[发明专利]提高正火钢板综合力学性能的方法及其冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及提高钢板综合力学性能的方法，具体地指一种提高正火钢板综合力学性能的方法及其冷却系统。

背景技术

正火工艺是将钢加热到Ac3（或Acm）点以上30～50℃，保温一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺。由于空冷的冷却速度较慢，晶粒在空冷的过程中还会聚集长大，导致钢板强度降低，所以采用正火后空冷的方法，得到的钢板性能将不能满足实际生产的需要。如果选择比空冷较快的冷却速度进行冷却，获得更加细化的组织，钢板的综合力学性能将会进一步提高。因此在正火后选择一种合适的冷却工艺对于改善钢板的组织和综合力学性能具有十分重要的意义。

目前，解决正火后钢板强度偏低的方法主要有：

（1）淬火机cooling模式的开发

现有淬火机是设置在正火炉之后用于冷却钢板的水冷设备。使用该设备时，通过关闭淬火机部分水冷段，并精确设置其它水冷段的水流量、及钢板上下表面水比，辊道运行速度等参数，使淬火机水冷强度适宜，以实现钢板正火后的加速冷却，达到控制钢板内部组织的转变，提高强度的目的。

（2）气雾冷却和层流冷却结合或者气雾冷却和喷射冷却结合

在正火炉后安装一套冷却装置，冷却形式为气雾冷却和层流冷却结合或者气雾冷却和喷射冷却结合。层流冷却和喷射冷却为水冷，其水压力为0.1～0.5MPa；气雾冷却为水气混合冷却，其水压为0.1～0.6MPa，气雾冷却气压为0.15～0.8MPa。通过这种方式来实现正火后钢板的加速冷却，细化晶粒，提高钢板的综合力学性能。

以上两种方法是目前解决正火后钢板空冷强度偏低的主要方法，都是通过正火后控制冷却的方式来改善钢板的内部组织，达到提高钢板强度的目的。但是以上两种方法在实施的过程中存在着一些问题：

对于方法（1）由于是采用淬火机来实现加速冷却，因此正火后钢板必需先经过抛丸才能进炉，淬火炉一般为无氧化炉，辐射管加热，热效率低，且淬火炉设备维护成本高。生产时，用于淬火的高低压水系统必须保持正常运行，其生产成本高。

对于方法（2），对冷却装置中涉及的喷嘴的设计、冷却方式的搭配要求较高。水气配比稳定才能确保冷却均匀，冷却范围窄，对正火后钢板的表面质量要求较高，如果钢板在炉内产生了氧化铁皮，采用这种方法冷却时容易使钢板冷却不均匀，而且氧化铁皮容易粘接在钢板表面。

同时，以上两种方法只考虑了钢板出炉后加速冷却的工艺，并未考虑加热对钢板性能的影响，存在一定的局限性。

综上所述，正火后加速冷却的方式已成为了一种提高正火钢板强度的主要手段，但目前的技术还存在着一些局限性。因此，开发新的技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服通过热机械轧制方法生产钢板，正火后强度常低于标准下限的缺陷，提供一种通过控制钢板的加热、保温、冷却过程以提高正火钢板综合力学性能的方法及其冷却系统。

为实现上述目的，本发明所设计的提高正火钢板综合力学性能的方法，包括以下步骤：

（1）采用正火炉处理钢板时，将钢板以V1的速度通过加热区、对钢板进行加热，然后以V2的速度通过保温区、对钢板进行保温；

（2）保温结束后，利用水压为0.2～0.8MPa的水雾对钢板进行冷却，冷却速度为10～30℃/s，钢板的终冷温度为500～750℃；

其中，V1=（加热区长度－钢板长度－炉内钢板间距）/加热区运行时间；

所述加热区运行时间的确定方法为：根据钢板板厚计算钢板达到正火加热的目标温度所需的加热时间，公式为1.3~1.6min/mm×钢板厚度，该加热时间即为加热区运行时间；需要说明的是，不同钢板种类其正火加热的目标温度不同，目标温度的确定为现有技术，可以根据常用经验公式推导或实验得出，然后结合正火炉的加热功率和实际情况，从上述公式中1.3~1.6min/mm选择合适的系数。

V2=保温区长度/保温区运行时间，所述保温区运行时间为10～20分钟。

优选地，所述步骤2）还包括，水雾冷却前，利用压缩气体吹扫钢板表面，以去除其表面附着的氧化铁皮，在水雾冷却后，利用压缩气体吹扫钢板表面，以去除残留其表面的冷却水。

所述步骤2）中的冷却速度优选为15～25℃/s，钢板的终冷温度优选为600～700℃。

所述步骤2）中的水雾的水压优选为0.4～0.6MPa。