[发明专利]用于对辊轧件进行热处理的方法以及实现该方法的设备

说明书

本发明涉及到用于对辊轧件进行热处理的方法以及实现该方法的设备。

更精确地说，本发明适用于离开辊轧步骤且在将辊轧产品汇集和／或卷绕成诸如盘、卷、束或捆之类密集结构之前的辊轧产品。

本发明所应用到的辊轧件可以是需要表面硬化处理然后回火的材料，也可以是这样的材料，其中，不想获得这样的表面结构，该表面结构具有硬化处理的特征。并且，按一定的速度对该表面结构进行冷却，所说的速度低于将原始奥氏体结构改变成马氏体结构的速度。

本技术的现状包括与对离开辊轧系的辊轧件进行冷却处理有关的问题，所述冷却处理还具有确保所述产品的表面和内部有最佳质量和结构特征的功能。

在本技术的现状中，我们可以确认所研究的两类材料。

第一类材料是这样的辊轧件，该辊轧件在以奥氏晶体结构离开最后的轧道时要进行表面硬化然后回火，而所说的晶体结构则在表面和次表面层改变为马氏体或至多是贝氏体表面结构。

第二类材料是这样的辊轧件，该辊轧件在离开最后的轧道时一般在冷却床或平面内按不同的标准但在任何情况下都以不获得下述结构为目的进行冷却，所述结构以硬化为特征，并且，就该结构而言，在将辊轧件从辊轧生产线上排放出来之后开始并进行相对稳定结构中的奥氏体结构的改变。

就第一类制品而言，周知可在该产品离开最后的轧道时对该产品进行快速冷却，以便超过预定的冷却速度或临界速度，在该冷却速度或临界速度以上会形成晶体结构，其特征在于较大的硬度和稳定性。

上述使产品表面硬化的快速冷却会获得一表面区域，其中有非常细小的马氏体结构，该结构是硬化过程的代表。通过因快速降温而抑制奥氏体的改变，可以获得上述马氏体结构。

同时，可在辊轧件表面的下面获得贝氏体结构，而在所述产品散热较慢且温度较高的核心中可以获得珠光体结构，该结构具有较小的稳定性但有较大的韧性。

可以调节所说的冷却以便获得不同的处理深度，因此，通过平衡在产品的不同深度处所形成的不同结构的机械性能，可以获得最终产品的稳定性与韧性的最佳平衡。利用上述调节所述处理的机会，就冷却的至少持续时间和强度而言，可以处理具有不同直径和不同化学成份的材料，以便达到对不同类型产品的相同的机械和质量要求。

通过使用如前所述的热处理，可以在无需使用会不可避免地增加所述产品成本的捆扎部件的情况下获得不同国家法律所规定的那样的最小机械特性。而且，在给定了有限的碳含量的情况下，可以保持辊轧件的焊接特性。

所以，为满足必需的质量标准而进行的产品的机械阻尼和韧性之间的折衷基本上取决于所实施的冷却的持续时间和强度参数。

上述参数不仅限定了硬化过程的特定穿透力，而且还在所述核心的热量扩散至表面区域并使辊轧件的整个剖面上的温度均等化时确定形成在辊轧产品上的热度。

非常重要的是知道并限定所说的热度，因为，该热度可测定在所述产品的表面区域内所获得的马氏体结构的回火效率。在上述快速冷却之前的温度均等化步骤的至少一部分期间进行回火。

上述温度均等化步骤结束时，在例如于冷却床上进行的其中产品的所有位置处的温度均开始下降的后续空气冷却步骤中，继续所说的回火，在所述过程的这一阶段，可重新确定所述表面区域的硬度，同时，能显著地增加韧性。

在上述情况下，于冷却床上进行所说的冷却，在任何情况下温度下降的速度都足够高以限制过度回火对所述产品的表面的机械特性的负作用。如果相反立即将所述产品设置成密集结构，例如卷绕成卷或盘，通过对流或辐射进行热交换的表面的减少会使得冷却处理显著地减慢，结果会增加时间。

冷却时间的增加会使硬化处理有较大的效力和影响，从而导致所述材料机械特性的恶化。这种恶化通常是过度且不能令人接受。

为此，在本技术的现状中，辊轧产品总是经历自然空气冷却这一步骤，而且，只有当这种冷却在与使回火结果平衡相适应的时间内结束并且晶体结构稳定时，才收集和排放所说的产品。

这就涉及到要明显且大量地增加所述生产线上的必要空间。

就由不经历硬化过程的产品所构成的第二类材料而言，本技术的现状中周知按不同的程度但在任何情况下都以能排除形成那些一般是由硬化而产生的诸如马氏体或贝氏体之类的结构的方式在最后轧道的下游冷却所说的产品。

在上述情况下，冷却速度小于导致马氏体改变的速度，并且，以不在产品的表面区域与核心区域之间形成明显差别的方式从辊轧件中除去热量。

所以，通常用一般需要较长时间的成核和生长方法来改变稳定晶体结构中的奥氏体。