[发明专利]一种适合不同厚度高强韧钢板的直接淬火工艺

说明书

技术领域

本发明属于钢铁生产工艺领域，特别涉及钢板的在线直接淬火技术。

背景技术

在控制轧制和控制冷却的后续热处理过程，国内外高强钢普遍采用再加热淬火+回火(即调质处理)方式生产，这种生产工艺不仅增加了设备投资，而且工序繁多，钢材成本增加，极大地制约了经济效益的提高。国内也有采用非调质处理工艺生产高强度钢板的报道，如2006年的中国专利申请(申请号为200610051936.2)公开了“1100Mpa级非调质高强钢及其生产方法”，此发明的不足在于热轧后还需要进行大压下量的冷轧工艺，工艺流程复杂，投资大。又如2008年的中国专利申请(申请号为200810013604.4)公布了“一种高强韧厚钢板的在线淬火生产工艺方法”，此发明采用水幕冷却方式，只适合成品厚度为20～50mm的厚钢板，对于较薄规格的钢板难以解决因为冷却不均匀带来的板形平直度问题，且对钢板的成分要求苛刻，难以在合金钢生产领域普遍推广。

直接淬火(又名在线淬火或在线直接淬火)是指钢在热轧终止处于奥氏体组织时，通过急冷处理使轧件组织产生相变马氏体和贝氏体，细化晶粒，起到改善材质韧性的作用。相对再加热淬火工艺，直接淬火工艺省略再加热奥氏体化过程，节约能源并简化了工艺。直接淬火后，钢板的淬硬性比传统再加热淬火工艺条件下增大了1.4～1.5倍。生产实践证明，轧制后直接淬火与传统的再加热淬火相比，能大大提高低碳钢和低合金钢的强度，同时由于减少合金元素含量而降低了碳当量，改善了焊接性能，同时可提高钢的强韧配比。德国Dillinger厂已经成功地把厚板轧机后面的加速冷却线改造成可以进行直接淬火，但不足之处在于生产产品也仅限于厚规格板材，适用范围较窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以广泛适合生产薄规格和厚规格高强度钢板的在线直接淬火工艺方法，采用高密度层流冷却方式，解决传统再加热淬火+回火的调质工艺生产高强钢带来投资大、成本高的技术瓶颈，具有节约能源、缩短工艺流程、提高生产效率的显著功效，适宜钢铁工业普及生产。

为达到上述目的，本发明设计了在线淬火工艺生产高强度钢板。在线淬火工艺采用的成分设计是：利用多元低合金元素Cr、Mo、Cu、Ni并添加部分微合金元素Nb、V、Ti、B等合金化，配合后期的控制轧制，充分利用轧制后钢板的余热，利用高密度层流冷却方式，实现钢板＞25℃/s的快速冷却，使钢板在线淬火，节省了同类钢板下再加热淬火的工序，提高了生产效率，节约了能源和投资成本。

本发明的技术方案是：将钢坯加热至1150℃-1280℃；分奥氏体再结晶区和未再结晶区两阶段轧制成钢板，终轧温度为800℃-880℃；采用高密度层流冷却进行钢板在线淬火，层流冷却由上层流集管和下喷射集管组成的冷却区构成，冷却区包括强冷段、粗冷段和精冷段三部分，粗冷段和精冷段上、下部集管水流量比固定为1∶1.5，强冷段的上、下部集管水流量可在范围1∶3.0-1∶1.5自由调节。薄规格厚度在1-小于15mm的钢板冷却时，开启粗冷段和精冷段集管水量进行冷却，强冷段集管保持关闭；厚规格厚度在15-50mm钢板冷却时，开启强冷段、粗冷段和精冷段集管水量进行冷却，不同厚度钢板在通过冷却区平均冷却速度为25℃/s-45℃/s，冷却终止温度降至450℃以下，从而实现在线直接淬火；对淬火后的钢板在200℃-650℃温度区间回火以消除钢板残余应力和组织均匀性，并充分利用析出强化作用改善钢板综合力学性能。

前述方法中，所述钢板在线淬火的同时，通过安装在集管两侧的侧喷装置清扫钢板表面热水，利用气吹扫装置限定冷却区。

前述方法中，所述钢坯成分按重量百分比为：C：0.04-0.50％Si：0.15-2.00％，Mn：0.50-2.00％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Nb：≤0.10％％V：≤0.07％，Ti：≤0.040％，Ni：≤0.40％％，Mo：≤0.40％，Cu：≤1.20％，Cr：≤1.50％，B：0.0005-0.0030％中的两种或两种以上，其余为Fe及不可避免的杂质。

前述方法中，所述钢板的厚度为1mm-50mm。

高密度管层流冷却方式主要优点包括：

(1)冷却集管不像水幕冷却那样冲击区比较集中，因此不易发生钢板表面过度冷却，使钢板厚度方向冷却比较均匀，这一优点对厚板是很重要的。

(2)比较容易地改善板宽方向上冷却地均匀性。

(3)设备制造工艺简单，维护方便，对水质的要求低于水幕装置，水流稳定性好。