CN115612799A - 一种在线正火装置及低合金高强度钢在线正火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线正火装置及低合金高强度钢在线正火工艺，所述在线正火装置由均热装置、雾化冷却装置、空气冷却装置和冷床缓冷保温罩等几部分强弱冷装置相结合，实现了钢材在线正火。本发明在轧制比≥3.18的前提下，使用本发明生产的规格为Φ130~Φ280mm低合金高强度钢在热轧状态下‑40℃V型冲击功≥180J、下屈服强度≥325Mpa、抗拉强度≥480Mpa、延伸率≥23%，二分之一半径处显微组织为均匀的铁素体和珠光体，奥氏体晶粒度≥6.0级。利用本发明生产的低合金高强度钢的力学性能与离线热处理相当，有些规格甚至要好于离线热处理，本发明减少离线热处理后的矫直处理等工序，从而大大降低下游用户的生产成本和生产效率，同时本发明也可以探索适用于其他钢类或者领域。

Description

一种在线正火装置及低合金高强度钢在线正火工艺
技术领域
本发明涉及轧钢领域，具体涉及一种在线正火装置及低合金高强度钢在线正火工艺。
背景技术
一般正火处理为将钢件加热到AC3以上后，保温一定时间出炉冷却，冷却速率介于退火与淬火之间。钢材在轧制过程中通常终轧温度都要高于870℃，特别是规格≥Φ70mm，在不采取任何控温措施的情况下，规格越大，其终轧温度可能更高。
低合金高强度钢(此处特指GB/T1591中钢种)在工程机械领域应用非常广泛，一般低合金高强度钢的热处理方式为一次正火，其中有一部分钢种没有后续热加工，而仅仅做正火处理和车削加工，特别是一些杆类件。对于这些杆类件的低合金高强度钢，如果能够在轧制过程中实现正火处理，则不但可以大幅度降低下游用户的生产成本，而且可以在一定程度上提高其生产效率，同时也可以减少离线热处理和充分利用钢材自身热量，大大降低能源消耗和环境保护。
低合金高强度钢的AC3温度一般都在860℃左右，而终轧温度完全在AC3以上，可见利用钢材终轧温度的特点，实现钢材在终轧后在线正火处理成为一种可能。
从已报道的文献来看，目前关于在终轧后实现在线正火处理未见报道，因此开发一种在线正火装置及低合金高强度钢在线正火工艺具有非常重要的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明针对于目前低合金高强度钢离线正火热处理现状，提供一种经济可行的适用于低合金高强度钢处理的在线正火装置和在线正火处理方法，取消现有离线正火热处理工序，降低下游用户生产成本，同时改善此类钢种表面质量和弯曲度，增强企业竞争力。
本发明公开的技术方案如下：一种工艺，包括均热装置、旋转辊道、雾化冷却装置、空气冷却装置、步进式冷床、拱形保温罩，钢材锯切后，在旋转辊道的引导下，经过均热装置使圆钢内外和头尾温度得到补偿和均化，再经四阶段冷却处理，四阶段冷却处理包括雾化冷却装置和空气冷却装置，雾化冷却装置为四阶段冷却处理中的第一个阶段冷却，四阶段冷却处理中的第二个阶段冷却、第三个阶段冷却和第四个阶段冷却都为空气冷却装置，圆钢经过第四个阶段冷却后进入步进式冷床的拱形保温罩缓冷，圆钢下冷床后快速入坑缓冷。
在上述方案的基础上，作为优选，所述的均热装置具有电阻丝加热装置。
在上述方案的基础上，作为优选，所述的每一个冷却阶段进出位置都安装有测温设备。
利用在线正火装置处理低合金高强度钢的工艺，包括下列步骤：
1)加热与轧制
在步进式加热炉对低合金高强度钢的铸坯进行加热，所述步进式分为三段；加热一段、加热二段和均热段，其中加热一段的温度为970～1020℃，加热二段的温度为1220～1260℃，均热段的温度为1240～1270℃，总在炉时间7～9小时；铸坯在一架开坯机和六架连轧机组成的轧线进行轧制；
2)均温处理
在进入在线正火装置前，锯切好的定尺钢材必须先进入均温辊道进行均温处理，根据规格不同，均温时间不同，规格Φ130-Φ200mm均温时间控制在1-2分钟，规格＞Φ200-Φ280mm均温时间控制在2-3分钟；
3)轧后在线正火处理
均温处理结束后，控制钢材头、中、尾三处温差控制10℃以内，且钢材表面温度为850-900℃，钢材快速进入在线正火装置，根据钢材规格选择不同的温降速率，控制各个阶段的冷却时间，在第一冷却阶段，温降速率选择0.30-0.40℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在730-790℃时；在第二冷却阶段，温降速率选择0.20-0.26℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在680-730℃；在第三冷却阶段，温降速率选择0.15-0.19℃/S，经过8分钟冷却后，钢材表面温度控制在600-680℃；在第四冷却阶段，温降速率选择0.10-0.13℃/S，经过10分钟冷却后，钢材表面温度控制在480-600℃；在钢材表面温度为480-600℃后，钢材快速进入冷床保温罩内缓冷，控制钢材下冷床温度为290-320℃，钢材下冷床后快速入坑缓冷，钢材缓冷48小时且钢材表面温度≤100℃方可出坑。
在上述方案的基础上，作为优选，所述的在线正火装置分为四个冷却阶段，第一个冷却阶段为雾化冷却，该冷却阶段中喷水量与喷吹空气量比值为1:200，空气流量为21000-30000m3/h，风压1000pa；后面三个冷却阶段都为喷吹空气，
第二个冷却阶段：空气流量为16000-20000m3/h和风压800pa，
第三个冷却阶段：空气流量为12000-15000m3/h和风压400pa，
第四个冷却阶段：空气流量为8000-10000m3/h和风压400pa。
在上述方案的基础上，作为优选，所述的在线正火装置中的四个冷却阶段的控制温降速率分别为0.30-0.40℃/S、0.20-0.26℃/S、0.15-0.19℃/S和0.10-0.13℃/S。
在上述方案的基础上，作为优选，所述的在圆钢在线正火处理前必须对其进行均热化处理，其中规格Φ130-Φ200mm均温时间控制在1-2分钟，规格Φ200-Φ280mm均温时间控制在2-3分钟。
在上述方案的基础上，作为优选，所述的当钢材表面温度降至480-600℃时必须快速步入冷床保温罩内缓冷，钢材表面温度降至290-320℃时出保温罩且快速入坑缓冷。
在上述方案的基础上，作为优选，按照质量百分比，低合金高强度钢的化学成分包含：C 0.08-0.24％、Si 0.10-0.40％、Mn 1.00-1.75％、Cr≤0.30％、Cu≤0.10％、Ni≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.25％、Nb≤0.05％、Al 0.008～0.045％、P≤0.020％、S≤0.008％、B≤0.0010％、Ti≤0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
在上述方案的基础上，作为优选，所述低合金高强度钢的压缩比≥3.18和规格为Φ130-Φ280mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明的一种在线正火装置中安装了均热设备，用于在进行正火处理前对钢材头尾和内外均温化处理，实现钢材头尾和内外温度相对至，避免因温差带来组织不均，进而避免由此带来的性能差异性。
第二、本发明利用大规格钢材在锯切后自身的温度特点，创新性的提出了在线正火处理装置，根据大规格钢材内外温降的差异性，为了保证内外组织的相对均匀，在冷却上选用四段冷却模式，采用雾化冷却与空气冷却强弱相结合的方式，缩小了内外冷却的差异性，保证了内外组织的相对均匀性。
第三、本发明的一种低合金高强度钢在线正火处理方法，在不同冷却阶段选择不同的降温速率，在冷却结束后，未了避免在冷却后产生内应力，在工艺上增加了冷床保温缓冷。
第四、本发明的一种低合金高强度钢在线正火处理方法，为了减少钢材在缓冷坑内的表面氧化脱碳，导致钢材表面脱碳层指标恶化，在工艺指定要求钢材低温下冷床，同时未进一步降低钢材的内应力和钢材内氢含量，要求的下冷床温度必须控制在290-320℃。
第五、本发明的实施可以取消下游用户对低合金高强度钢离线正火处理工序，降低了下游用户的生产成本，同时减少了能耗，杜绝由此带来的环境污染。
第六、本发明采用低温下冷床方式，避免高温下冷床对于钢材弯曲度的影响，保证了钢材弯曲度，减少了后续矫直工序，降低钢厂的生产成本，增强了钢厂的竞争力。
第七、本发明的一种在线正火装置及低合金高强度钢在线正火工艺，在轧制比≥3.18的前提下，使用本发明生产的规格为Φ130-Φ280mm低合金高强度钢在热轧状态下-40℃V型冲击功≥180J、下屈服强度≥325Mpa、抗拉强度≥480Mpa、延伸率≥23％，二分之一半径处显微组织为均匀的铁素体和珠光体，奥氏体晶粒度≥6.0级。
第八、本发明也可以探索适用于其他钢类或者领域，拓展了应用领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中旋转辊道。
图3为本发明中雾化冷却装置。
图4为本发明中空气冷却装置。
图5为空气冷却装置内壁结构。
图6为实施例1所得钢的奥氏体晶粒度8.0级电镜图；
图7为实施例1所得钢的二分之一半径处显微组织电镜图；
图8为实施例2所得钢的奥氏体晶粒度6.5级电镜图；
图9为实施例2所得钢的二分之一半径处显微组织电镜图；
图10为实施例3所得钢的奥氏体晶粒度6.0级电镜图；
图11为实施例3所得钢的二分之一半径处显微组织电镜图；
由于在市场应用上，Q345B、Q345D和Q345E三个钢种用量较大，在具体实施实列上，本发明专利选取了上述三个钢种进行实施说明。。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
本发明鉴于大规格(≥130mm)钢材在线锯切后处于奥氏体温区，利用此阶段钢材自身的温度特点，在锯切后实施本发明中的在线正火装置，即按照本发明提出的四段冷却模式，在锯切后按照相应的冷却设备，实现的特定温度范围的降温操作；为了尽可能缩小在锯切后钢材头尾和内外温差，钢材在进入正火装置前，在均热辊道实现均温化处理；钢材经过在线正火处理后，在温度降至480～600℃时必须快速步入冷床保温罩内缓冷，钢材表面温度降至290～320℃时出保温罩且快速入坑缓冷。
正火装置主要包括均热装置1、旋转辊道2、雾化冷却装置3、空气冷却装置4、冷床辊道5、带拱形保护罩的步进式冷床6。
其中，雾化冷却装置为一种半圆结构，在半圆结构上均匀布置一定数量的喷嘴，通过水汽雾化冷却圆钢表面。
空气冷却装置为一种内外半圆管型结构，内管内壁均匀分布一定数量的小孔，用以喷出空气，外管外部连接压缩空气。
如实施例1钢种：Q345B，钢材规格：Φ130mm，铸坯断面：Φ380mm
化学成分如下表1和表2所示。
表1主要化学成分(wt％)
C Si Mn Al N
0.18 0.32 1.38 0.021 0.0055
表2残余元素(wt％)
P S Cr Mo Ti Ni Nb Cu B V
0.017 0.005 0.03 0.0060 0.0040 0.04 0.0060 0.05 0.0006 0.008
采用以下生产工艺制备：
1)加热与轧制
采用步进式加热炉对铸坯进行加热，所述步进式分为三段；加热一段、加热二段和均热段，其中加热一段的温度为980～1000℃，加热二段的温度为1230～1250℃，均热段的温度为1245～1260℃，总在炉时间7.5～8.3小时；铸坯在一架开坯机和六架连轧机组成的轧线进行轧制；
2)均温处理
在进入在线正火装置前，锯切好的定尺钢材进入均温辊道进行均温处理，均温时间控制1分钟，均热装置具有电阻丝加热配置，用于实现圆钢内外和头尾温度均匀化。
3)轧后在线正火处理
均温处理结束后，钢材表面温度为855℃。钢材快速进入装置进行在线正火处理，在第一冷却阶段为雾化冷却，该冷却阶段中喷水量与喷吹空气量比值为1:200，空气流量为21500m3/h，风压1000pa，温降速率选择0.31℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在762℃时；在第二冷却阶段为空气冷却，空气流量为17000m3/h和风压800pa，温降速率选择0.21℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在696℃；在第三冷却阶段为空气冷却，空气流量为12000m3/h和风压400pa，温降速率选择0.15℃/S，经过8分钟冷却后，钢材表面温度控制在624℃；在第四冷却阶段为空气冷却，空气流量为10000m3/h和风压400pa，温降速率选择0.13℃/S，经过10分钟冷却后，钢材表面温度控制在546℃，随即钢材快速进入冷床保温罩内缓冷，钢材下冷床温度为293℃，钢材下冷床后快速入坑缓冷，钢材缓冷48小时且钢材表面温度≤100℃方可出坑。
力学性能对比见表3。
奥氏体晶粒度为8.0级见图6。
二分之一半径处显微组织见图7。
表3力学性能
Figure BDA0003904130820000081
具体实施方式2：
实施例2钢种：Q345D，钢材规格：Φ200mm，铸坯断面：Φ500mm
化学成分如下表1和表2所示。
表4主要化学成分(wt％)
C Si Mn Al V N
0.15 0.28 1.55 0.030 0.060 0.0068
表5残余元素(wt％)
P S Cr Mo Ti Ni Nb Cu B
0.014 0.003 0.03 0.0050 0.0035 0.02 0.0045 0.03 0.0008
采用以下生产工艺制备：
1)加热与轧制
在步进式加热炉对铸坯进行加热，所述步进式分为三段；加热一段、加热二段和均热段，其中加热一段的温度为988～1010℃，加热二段的温度为1235～1245℃，均热段的温度为1240～1255℃，总在炉时间7～8.5小时；铸坯在一架开坯机和六架连轧机组成的轧线进行轧制；
2)均温处理
在进入在线正火装置前，锯切好的定尺钢材进入均温辊道进行均温处理，均温时间控制2分钟，均热装置具有电阻丝加热配置，用于实现圆钢内外和头尾温度均匀化。
3)轧后在线正火处理
均温处理结束后，钢材表面温度为870℃。钢材快速进入装置进行在线正火处理，在第一冷却阶段为雾化冷却，该冷却阶段中喷水量与喷吹空气量比值为1:200，空气流量为25000m3/h，风压1000pa，温降速率选择0.35℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在765℃时；在第二冷却阶段为空气冷却，空气流量为19000m3/h和风压800pa，温降速率选择0.24℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在693℃；在第三冷却阶段为空气冷却，空气流量为13500m3/h和风压400pa，温降速率选择0.17℃/S，经过8分钟冷却后，钢材表面温度控制在611℃；在第四冷却阶段为空气冷却，空气流量为9000m3/h和风压400pa，温降速率选择0.11℃/S，经过10分钟冷却后，钢材表面温度控制在545℃，随即钢材快速进入冷床保温罩内缓冷，钢材下冷床温度为305℃，钢材下冷床后快速入坑缓冷，钢材缓冷48小时且钢材表面温度≤100℃方可出坑。
力学性能对比见表6。
奥氏体晶粒度为6.5级见图8。
二分之一半径处显微组织见图9。
表6力学性能
Figure BDA0003904130820000091
具体实施方式3：
实施钢种：Q345E，钢材规格：Φ280mm，铸坯断面：Φ500mm
化学成分如下表7和表8所示。
表7主要化学成分(wt％)
C Si Mn Al V N
0.17 0.35 1.61 0.025 0.07 0.0056
表8残余元素(wt％)
Figure BDA0003904130820000092
Figure BDA0003904130820000101
采用以下生产工艺制备：
1)加热与轧制
在步进式加热炉对铸坯进行加热，所述步进式分为三段；加热一段、加热二段和均热段，其中加热一段的温度为995～1015℃，加热二段的温度为1240～1260℃，均热段的温度为1245～1265℃，总在炉时间7.5～8.5小时；铸坯在一架开坯机和六架连轧机组成的轧线进行轧制；
2)均温处理
在进入在线正火装置前，锯切好的定尺钢材进入均温辊道进行均温处理，均温时间控制3分钟，均热装置具有电阻丝加热配置，用于实现圆钢内外和头尾温度均匀化。
3)轧后在线正火处理
均温处理结束后，钢材表面温度为900℃。钢材快速进入装置进行在线正火处理，在第一冷却阶段为雾化冷却，该冷却阶段中喷水量与喷吹空气量比值为1:200，空气流量为30000m3/h，风压1000pa，温降速率选择0.40℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在780℃时；在第二冷却阶段为空气冷却，空气流量为20000m3/h和风压800pa，温降速率选择0.26℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在702℃；在第三冷却阶段为空气冷却，空气流量为15000m3/h和风压400pa，温降速率选择0.19℃/S，经过8分钟冷却后，钢材表面温度控制在610℃；在第四冷却阶段为空气冷却，空气流量为8000m3/h和风压400pa，温降速率选择0.10℃/S，经过10分钟冷却后，钢材表面温度控制在550℃，随即钢材快速进入冷床保温罩内缓冷，钢材下冷床温度为318℃，钢材下冷床后快速入坑缓冷，钢材缓冷48小时且钢材表面温度≤100℃方可出坑。
力学性能对比见表9。
奥氏体晶粒度为6.0级见图10。
二分之一半径处显微组织见图11。
表9力学性能
Figure BDA0003904130820000111
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种在线正火装置，其特征在于：包括均热装置、旋转辊道、雾化冷却装置、空气冷却装置、步进式冷床、拱形保温罩，钢材锯切后，在旋转辊道的引导下，经过均热装置使圆钢内外和头尾温度得到补偿和均化，再经四阶段冷却处理，四阶段冷却处理包括雾化冷却装置和空气冷却装置，雾化冷却装置为四阶段冷却处理中的第一个阶段冷却，四阶段冷却处理中的第二个阶段冷却、第三个阶段冷却和第四个阶段冷却都为空气冷却装置，圆钢经过第四个阶段冷却后进入步进式冷床的拱形保温罩缓冷，圆钢下冷床后快速入坑缓冷。
2.如权利要求1所述的一种在线正火装置，其特征在于：所述的均热装置具有电阻丝加热装置。
3.如权利要求1所述的一种在线正火装置，其特征在于：所述的每一个冷却阶段进出位置都安装有测温设备。
4.低合金高强度钢在线正火工艺，利用如权利要求1-3中任一项所述的在线正火装置进行，其特征在于，包括下列步骤：
1)加热与轧制
在步进式加热炉对低合金高强度钢的铸坯进行加热，所述步进式分为三段；加热一段、加热二段和均热段，其中加热一段的温度为970～1020℃，加热二段的温度为1220～1260℃，均热段的温度为1240～1270℃，总在炉时间7～9小时；铸坯在一架开坯机和六架连轧机组成的轧线进行轧制；
2)均温处理
在进入在线正火装置前，锯切好的定尺钢材必须先进入均温辊道进行均温处理，根据规格不同，均温时间不同，规格Φ130-Φ200mm均温时间控制在1-2分钟，规格＞Φ200-Φ280mm均温时间控制在2-3分钟；
3）轧后在线正火处理
均温处理结束后，控制钢材头、中、尾三处温差控制10℃以内，且钢材表面温度为850-900℃，钢材快速进入在线正火装置，根据钢材规格选择不同的温降速率，控制各个阶段的冷却时间，在第一冷却阶段，温降速率选择0.30-0.40℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在730-790℃时；在第二冷却阶段，温降速率选择0.20-0.26℃/S，经过5分钟冷却后，钢材表面温度控制在680-730℃；在第三冷却阶段，温降速率选择0.15-0.19℃/S，经过8分钟冷却后，钢材表面温度控制在600-680℃；在第四冷却阶段，温降速率选择0.10-0.13℃/S，经过10分钟冷却后，钢材表面温度控制在480-600℃；在钢材表面温度为480-600℃后，钢材快速进入冷床保温罩内缓冷，控制钢材下冷床温度为290-320℃，钢材下冷床后快速入坑缓冷，钢材缓冷48小时且钢材表面温度≤100℃方可出坑。
5.如权利要求4所述的低合金高强度钢在线正火工艺，其特征在于：所述的在线正火装置分为四个冷却阶段，第一个冷却阶段为雾化冷却，该冷却阶段中喷水量与喷吹空气量比值为1:200，空气流量为21000-30000m3/h，风压1000pa；后面三个冷却阶段都为喷吹空气，
第二个冷却阶段：空气流量为16000-20000m3/h和风压800pa，
第三个冷却阶段：空气流量为12000-15000m3/h和风压400pa，
第四个冷却阶段：空气流量为8000-10000m3/h和风压400pa。
6.如权利要求4所述的低合金高强度钢在线正火工艺，其特征在于：所述的在线正火装置中的四个冷却阶段的控制温降速率分别为0.30-0.40℃/S、0.20-0.26℃/S、0.15-0.19℃/S和0.10-0.13℃/S。
7.如权利要求4所述的低合金高强度钢在线正火工艺，其特征在于：所述的在圆钢在线正火处理前必须对其进行均热化处理，其中规格Φ130-Φ200mm均温时间控制在1-2分钟，规格Φ200-Φ280mm均温时间控制在2-3分钟。
8.如权利要求4所述的低合金高强度钢在线正火工艺，其特征在于：所述的当钢材表面温度降至480-600℃时必须快速步入冷床保温罩内缓冷，钢材表面温度降至290-320℃时出保温罩且快速入坑缓冷。
9.如权利要求4所述的低合金高强度钢在线正火工艺，其特征在于，按照质量百分比，低合金高强度钢的化学成分包含：C 0.08-0.24%、Si 0.10-0.40%、Mn 1.00-1.75%、Cr≤0.30%、Cu≤0.10%、Ni≤0.20%、Mo≤0.10%、V ≤0.25%、Nb≤0.05%、Al 0.008~0.045%、P≤0.020%、S≤0.008%、B≤0.0010%、Ti≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
10.如权利要求9所述的低合金高强度钢在线正火工艺，其特征在于，所述低合金高强度钢的压缩比≥3.18和规格为Φ130-Φ280mm。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1127790A (zh) * 1995-01-25 1996-07-31 包头钢铁公司 钢轨在线余热强化工艺及其装置
CN102345063A (zh) * 2011-07-08 2012-02-08 南阳汉冶特钢有限公司 特厚桥梁用结构钢板Q345qDZ35钢及其生产方法
CN110964894A (zh) * 2019-12-25 2020-04-07 常熟市异型钢管有限公司 一种锚杆用外螺纹钢管的制备工艺
WO2020078007A1 (zh) * 2018-10-17 2020-04-23 南京钢铁股份有限公司 一种高强高韧性非调质圆钢及制备方法
CN114011879A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 山东钢铁股份有限公司 一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度制备方法及其生产装置
WO2022127192A1 (zh) * 2020-12-18 2022-06-23 天津钢铁集团有限公司 一种低合金高强钢q420c钢板及其生产方法
CN114717386A (zh) * 2021-11-15 2022-07-08 爱协林热处理***(北京)有限公司 锻造工件余热正火及二次加热淬回火的自动生产线及工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1127790A (zh) * 1995-01-25 1996-07-31 包头钢铁公司 钢轨在线余热强化工艺及其装置
CN102345063A (zh) * 2011-07-08 2012-02-08 南阳汉冶特钢有限公司 特厚桥梁用结构钢板Q345qDZ35钢及其生产方法
WO2020078007A1 (zh) * 2018-10-17 2020-04-23 南京钢铁股份有限公司 一种高强高韧性非调质圆钢及制备方法
CN110964894A (zh) * 2019-12-25 2020-04-07 常熟市异型钢管有限公司 一种锚杆用外螺纹钢管的制备工艺
WO2022127192A1 (zh) * 2020-12-18 2022-06-23 天津钢铁集团有限公司 一种低合金高强钢q420c钢板及其生产方法
CN114011879A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 山东钢铁股份有限公司 一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度制备方法及其生产装置
CN114717386A (zh) * 2021-11-15 2022-07-08 爱协林热处理***(北京)有限公司 锻造工件余热正火及二次加热淬回火的自动生产线及工艺

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