專利名稱：一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法，具體講是一種低合金高強度耐磨鋼板匪360的熱處理方法。
背景技術(shù)：
高強度耐磨鋼板屬于低合金高強度鋼，具有高強度(或高硬度)、高耐磨性、良好塑韌性及可焊接等特點。在不同磨損條件下，材料的耐磨性主要決定于硬度，耐磨性能隨著材料表面硬度的增加而提高。匪360是指表面布氏硬度HB為360級別的高強度耐磨鋼，產(chǎn)品的屈服強度RpO. 2彡lOOOMPa、抗拉強度Rm彡1150MPa、延伸率A彡10%，基體強化主要通過“淬火+低溫回火”熱處理后的馬氏體組織強化及沉淀強化來實現(xiàn)，是目前中厚板產(chǎn)品中強度等級較高的一類產(chǎn)品。該類產(chǎn)品主要用于制造推土機或裝載機的鏟刀、自動裝卸礦用車的廂體及煤礦機械刮板運輸機的槽底等。近年來隨著國家安全生產(chǎn)投入的不斷加大，對高強度(或高硬度)耐磨鋼板需求持續(xù)增加。國內(nèi)煤炭采運、工程機械等行業(yè)出于設(shè)備加工精度及安全等方面的考慮，對高強度耐磨鋼板的板形質(zhì)量要求極高，不平度要求< 6mm/m。耐磨鋼熱處理通常采用“常規(guī)淬火+低溫回火”工藝，淬火過程的奧氏體化溫度一般為臨界點Ac3+30°C 50°C，溫度范圍在910 950°C，這樣可獲得均勻細小的馬氏體組織，有利于改善成品的塑、韌性能。采用上述淬火工藝，淬后組織以馬氏體為主，其體積百分比約占總量的98% (剩余約2%為殘余奧氏體)。奧氏體組織與馬氏體組織比容相差較大， 淬火過程奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體體積發(fā)生膨脹，如果淬火過程中淬火機的冷卻功能未能對鋼板實現(xiàn)均勻冷卻，鋼板局部的應(yīng)力差異，將使鋼板板形發(fā)生畸變。耐磨鋼板淬火后的低溫回火溫度一般小于380°C，回火過程僅析出少量與馬氏體母相保持共格關(guān)系的ε碳化物，消除鋼板部分內(nèi)應(yīng)力，對鋼板板形改善不會起到明顯效果。另高強度耐磨鋼板熱處理后的強度較高，對于不平度> 6mm/m、板形質(zhì)量達不到要求的鋼板，目前情況下無法通過其它方法， 如矯直機的矯直等使鋼板保持平直。因此采用“常規(guī)淬火+低溫回火”工藝，針對板形問題， 關(guān)鍵是解決淬火機淬火過程冷卻水的均勻冷卻問題，其核心是淬火機必須配備有完善的碳鋼淬火高平直度數(shù)學(xué)控制模型，以精確控制熱處理后板形及性能結(jié)果。德國LOI熱工工程有限公司在淬火機設(shè)計、制造及數(shù)學(xué)模型(專家解決方案)的開發(fā)方面代表當(dāng)今世界的最高水平。近年來國內(nèi)外各中厚板廠圍繞耐磨板生產(chǎn)，其新上馬的熱處理配套設(shè)施基本均采用了德國LOI設(shè)計制造、具有完善數(shù)學(xué)控制模型，均勻冷卻能力極高的輥壓式淬火機，生產(chǎn)的鋼板不平度范圍為3-6mm/m。德國LOI設(shè)計制造的輥壓式淬火機軟硬件設(shè)施配套完善， 對不同鋼的淬火熱處理均有相應(yīng)的專家解決方案(數(shù)學(xué)控制模型)，確保熱處理后鋼板板形的高平直度要求，淬火機軟件配套自動化程度高，但價格非常昂高。由于淬火工藝涉及溫降、形變、組織轉(zhuǎn)變等過程，具有多場耦合、非線性、關(guān)系復(fù)雜等特點。淬火數(shù)學(xué)模型的建立存在①建模復(fù)雜、適應(yīng)性不強；②相關(guān)參數(shù)測量困難；③模型邊界條件難以精確確定；④模型求解困難等諸多技術(shù)難題，熱處理工藝過程的自動化控制系統(tǒng)開發(fā)難度很大。因此，對于國內(nèi)很多傳統(tǒng)的中厚板廠，其淬火機控制系統(tǒng)往往缺少高強度碳鋼鋼板淬火高平直度數(shù)學(xué)控制模型，鋼板淬火過程淬火機冷卻水未能實現(xiàn)均勻冷卻，鋼板局部存在較大的應(yīng)力差異， 導(dǎo)致淬火后鋼板不平度一般為13-25mm/m，與用戶要求的不平度< 6mm/m有較大差距。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有高強度耐磨鋼板熱處理方法的上述不足，本發(fā)明提供一種高強度耐磨鋼板熱處理方法，它用輥底式常化爐結(jié)合普通輥式淬火機進行淬火與低溫回火熱處理， 熱處理后鋼板的不平度達到3-6mm/aii。本發(fā)明一種高強度耐磨鋼板匪360的熱處理方法。該耐磨鋼的化學(xué)成分(按質(zhì)量百分數(shù)計)為0. 16 彡 C 彡 0. 20 ；0. 20 ^ Si ^ 0. 70 ； 1. 00 彡 Mn 彡 2. 00 ；0 ^ Cr ^ 0. 80 ； 0 彡 Mo 彡 0. 35 ;0 彡 Al 彡 0. 1 ；0. 001 ^ B ^ 0. 004 ；且至少含有Nb、V、Ti中一種元素并滿足Nb+V+Ti ^ 0. 3，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。在既有生產(chǎn)設(shè)備條件下，采用“常規(guī)淬火+低溫回火”熱處理工藝生產(chǎn)匪360耐磨鋼板，板形質(zhì)量無法滿足煤炭采運、工程機械等行業(yè)的要求，采用本發(fā)明的NM360新型熱處理工藝，可有效改善匪360板形，實現(xiàn)良好的板形控制。本高強度耐磨鋼板的熱處理方法包括下述依次的步驟I原始板形控制熱軋鋼板是采用熱軋工藝控制并結(jié)合矯直機5-7道次矯直，保證熱處理前鋼板的原始板形不平度達到2-4mm/aii。II表面處理熱處理前，采用拋丸機對鋼板上下表面進行拋丸處理，消除氧化鐵皮對淬火冷卻能力的影響。III 淬火鋼板在輥底式?；癄t中隨爐加熱到臨界點Ac3-10°C 50°C，溫度范圍為820°C 860°C，然后按鋼板厚度規(guī)格1. 5-2. Omin/mm進行保溫，隨后鋼板以0. 10-0. 50m/s速度(為保證鋼板淬透，鋼板厚度增加，運行速度降低)出爐進入淬火機，淬火至室溫。淬火冷卻方式為水冷。淬火后鋼板基體組織以馬氏體為主，伴有少量的殘余奧氏體及細鐵素體軟相組織，畸變能較小，鋼板淬火板形良好。IV 回火將淬火后鋼板在輥底式?；癄t中進行低溫回火?；鼗饻囟?50°C 380°C，保溫時間按厚度規(guī)格anin/mm進行控制。低溫回火熱處理有助于消除淬火鋼板部分內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，提高塑韌性，獲得良好的綜合力學(xué)性能。本高強度耐磨鋼板熱處理方法，避免了高強度耐磨鋼板通常采用“常規(guī)淬火+低溫回火”熱處理方法對淬火機碳鋼淬火高平直度數(shù)學(xué)控制模型依賴性強、熱處理板形控制難度大的不足。現(xiàn)有的熱處理設(shè)備無法通過采用通常的“常規(guī)淬火+低溫回火”熱處理工藝實現(xiàn)良好的淬火板形控制。本高強度耐磨鋼板的熱處理方法因淬火過程中在鋼中獲得少量、體積百分比為3-5%鐵素體軟相+殘余奧氏體(約組織，對淬火過程因不均勻冷卻引起的局部應(yīng)力差異從而導(dǎo)致鋼板板形畸變起到了緩沖作用，有效地控制了板形，熱處理后鋼板不平度達到3-6mm/2m，板形控制達到了較好水平，產(chǎn)品耐磨性能及其它力學(xué)和工藝性能均滿足實際工況的使用要求。在淬火機缺少高強度碳鋼鋼板淬火高平直度數(shù)學(xué)控制模型，淬火過程冷卻水無法實現(xiàn)均勻冷卻的條件下，結(jié)合輥底式?；癄t熱處理設(shè)備，實現(xiàn)高平直度要求、高強度耐磨鋼板NM360的熱處理。
具體實施例方式下面結(jié)合實例詳細說明本高強度耐磨鋼板的熱處理方法的具體實施方式
，但本一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法的具體實施方式
不局限于下述的實施例。實施例經(jīng)中厚板軋機熱軋成規(guī)格為15 X 2500 X 8000mm匪360鋼板，經(jīng)矯直機5道次矯直保證熱處理前的原始板形，拋丸機清理鋼板表面氧化鐵皮后，采用輥底式?；癄t和普通輥式淬火機熱處理設(shè)施，淬火機型號為3000mm中厚板輥式淬火機，進行淬火和低溫回火熱處理。本實施例為下述依次的步驟I原始板形控制熱軋鋼板是采用熱軋工藝控制并結(jié)合矯直機5道次矯直，使原始板形不平度達 3mm/2m0II鋼板表面處理熱處理前，采用拋丸機對鋼板上下表面進行拋丸處理，去除鋼板表面殘留氧化鐵皮。III 淬火鋼板在輥底式常化爐中，隨爐加熱到830士 10°C，保溫0.證后，以0. 30m/s速度進入淬火機，水淬到室溫。獲得馬氏體組織、少量殘余奧氏體及鐵素體，淬火變形小，板形平直。IV 回火將淬火后鋼板在輥底式?；癄t內(nèi)再加熱至350°C，保溫0. 75h后空冷，消除鋼板部分內(nèi)應(yīng)力、降低脆性、提高成品綜合力學(xué)性能。本經(jīng)本實施例熱處理后的鋼板，板形不平度6mm/aii。本申請文件所述的普通淬火機是指性能與實施例中型號為“3000mm中厚板輥式淬火機”相同或相近的淬火機。普通淬火機與目前國內(nèi)外中厚板廠新采用的輥式淬火機的主要區(qū)別在于，普通淬火機未設(shè)置碳鋼鋼板淬火高平直度板形控制數(shù)學(xué)控制模型。淬火數(shù)學(xué)控制模型是利用有限元數(shù)值模擬，對高溫鋼板淬火過程高強度冷卻換熱進行縝密的數(shù)值模擬計算，針對輥式淬火機不同淬火冷卻方式，構(gòu)建了以射流沖擊換熱為主的水冷模型、汽霧兩相流耦合換熱模型、強風(fēng)冷卻換熱模型及空冷模型、綜合換熱系數(shù)計算模型及淬透層深度預(yù)測模型等系統(tǒng)完整的淬火冷卻數(shù)學(xué)模型。在實際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)淬火鋼種的成分及規(guī)格，通過設(shè)定合理的淬火工藝參數(shù)如水量、水比、鋼板運行速度、輥縫值等，以獲得板形良好、性能合格的淬火板材。
權(quán)利要求
1. 一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法，它是匪360耐磨鋼板的熱處理方法，它包括下述依次的步驟 I原始板形控制熱軋鋼板是采用熱軋工藝控制并結(jié)合矯直機5-7道次矯直，使熱處理前鋼板的原始板形不平度達到2-4mm/aii ； II表面處理熱處理前，采用拋丸機對鋼板上下表面進行拋丸處理，消除氧化鐵皮對淬火冷卻能力的影響； III淬火鋼板在輥底式常化爐中隨爐加熱到臨界點Ac3-10°C 50°C，溫度范圍為820°C 860°C，然后按鋼板厚度規(guī)格1. 5-2. Omin/mm進行保溫，隨后鋼板以0. 10-0. 50m/s速度出爐進入淬火機，淬火至室溫，淬火冷卻方式為水冷； IV回火將淬火后鋼板在輥底式?；癄t中進行低溫回火處理，回火溫度350°C 380°C，保溫時間按厚度規(guī)格anin/mm進行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法，它包括下述依次的步驟I原始板形控制 熱軋鋼板用熱軋工藝并結(jié)合矯直機5-7道次矯直，使鋼板的板形不平度達2-4mm/2m；II表面處理 采用拋丸機對鋼板上下表面進行拋丸處理；III淬火 鋼板在輥底式?；癄t中隨爐加熱到臨界點Ac3-10℃～50℃，按鋼板厚度規(guī)格1.5-2.0min/mm進行保溫，隨后鋼板以0.10-0.50m/s速度出爐進入淬火機，淬火至室溫；IV回火 將鋼板在輥底式常化爐中進行低溫回火處理，回火溫度350℃～380℃，保溫時間按厚度規(guī)格3min/mm進行控制。本高強度耐磨鋼板的熱處理方法采用輥底式?；癄t和普通淬火機設(shè)備，成品的不平度達到3-6mm/2m。
文檔編號C21D8/02GK102268520SQ20111022031
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者張宇斌, 曹永錄, 李俊生, 秦潔, 辛建卿 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司