁集团公司的热处理设备是日本住友设计的2座辊底式炉，其中1#炉为为氮气保护辐射管加热辊底式炉带淬火机。

本领域技术人员发现，使用常化炉为明火常化炉和无约束淬火机在耐磨板热处理时，钢板表面氧化严重，对水的敏感性强，导致在淬火后的钢板变形严重，不能满足耐磨板的产品要求。现有技术中，为了节约水资源，采用流射沸腾冷却强化机理，通过管层流结构与特性、使用常压水实现淬火的一项技术。现淬火机设备功能不完善，缺少碳钢淬火冷却模型。淬火过程无法解决钢板的均匀冷却问题，导致奥氏体向马氏体转变、不均匀的体积膨胀产生较大组织应力对板形的影响，现设备状况和技术无法实现超高硬度耐磨板淬火板形的可控操作。因此开发一种使用明火常化炉和无约束淬火机进行耐磨板热处理的方法已经成为一种需要。

发明内容

本发明解决的技术问题是使用明火常化炉和无约束淬火机进行耐磨板热处理。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种钢板热处理保护剂浆液，其特征在于，包含硫酸钡和水，质量比例为（0.9-1.1）:（0.9-1.1）；优选硫酸钡和水的质量比例为1:1。

一种钢板的热处理方法，包括如下步骤：

（1）制备及涂钢板热处理保护剂：将硫酸钡与水按照质量比例为（0.9-1.1）:（0.9-1.1）进行混合制备得到钢板热处理保护剂，优选硫酸钡和水的质量比例为1:1；将该热处理保护剂涂于钢板表面；

（2）加热处理：将步骤（1）的涂有钢板热处理保护剂的钢板转入弱氧化气氛的明火常化炉中进行加热处理；以及

（3）淬火处理：将步骤（2）的钢板转入无约束淬火机中进行淬火，淬火过程中，调节上水量和下水量的比值为0.42-0.48，优选比值为0.45。

其中，在步骤（1）或步骤（2）前增加步骤（4）在钢板的两边端部各切≤25mm的口，优选切口大小为15-25mm。

其中，步骤（2）中所述弱氧化气氛是控制各段的氧的质量含量为5%以下。

其中，步骤（2）中均热段的氧的质量含量为5%以下，更优选均热段的5段氧的质量含量为5%以下，均热段的6段氧的质量含量为2%以下。

其中，步骤（2）中常化炉中的烧钢方式为焖钢为主，优选为煤气烧钢为主。

其中，步骤（2）中常化炉各段温度分别如下：1段：780-800℃；2段：810-830℃；3段：900-920℃；4-6段：940-960℃。

其中，步骤（2）中1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气调节为主，温度调节以煤气调节为主。

其中，步骤（1）中所述的钢板上涂上热处理保护剂的厚度为1-3mm；优选为2mm。

其中，步骤（1）中所述涂热处理保护剂的方式是手工涂抹或/和机器喷涂。

其中，步骤（3）得到的钢板的不平度在4mm/m以下。

其中，在步骤（1）前对钢板进行抛丸处理。

其中，硫酸钡为沉淀硫酸钡。

其中，步骤（2）钢板在明火常化炉中加热时间为按照每毫米板厚加热1.5-2.5min，优选优选为2min/mm钢板厚度。

本发明的有益效果如下：

本发明的钢板热处理保护剂，能够保护钢板在热处理过程中受到保护，该钢板处理保护剂来源广泛，价格低廉。本发明使用钢板热处理保护剂用于钢板的热处理过程，得到的钢板氧化铁铁皮减少，同时由于钢板表面有一层涂料的作用，使得钢板对水的敏感性减弱，板形变形小，获得优质的钢板成品。

具体实施方式

一种钢板热处理保护剂浆液，包含硫酸钡和水，质量比例为（0.9-1.1）:（0.9-1.1），优选硫酸钡和水的质量比例为1:1。

一种钢板的热处理方法，包括如下步骤：

（1）制备及涂钢板热处理保护剂：将硫酸钡与水按照质量比例为（0.9-1.1）:（0.9-1.1）进行混合制备得到钢板热处理保护剂，优选硫酸钡和水的质量比例为1:1；将该热处理保护剂涂于钢板表面；

（2）加热处理：将步骤（1）的涂有钢板热处理保护剂的钢板转入弱氧化气氛的明火常化炉中进行加热处理；以及

（3）冷却处理：将步骤（2）的钢板转入无约束淬火机中进行淬火，淬火过程中，调节上水量和下水量的比值为0.42-0.48，优选比值为0.45。

在一种具体实施方式中，本发明钢板热处理的方法可以包含下述步骤：

1、将需热处理的钢板进行抛丸处理；

2、将沉淀硫酸钡粉末与水按照1:1的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工涂抹方式或者喷涂机喷涂的方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，厚度控制在2mm左右。

3、在热处理时，将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛使得涂料在热处理过程中不因氧化严重而剥落。

4、在淬火过程中，上、下水量调节水比适合，水比（上水：下水）范围为0.42-0.48，优选为0.45。

5、在钢板热处理前，可在原料钢坯两边端部中间各切一个≤25mm的豁口，轧制后一坯两板，把有豁口的一端在装炉时放在尾部，淬火时有利于应力释放，提高板形质量。

具体来说，本发明的一种具体实施方式如下：

1.选用一块30*1800*5600mm的NM360钢板，将沉淀硫酸钡粉末与水按照1:1的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工辊刷涂抹方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，厚度控制在2mm左右。

2.在热处理时，将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛，调节方式如下：

1）在保证钢温的前提下，均热段的残氧含量越低越好，目标值：5段：5%以下；6段：2%以下

2）方式：以“焖钢”的烧钢方式为主：以煤气烧钢为主，3-6段尽量少使用空气。

3）钢温和氧含量调节的实施方式为包括：

（1）控制热处理各段温度：1段：790℃左右；2段：820℃左右；3段：910℃左右；4-6段：940-960℃左右。

（2）烧钢工艺：注意煤气和空气的配比量，1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气调节为主，温度调节以煤气调节为主，各段空气关至最低。

3.在淬火过程中，上、下水量调节水比优选为0.45；过程如下：

1).先调平下水，再调上水

2).上水根据水比进行调节，前后均匀。水比优选为0.45。

优选地，在钢板热处理前，可在原料钢坯两边端部中间各切一个≤25mm的豁口

本发明可以实现利用明火常化炉和淬火机进行热处理，使热处理后的钢板符合要求，主要是通过下述方式实现的：

1、将沉淀硫酸钡粉末与水按照1:1的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工涂抹方式或者喷涂机喷涂的方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，厚度控制在2mm左右。

2、在热处理时，将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛使得涂料在热处理过程中不因氧化严重而剥落。

3、在钢板热处理前，可在原料钢坯两边端部中间各切一个≤25mm的豁口，轧制后一坯两板，把有豁口的一端在装炉时放在尾部，淬火时有利于应力释放，提高板形质量。

本发明中，明火常化炉中加热的加热时间是按照加热速度确定，不同的板厚加热时间不同，一般按照1.5-2.5min/mm来确定，优选为2min/mm。

本发明的钢板热处理保护剂及热处理方法可以用于任何钢板的热处理，优选用于耐磨板的热处理，特别是耐磨板NM360的热处理。

本发明所述“不平度”是扁平轧件(如板带材)波浪形弯曲的波浪高度与长度之比，旧称波浪度。板带越薄、越宽和材料强度越高，波浪越严重。

“焖钢”一般是指将块炼铁与配入的渗碳剂及催化剂放在一起，密封加热成钢的方式。然而，本发明中“焖钢”是指：把带有热处理保护剂的钢板进入明火炉加热到一定时间后，出炉的钢板表面涂料不脱落的一种烧钢方式。

实施例

下面对本发明实施例中使用的设备型号及生产厂家、测定方法等进行说明。

抛丸机：德国制造，型号为：V+S，抛丸速度：80m/s，抛头数量：6个，钢板通过速度一般分为6、9、12m/min三个通过速度，丸粒直径为0.3-0.4mm。

沉淀硫酸钡粉末：山西临汾平阳化工厂生产，呈粉末状。

流射式无约束淬火机：北京科技大学生产。

不平度的测定方法：参考国家标准GB/T 709-2006中8.4的方法进行测定，计算测定得到的距离与厚度的比值。

硬度测定：采用型号为HB-3000B的布氏硬度计，北京时代山峰科技有限公司，硬度测定采用在同一位置平行测定三次进行，单位为N/mm²。

抗拉强度测定：按照GB/T 6396-2008标准要求进行测试。

下述实施例中的对温度、氧含量、水量的控制和含量测定方法均是通过本领域常规方法，只要达到所述的范围内即可。

实施例1

1.轧制：在轧制前将钢坯相对的两长边端部中间各切一个25mm的豁口，将钢坯采用在950℃进行热轧或冷轧，按照每一钢坯轧制成两块钢板的方式进行轧制。

2.抛丸：选用一块轧制后的30*1800*5600mm的NM360钢板，使用抛丸机对其抛丸处理。

3.热处理保护剂的制备及涂覆：将沉淀硫酸钡粉末与水按照1:1的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工涂抹方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，涂膜厚度约为2mm。

4.加热处理：

（1）对明火常化炉的温度设置：明火常化炉的长度为50m，除去首尾各1m外，分为六段热处理，每段长度为8m，各段炉温设定分别如下：1段（预热段）：790℃左右；2段（预热段）：820℃左右；3段（加热段）：910℃左右；4段（加热段）：950℃左右；5段（均热段）：960℃左右；6段（均热段）：960℃左右。

（2）对明火常化炉内气氛设置：将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛，其中5段（均热段）的氧含量为3%；6段（均热段）为1%；加热的烧钢方式以“焖钢”为主：以煤气烧钢为主，其中，3-6段尽量少使用空气，具体地，1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气调节为主，温度调节以煤气调节为主，各段空气关至最低。

（3）将钢板放进设置好的明火常化炉进行6段热处理，其中钢板在每段运动的时间为10分钟，热处理的总时间为60min。

5.淬火处理

在淬火过程中，先调平下水，然后根据水比例调节上水，使最终的上、下水量的水比为0.45，之后，维持冷却2-3min。

6.检测

将处理后的钢板产品的不平度、硬度、抗拉强度和延伸率检测，检测结果见表1.

实施例2

1.轧制：在轧制前将钢坯相对的两长边端部中间各切一个20mm的豁口，将钢坯采用在950℃进行热轧或冷轧，按照每一钢坯轧制成两块钢板的方式进行轧制。

2.抛丸：选用一块轧制后的30*1800*5600mm的NM360钢板，使用抛丸机对其抛丸处理。

3.热处理保护剂的制备及涂覆：将沉淀硫酸钡粉末与水按照0.95:1.05的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工涂抹方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，涂膜厚度约为3mm。

4.加热处理：

（1）对明火常化炉的温度设置：明火常化炉的长度为50m，除去首尾各1m外，分为六段热处理，每段长度为8m，各段炉温设定分别如下：1段：780℃左右；2段：810℃左右；3段：900℃左右；4段：940℃左右；5段：950℃左右；6段：950℃左右。

（2）对明火常化炉内气氛设置：在热处理时，将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛，在保证钢温的前提下，均热段的残氧含量越低越好，其中5段（均热段）的氧含量为4%；6段（均热段）为1.5%；加热的烧钢方式以“焖钢”为主：以煤气烧钢为主，其中，3-6段尽量少使用空气，具体地，1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气调节为主，温度调节以煤气调节为主，各段空气关至最低。

（3）将钢板放进设置好的明火常化炉进行6段热处理，其中钢板在每段运动的时间为7分钟，热处理的总时间为42min。

5.淬火处理

在淬火过程中，先调平下水，然后根据水比例调节上水，使最终的上、下水量的水比为0.44，之后维持冷却2-3min。

6.检测

对处理后的钢板的的不平度、硬度和抗拉强度进行检测，检测结果见表1.

实施例3

1.轧制：在轧制前将钢坯相对的两长边端部中间各切一个15mm的豁口，将钢坯采用在950℃进行热轧或冷轧，按照每一钢坯轧制成两块钢板的方式进行轧制。

2.抛丸：选用一块轧制后的30*1800*5600mm的NM360钢板，使用抛丸机对其抛丸处理。

3.热处理保护剂的制备及涂覆：将沉淀硫酸钡粉末与水按照1.1:0.9的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工涂抹方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，涂膜厚度约为2.5mm。

4.加热处理：

（1）对明火常化炉的温度设置：明火常化炉的长度为50m，除去首尾各1m外，分为六段热处理，每段长度为8m，各段炉温设定分别如下：1段：800℃左右；2段：820℃左右；3段：920℃左右；4段：940℃左右；5段：950℃左右；6段：940℃左右。

（2）对明火常化炉内气氛设置：将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛，其中5段的氧含量为4%；6段为2%；加热的烧钢方式以“焖钢”为主：以煤气烧钢为主，3-6段尽量少使用空气，具体地，1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气调节为主，温度调节以煤气调节为主，各段空气关至最低。

（3）将钢板放进设置好的明火常化炉进行6段热处理，其中钢板在每段运动的时间为12分钟，热处理的总时间为72min。

5.淬火处理

在淬火过程中，先调平下水，然后根据水比例调节上水，使最终的上、下水量的水比为0.42，之后，维持冷却2-3min。

6.检测

对处理后的钢板的的不平度、硬度和抗拉强度进行检测，检测结果见表1.

实施例4

1.轧制：在轧制前将钢坯相对的两长边端部中间各切一个10mm的豁口，将钢坯采用在950℃进行热轧或冷轧，按照每一钢坯轧制成两块钢板的方式进行轧制。

2.抛丸：选用一块轧制后的30*1800*5600mm的NM360钢板，使用抛丸机对其抛丸处理。

3.热处理保护剂的制备及涂覆：将沉淀硫酸钡粉末与水按照0.9:1.1的比例进行搅拌、调匀，然后使用手工涂抹方式在钢板的上、下表面均匀的涂抹，涂膜厚度约为1mm。

4.加热处理：

（1）对明火常化炉的温度设置：明火常化炉的长度为50m，除去首尾各1m外，分为六段热处理，每段长度为8m，各段炉温设定分别如下：1段：780℃左右；2段：820℃左右；3段：910℃左右；4段：940℃左右；5段：940℃左右；6段：950℃左右。

（2）对明火常化炉内气氛设置：将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛，其中5段的氧含量为5%；6段为2%；加热的烧钢方式以“焖钢”为主：以煤气烧钢为主，3-6段尽量少使用空气，其中1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气调节为主，温度调节以煤气调节为主，各段空气关至最低。

（3）将钢板放进设置好的明火常化炉进行6段热处理，其中钢板在每段运动的时间为10分钟，热处理的总时间为60min。

5.淬火处理

在淬火过程中，先调平下水，然后根据水比例调节上水，使最终的上、下水量的水比为0.48，冷却时间为2-3min。

6.检测

将淬火处理后的钢板产品的不平度、硬度和抗拉强度检测，检测结果见表1。

实施例5

1.轧制：将钢坯采用在950℃进行热轧，按照每一钢坯轧制成两块钢板的方式进行轧制。

2.抛丸：选用一块轧制后的30*1800*5600mm的NM360钢板，使用抛丸机对其抛丸处理。

3.加热处理：

（1）调节明火常化炉内气氛：在热处理时，将热处理的炉内气氛调整为弱氧化气氛，氧气含量为3%以下。

（2）调节明火常化炉的温度：调节明火常化炉各段温度分别如下：1段：780℃左右；2段：820℃左右；3段：910℃左右；4段-6段950-960℃左右。

（3）在上述调节后的明火常化炉中进行加热60min。

4.淬火处理

在淬火过程中，先调平下水，然后根据水比调节上水，使最终的上、下水量的水比例为0.45，冷却时间为2-3min。

4.检测

将淬火处理后的钢板产品的不平度、硬度和抗拉强度检测，检测结果见表1.

表1实施例1-5的钢板产品的检测结果

通过上述数据可以看出，本发明实施例1-4得到钢板产品的不平度在4%以下，明显低于实施例5得到的钢板的不平度。实施例1-4得到钢板的其他性能参数达到了市售钢板的要求，上述热处理在保证钢板性能的前提下将钢板的不平度降低。特别是实施例1-3得到的钢板不平度很小，尤其是实施例1得到的钢板不平度达到了2%，而且板型质量稳定。

Claims (22)

1.一种钢板的热处理方法，包括如下步骤：

(1)制备及涂钢板热处理保护剂：将硫酸钡与水按照质量比例为(0.9-1.1):(0.9-1.1)进行混合制备得到钢板热处理保护剂；将该热处理保护剂涂于钢板表面；

(2)加热处理：将步骤(1)的涂有钢板热处理保护剂的钢板转入弱氧化气氛的明火常化炉中进行加热处理，其中明火常化炉分为六段热处理，分别为：1段-2段：预热段；3段-4段：加热段；5段-6段：均热段；以及

(3)淬火处理：将步骤(2)的钢板转入无约束淬火机中进行淬火，淬火过程中，调节上水量和下水量的比值为0.42-0.48。

2.如权利要求1所述钢板的热处理方法，其中在步骤(2)之前还包括在钢板的两边端部各切≤25mm的口。

3.如权利要求2所述钢板的热处理方法，其中在步骤(2)之前还包括在钢板的两边端部各切大小为15-25mm的切口。

4.如权利要求1所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中所述弱氧化气氛是控制明火常化炉内氧的质量含量为5％以下。

5.如权利要求2所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中所述弱氧化气氛是控制明火常化炉内氧的质量含量为5％以下。

6.如权利要求1所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中均热段的氧的质量含量为5％以下。

7.如权利要求2或5所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中均热段的氧的质量含量为5％以下。

8.如权利要求7所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中均热段的5段氧的质量含量为5％以下，均热段的6段氧的质量含量为2％以下。

9.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中常化炉中的烧钢方式为焖钢为主。

10.如权利要求9所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中常化炉中为煤气烧钢为主。

11.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中常化炉各段温度分别如下：1段：780-800℃；2段：810-830℃；3段：900-920℃；4-6段：940-960℃。

12.如权利要求10所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中常化炉各段温度分别如下：1段：780-800℃；2段：810-830℃；3段：900-920℃；4-6段：940-960℃。

13.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气烧钢为主，温度调节以煤气调节为主。

14.如权利要求12所述钢板的热处理方法，其中步骤(2)中1-2段以煤气、空气混合烧钢为主，温度调节以煤气、空气共同调节为主；3-6段以煤气烧钢为主，温度调节以煤气调节为主。

15.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中步骤(1)中所述的钢板上涂上热处理保护剂的厚度为1-3mm。

16.如权利要求14所述钢板的热处理方法，其中步骤(1)中所述的钢板上涂上热处理保护剂的厚度为1-3mm。

17.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中步骤(1)中所述涂热处理保护剂的方式是手工涂抹或/和机器喷涂。

18.如权利要求16所述钢板的热处理方法，其中步骤(1)中所述涂热处理保护剂的方式是手工涂抹或/和机器喷涂。

19.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中步骤(3)得到的钢板的不平度在4mm/m以下。

20.如权利要求18所述钢板的热处理方法，其中步骤(3)得到的钢板的不平度在4mm/m以下。

21.如权利要求1-6任一项所述钢板的热处理方法，其中在步骤(1)前对钢板进行抛丸处理。

22.如权利要求20所述钢板的热处理方法，其中在步骤(1)前对钢板进行抛丸处理。