CN110117708A - 一种薄规格钢板的淬火方法 - Google Patents

一种薄规格钢板的淬火方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄规格钢板的淬火方法，所述钢板的厚度为4～80mm，所述淬火方法的生产步骤包括：加热阶段、喷水冷却阶段，所述加热阶段采用的设备为淬火常化炉，所述淬火常化炉为连续辊底式，炉内通有氮气，淬火常化炉的加热温度为890～910℃，所述淬火常化炉采用上下两排辐射管进行加热，所述淬火常化炉的炉温波动幅度＜5℃；所述喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机中上下设置有压紧辊，淬火机工作方式为辊压连续淬火，所述喷水冷却阶段分为冬季和夏季两种淬火模式，所述喷水冷却阶段采用的介质为循环冷却水，所述循环冷却水的水温＜35℃。本发明解决了薄规格钢板在淬火时翘曲变形的问题，使薄规格钢板淬火平直度稳定可控。

Description

一种薄规格钢板的淬火方法
技术领域
本发明涉及一种薄规格钢板的淬火方法，属于热处理技术领域。
背景技术
薄规格淬火钢板主要应用于工程机械行业，工程机械作为我国装备工业的重要组成部分，关乎建筑、水利、电力、道路、矿山、港口、国防等七大产业的生存与发展。近几年，随着设备向大型化、高性能、轻量化发展，工程机械所用钢材已发展到今天的Q890、Q960级别，其中高强板Q550、Q690占钢板总用量的70％左右。相对于普通强度钢板而言，高强度钢板是指屈服强度≥550Mpa，即Q550、Q690、Q890、Q960等系列产品，其中Q890高强板的屈服强度提升了5倍，经常用于大吨位起重机的“刀刃”——吊臂、采煤设备的“刀刃”——液压支架。薄规格高强板的生产已经代表了当前装备制造业所使用的高端板材，能够生产及供应此类钢板代表了一个钢铁企业的技术水平。
现有薄规格的高强板不管是进口还是国内生产的都普遍存在着钢板的板型问题，即钢板在淬火过程中会发生翘曲变形，翘曲变形的种类包括边部浪形、中间拱形、中间凹形、两头下扣、两头上翘、正锅形和倒锅形等，而翘曲变形会影响钢板后期的加工及使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种薄规格钢板的淬火方法，解决了薄规格钢板在淬火时翘曲变形的问题，使薄规格钢板淬火平直度稳定可控。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种薄规格钢板的淬火方法，所述钢板的厚度为4～80mm，所述淬火方法的生产步骤包括：加热阶段、喷水冷却阶段，
所述加热阶段采用的设备为淬火常化炉，所述淬火常化炉为连续辊底式，炉内通有氮气，淬火常化炉的加热温度为890～910℃，在C含量为0.05～0.09％之间时加热温度为840～870℃，所述淬火常化炉采用上下两排辐射管进行加热，所述淬火常化炉的炉温波动幅度＜5℃；
所述喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机中上下设置有压紧辊，淬火机工作方式为辊压连续淬火，所述喷水冷却阶段分为冬季和夏季两种淬火模式，所述喷水冷却阶段采用的介质为循环冷却水，所述循环冷却水的水温＜35℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述压紧辊的辊速30～60m/min。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述喷水冷却阶段分为冬季和夏季两种淬火模式。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述冬季淬火模式的压紧辊辊速大于夏季淬火模式。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述喷水冷却阶段包括高压区和低压区，所述淬火机对钢板的上表面和下表面均喷水。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述高压区水压为8Mpa，所述高压区均采用喷射管冷却，所述高压区对上表面的喷水量与对下表面的喷水量的比为0.72～0.80，所述高压区喷水管的基准水量均不相同。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述低压区水压为4Mpa，所述低压区均采用喷射管冷却。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述循环冷却水在循环过程中设有过滤装置来净化循环冷却水，所述循环冷却水还需要定期更换。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述循环冷却水的水温通过建立有温度补偿系数来进行校正。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
1、通过对淬火模式的调整，将喷水冷却阶段分为了高压区和低压区，在高压区中调控淬火机压紧辊辊速、高压区上下水量之比以及循环冷却水的水温，三者结合解决了4～80mm薄规格钢板的淬火翘曲变形问题，使4～80mm薄规格钢板淬火平直度稳定可控。
2、通过对高压区淬火模式的调整提高了产品的综合合格率，板型的合格率达到了99.8％，也进一步增强了产品实物质量的保障能力，拓展了产品规格尺寸范围，缩短了产品交货周期。
3、喷水冷却阶段采用的水质为循环冷却水，通过循环能够减少水资源的浪费。
4、循环冷却水的水温建立有温度补偿系数，通过对淬火水温的监控结合温度补偿系数，然后对淬火方法进行校正从而达到最佳的淬火效果。
5、本发明的一种薄规格钢板的淬火方法相比于传统的淬火方法能够显著的促进自主耐磨钢及高强板开发和生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种薄规格钢板的淬火方法，淬火是将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50度，保温——快速冷却(>vk)以获得马氏体的工艺方法，能够提高钢的硬度和耐磨性，提供调质回火的基础组织及性能。本发明能够加工的钢板的厚度为4～80mm，其生产步骤包括：加热阶段和喷水冷却阶段。
加热阶段采用的设备为淬火常化炉，淬火常化炉为连续辊底式且在炉内通有氮气，采用辐射管进行加热，辐射管沿淬火常化炉的炉膛上下两排对称设置，脉冲控制自动燃烧。淬火常化炉的加热温度为890～910℃，在C含量在0.05～0.09％之间时加热温度为840～870℃，同时保证炉温波动小于5℃。
喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机工作方式为辊压连续淬火，淬火机中安装有上下两排对称的压紧辊，压紧辊的辊速范围为30～60m/min。在淬火机中上下对称设置有18组喷射管来对薄规格钢板进行喷射冷却，喷水冷却阶段分为冬季和夏季两种淬火模式，在冬季室温较低，钢板的冷却速度快，所以可以加快钢板在喷水冷却阶段的速度来增大钢板的冷却效率。一般冬季淬火模式的压紧辊辊速为55m/min,夏季淬火模式的压紧辊辊速为35m/min。
喷水冷却阶段包括高压区和低压区，其中高压区共有14组喷射管，高压区水压为8Mpa，高压区采用上下设置的喷射管冷却，高压区水量上下比为0.72～0.80，高压区的基准水量如表1所示；低压区水压为4Mpa，低压区同样采用上下设置的喷射管冷却。
表1高压区淬火基准水量
单位：m3/h
喷水管 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
水量 92 263 92 118 338 118 37 214 37 47 275 47 285 365
薄规格的钢板经过以上加热阶段和喷水冷却阶段后，解决了薄规格钢板翘曲变形的问题，使薄规格钢板的表面平整，能够满足后续薄规格钢板的生产加工使用需要。
实施例1
本实施例为整体淬火方法的进一步改进：
加热阶段采用的设备为淬火常化炉，淬火常化炉为连续辊底式且在炉内通有氮气，采用辐射管进行加热，辐射管沿淬火常化炉的炉膛上下两排对称设置，脉冲控制自动燃烧；在钢板进炉前要进行表面抛丸处理，去除氧化铁皮，以防带入炉内造成炉底辊结瘤，同时保证炉温波动小于5℃。
喷水冷却阶段采用的介质为循环冷却水，循环冷却水的水温＜35℃，循环冷却水循环的过程中设有过滤装置来净化循环冷却水，循环冷却水在循环的过程中通过从过滤装置上方向下进行净化同时需要加入药剂辅助净化，并且在循环冷却水进入淬火机前需要进行二次过滤，确保水质的纯净。同时喷水冷却阶段采用的循环冷却水需要定期进行更换；同时循环冷却水的水温建立有如表2所示的温度补偿系数，通过对淬火水温的监控结合温度补偿系数，调整上下表循环冷却水的流量，达到根据循环冷却水的水温调整实现冷却的目的，通过对淬火方法进行校正能够达到最佳的淬火效果。
表2温度补偿系数
温度℃ 26 28 30 32 35
上表 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3
下表 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1
实施例2
本实施例为在实施例1的基础上的进一步详细操作过程：
选用厚度为12mm的薄规格钢板。加热阶段采用的设备为淬火常化炉，淬火常化炉为连续辊底式且在炉内通有氮气，采用辐射管进行加热，辐射管沿淬火常化炉的炉膛上下两排对称设置，脉冲控制自动燃烧；在钢板进炉前要进行表面抛丸处理，去除氧化铁皮，以防带入炉内造成炉底辊结瘤；同时保证炉温波动小于5℃。
喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机工作方式为辊压连续淬火，淬火机中安装有上下两排对称的压紧辊，压紧辊的辊速范围为30m/min，循环冷却水的水温设置为26℃。
喷水冷却阶段的高压区采用上下设置的喷射管冷却，高压区设置在上方的喷射管向下喷射形成水幕，高压区水幕与下方喷射管的水量比为0.72。在薄规格钢板淬火生产中，钢板的冷却主要由高压区前1-6组喷水管决定，高压区水幕与下方喷射管的水量调节主要为前1-6组。
薄规格钢板在经过淬火常化炉的加热阶段以及淬火机压紧辊辊速为30m/min、高压区前1-6组水幕与下方喷射管的水量比为0.72以及循环冷却水的水温设置为26℃的作用下，薄规格钢板的表面平整，能够满足后续薄规格钢板的生产加工使用需要。
实施例3
本实施例为在实施例1的基础上的进一步详细操作过程：
选用厚度为9mm的薄规格钢板。加热阶段采用的设备为淬火常化炉，淬火常化炉为连续辊底式且在炉内通有氮气，采用辐射管进行加热，辐射管沿淬火常化炉的炉膛上下两排对称设置，脉冲控制自动燃烧；在钢板进炉前要进行表面抛丸处理，去除氧化铁皮，以防带入炉内造成炉底辊结瘤；同时保证炉温波动小于5℃。
喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机工作方式为辊压连续淬火，淬火机中安装有上下两排对称的压紧辊，压紧辊的辊速范围为40m/min，循环冷却水的水温设置为28℃。
喷水冷却阶段的高压区采用上下设置的喷射管冷却，高压区设置在上方的喷射管向下喷射形成水幕，高压区水幕与下方喷射管的水量比为0.74。在薄规格钢板淬火生产中，钢板的冷却主要由高压区前1-6组喷水管决定，高压区水幕与下方喷射管的水量调节主要为前1-6组。
薄规格钢板在经过淬火常化炉的加热阶段以及淬火机压紧辊辊速为40m/min和高压区前1-6组水幕与下方喷射管的水量比为0.74以及循环冷却水的水温设置为28℃的作用下，薄规格钢板的表面平整，能够满足后续薄规格钢板的生产加工使用需要。
实施例4
本实施例为在实施例1的基础上的进一步详细操作过程：
选用厚度为6mm的薄规格钢板。加热阶段采用的设备为淬火常化炉，淬火常化炉为连续辊底式且在炉内通有氮气，采用辐射管进行加热，辐射管沿淬火常化炉的炉膛上下两排对称设置，脉冲控制自动燃烧；在钢板进炉前要进行表面抛丸处理，去除氧化铁皮，以防带入炉内造成炉底辊结瘤；同时保证炉温波动小于5℃。
喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机工作方式为辊压连续淬火，淬火机中安装有上下两排对称的压紧辊，压紧辊的辊速范围为50m/min，循环冷却水的水温设置为30℃。
喷水冷却阶段的高压区采用上下设置的喷射管冷却，高压区设置在上方的喷射管向下喷射形成水幕，高压区水幕与下方喷射管的水量比为0.76。在薄规格钢板淬火生产中，钢板的冷却主要由高压区前1-6组喷水管决定，高压区水幕与下方喷射管的水量调节主要为前1-6组。
薄规格钢板在经过淬火常化炉的加热阶段以及淬火机压紧辊辊速为50m/min和高压区前1-6组水幕与下方喷射管的水量比为0.76以及循环冷却水的水温设置为20℃的作用下，薄规格钢板的表面平整，能够满足后续薄规格钢板的生产加工使用需要。
实施例5
本实施例为在实施例1的基础上的进一步详细操作过程：
选用厚度为4mm的薄规格钢板。加热阶段采用的设备为淬火常化炉，淬火常化炉为连续辊底式且在炉内通有氮气，采用辐射管进行加热，辐射管沿淬火常化炉的炉膛上下两排对称设置，脉冲控制自动燃烧；在钢板进炉前要进行表面抛丸处理，去除氧化铁皮，以防带入炉内造成炉底辊结瘤；同时保证炉温波动小于5℃。
喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机工作方式为辊压连续淬火，淬火机中安装有上下两排对称的压紧辊，压紧辊的辊速范围为60m/min，循环冷却水的水温设置为35℃。
喷水冷却阶段的高压区采用上下设置的喷射管冷却，高压区设置在上方的喷射管向下喷射形成水幕，高压区水幕与下方喷射管的水量比为0.80。在薄规格钢板淬火生产中，钢板的冷却主要由高压区前1-6组喷水管决定，高压区水幕与下方喷射管的水量调节主要为前1-6组。
薄规格钢板在经过淬火常化炉的加热阶段以及淬火机压紧辊辊速为60m/min和高压区前1-6组水幕与下方喷射管的水量比为0.80以及循环冷却水的水温设置为35℃的作用下，薄规格钢板的表面平整，能够满足后续薄规格钢板的生产加工使用需要。
本发明所述的薄规格钢板的淬火方法，通过对淬火方法及淬火模式的改变，将淬火的喷水冷却阶段设计为高压区和低压区，在高压区中为了保证钢板上下表面的冷却均匀性，要适当的增大钢板下表面的冷却水流量，使得高压区的上下水量比小于1；钢板的冷却均匀性还会受到循环冷却水的水温影响，通过对淬火水温进行梳理建立温度补偿补偿系数，能够对淬火水温的监控结合温度补偿系数，使淬火模式达到最佳的淬火效果；钢板在喷水冷却阶段的过程中会产生纵向波浪，通过调整淬火机压紧辊辊速能够消除纵向波浪。
本发明的淬火方法解决了薄规格钢板的淬火翘曲变形问题，使薄规格钢板淬火平直稳定可控，提高了产品的综合合格率，也进一步增强了产品实物质量的保障能力，拓展了产品规格尺寸范围，缩短了产品交货周期，提高了产品竞争力和市场盈利能力。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理、方法等所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于，所述钢板的厚度为4～80mm，所述淬火方法的生产步骤包括：加热阶段、喷水冷却阶段，
所述加热阶段采用的设备为淬火常化炉，所述淬火常化炉为连续辊底式，炉内通有氮气，淬火常化炉的加热温度为890～910℃，在C含量为0.05～0.09%之间时加热温度为840～870℃，所述淬火常化炉采用上下两排辐射管进行加热，所述淬火常化炉的炉温波动幅度＜5℃；
所述喷水冷却阶段采用的设备为淬火机，淬火机中上下设置有压紧辊，淬火机工作方式为辊压连续淬火，所述喷水冷却阶段分为冬季和夏季两种淬火模式，所述喷水冷却阶段采用的介质为循环冷却水，所述循环冷却水的水温＜35℃。
2.根据权利要求1所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述压紧辊的辊速30～60m/min。
3.根据权利要求2所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述冬季淬火模式的压紧辊辊速大于夏季淬火模式。
4.根据权利要求1所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述喷水冷却阶段包括高压区和低压区，所述淬火机对钢板的上表面和下表面均喷水。
5.根据权利要求4所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述高压区水压为8Mpa，所述高压区均采用喷射管冷却，所述高压区对上表面的喷水量与对下表面的喷水量的比为0.72～0.80，所述高压区喷水管的基准水量均不相同。
6.根据权利要求4所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述低压区水压为4Mpa，所述低压区均采用喷射管冷却。
7.根据权利要求1所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述循环冷却水在循环过程中设有过滤装置来净化循环冷却水，所述循环冷却水还需要定期更换。
8.根据权利要求1所述的一种薄规格钢板的淬火方法，其特征在于：所述循环冷却水的水温通过建立有温度补偿系数来进行校正。
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