專利名稱：生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼材的熱處理方法，具體地講，涉及一種生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處
理方法。
背景技術(shù)：
9Ni鋼又被稱為Ni9鋼、9% Ni鋼等，鎳含量為大約8.5% -10.0%，其廣泛應(yīng)用于深冷低溫工程領(lǐng)域，如用于液化天然氣儲罐等大型結(jié)構(gòu)的建造。因此，對9Ni鋼的低溫韌性的要求極為嚴格，以保證金屬結(jié)構(gòu)在超低溫條件下的安全性。對9Ni低溫鋼采用適當?shù)臒崽幚砉に?，可以較大程度地提高其在-196 °C的低溫韌性?，F(xiàn)有9Ni鋼熱處理工藝主要包括正火+正火+回火(NNT)、淬火+回火(QT)、淬火+亞溫淬火+回火(QLT)的離線熱處理工藝。它們都存在工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、效率低等缺點。特別是在QLT工藝中，降低熱軋矯直后的鋼材的溫度進行亞溫處理需要很長的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法包括以下步驟:a)將軋制后的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板以30-50°C /s的冷卻速度冷卻至600°C _700°C，并保溫5_10分鐘；b)以30-50°C /s的冷卻 速度冷卻至室溫；c)加熱以回火至500°C -600°C并保溫5_10分鐘；d)冷卻至室溫。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟a)中，可以將軋制后的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板以30-500C /s的冷卻速度冷卻至650°C _680°C，并保溫5_8分鐘。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟c)中，可以加熱以回火至540-580°C并保溫5_8分鐘。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟d)中，可以通過空冷冷卻至室溫。根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板的厚度可以在40mm以下。優(yōu)選地，用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板的厚度可以為5mm至40mm。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法采用在線熱處理，具有經(jīng)濟、高效和節(jié)能等優(yōu)點。此外，經(jīng)過該方法熱處理后的9Ni鋼具有改善的強度和韌性等優(yōu)點。


通過結(jié)合附圖進行的示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點將變得清楚和更易于理解，其中:圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的9Ni鋼的生產(chǎn)流程示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法的曲線圖。
具體實施例方式下面將參照附圖和示例性實施例來詳細描述根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法。如這里所使用的，在線熱處理指利用鋼板熱軋后的余熱或者利用感應(yīng)加熱裝置來控制鋼材熱軋后的溫度和冷卻速度，使溫度變化更接近離線熱處理的溫度和溫降過程，達到相同或相近的鋼材組織和性能。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的9Ni鋼的生產(chǎn)流程的示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法的曲線圖。首先，制備用于熱處理的鋼板。如圖1所示，通常采用在加熱爐I中進行加熱均勻化處理、經(jīng)粗軋機2和精軋機3進行軋制以及在預(yù)矯直機4處矯直等一系列處理來得到用于后續(xù)熱處理的鋼板。經(jīng)過上述的一系列處理工藝，用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼坯形成為鋼板，得到的鋼板一般在大約870°C _900°C的溫度范圍內(nèi)。接下來，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在線熱處理方法對得到的鋼板進行在線熱處理。下面將詳細地描述該在線熱處理過程。具體地講，如圖1和圖2所示，首先，將來自熱矯直機4的鋼板以30_50°C /s的冷卻速度冷卻至600°C -700°C，并保溫5-10分鐘，S卩，將鋼板快速冷卻至兩相區(qū)保溫。優(yōu)選地，將來自熱矯直機4的鋼板以30-50°C /s的冷卻速度冷卻至650°C -680°C，并保溫5_8分鐘。這里，可以在快速冷卻裝置5中對來自預(yù)矯直機4的鋼板進行快速冷卻。快速冷卻裝置5可以是MULPIC冷卻裝置。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以在輥道上利用鋼板余熱表面返溫對鋼板進行保溫，然而本發(fā)明不限于此，例如，可以在在線加熱裝置7中對鋼板進行加熱保溫。然后，將保溫后的鋼板以3 0_50°C /s的冷卻速度冷卻至室溫。這里，可以在淬火裝置6上進行快速冷卻。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，淬火裝置6可以是超快速冷卻(UFC)裝置，其采用大水量冷卻以形成較厚的冷卻水層，從而保證了鋼板的冷卻強度。然后，加熱鋼板以回火至500°C _600°C并保溫5-10分鐘。優(yōu)選地，回火至5400C -580°C并保溫5-8分鐘。這里，可以在在線加熱裝置7上將鋼板加熱至預(yù)設(shè)溫度并進行保溫，在線加熱裝置7可以是在線感應(yīng)加熱裝置。在線感應(yīng)加熱裝置7可以為常見的中頻或者高頻感應(yīng)加熱裝置，其通過感應(yīng)線圈的電流在鋼板內(nèi)部產(chǎn)生熱量從而加熱鋼板。在回火處理中，鋼板表面溫度提高較快，為使鋼板表面和心部溫度相同、保證組織的均勻性并確保傳熱效率，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例采用5-10分鐘的保溫時間，優(yōu)選地，采用5-8分鐘的保溫時間。如果保溫時間過長，則將浪費資源、增加成本并使生產(chǎn)效率降低。最后，將鋼板冷卻至室溫。這里，可以通過將鋼板置于冷床上來空冷至室溫，然而，本發(fā)明不限于此，例如，可以通過風冷或水冷的方式將鋼板冷卻至室溫。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在線熱處理方法得到的9Ni鋼組織為板條馬氏體和回轉(zhuǎn)奧氏體。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法可以適用于厚度在40mm以下的9Ni鋼的熱處理，更加優(yōu)選地,適用于厚度為5mm至40mm的9Ni鋼的熱處理。然而，本發(fā)明不限于此，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法可以適用于任何厚度的9Ni鋼的熱處理。
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法在熱軋矯直后直接快冷，這可以利用熱軋后鋼板的余熱而不需要加熱奧氏體化，從而節(jié)約了能源、降低了成本。此外，通過熱軋后的鋼板直接淬火減少了現(xiàn)有技術(shù)中回復(fù)加熱引起的動態(tài)再結(jié)晶，由于終軋溫度較高，在隨后的緩慢降溫過程中，位錯可以通過滑移、攀移等方式進行回復(fù)，或者發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象。直接淬火保留了部分位錯、孿晶等微觀結(jié)構(gòu)。因此，保存了軋制過程中能夠引起加工硬化的位錯、孿晶等顯微結(jié)構(gòu)，提高了鋼材淬火后的性能同時減少了在現(xiàn)有技術(shù)中離線淬火加熱引起的氧化現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法在直接快冷后進行兩相區(qū)保溫并淬火，這樣可以充分利用余熱，而且能夠減小直接淬火引起的淬火應(yīng)力，減小淬火變形引起板形變化傾向，使相變更加充分。同時，形成適量的馬氏體積分數(shù)，導(dǎo)致在隨后的回火熱處理中形成的回轉(zhuǎn)奧氏體數(shù)量能夠足以吸收C、Mn、Ni等穩(wěn)定元素，使得回轉(zhuǎn)奧氏體的穩(wěn)定性提高，裂紋尖端鈍化并受阻，改善沖擊韌性，有利于低溫韌性與強度。此外，根據(jù)本發(fā)明·示例性實施例的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法利用在線加熱節(jié)省鋼材的離線搬運時間并縮短生產(chǎn)周期。實施例120mm厚9Ni鋼板的制備。將300mm厚的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼坯在加熱爐I里加熱，然后使其經(jīng)粗軋機2和精軋機3軋制，在形成20_厚鋼板后在熱矯直機4中矯直，矯直后的鋼板溫度為890°C。接下來，在快速冷卻裝置5中以40°C /s的冷卻速度在線冷卻至680°C，并在該溫度下保溫5分鐘以均勻化。然后，通過淬火裝置6以50°C /s的冷卻速度將鋼板冷卻至室溫。通過在線加熱裝置7將鋼板加熱至580°C并保溫5分鐘。最后在冷床上空冷至室溫，從而得到9Ni鋼板。得到的20mm厚的9Ni鋼板的抗拉強度為740MPa，屈服強度為640MPa，延伸率為25%，-196°C的沖擊功達到260J。實施例230mm厚9Ni鋼板的制備。將300mm厚的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼坯在加熱爐I里加熱，然后使其經(jīng)粗軋機2和精軋機3軋制，在形成30_厚鋼板后在熱矯直機4中矯直，矯直后的鋼板溫度為880°C。接下來，在快速冷卻裝置5中以40°C /s的冷卻速度在線冷卻至670°C，并在該溫度下保溫6分鐘以均勻化。然后，通過淬火裝置6以45°C /s的冷卻速度將鋼板冷卻至室溫。通過在線加熱裝置7將鋼板加熱至550°C并保溫5分鐘。最后在冷床上空冷至室溫，從而得到9Ni鋼板。得到的30mm厚的9Ni鋼板的抗拉強度為720MPa，屈服強度為630MPa，延伸率為24%，-196°C的沖擊功達到240J。實施例340mm厚9Ni鋼板的制備。將300mm厚的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼坯在加熱爐I里加熱，然后使其經(jīng)粗軋機2和精軋機3軋制，在形成40_厚鋼板后在熱矯直機4中矯直，矯直后的鋼板溫度為890°C。接下來，在快速冷卻裝置5中以35°C /s的冷卻速度在線冷卻至680°C，并在該溫度下保溫5分鐘以均勻化。然后，通過淬火裝置6以40°C/s的冷卻速度將鋼板冷卻至室溫。通過在線加熱裝置7將鋼板加熱至545°C并保溫7分鐘。最后在冷床上空冷至室溫，從而得到9Ni鋼板。得到的40mm厚的9Ni鋼板的抗拉強度為715MPa，屈服強度為620MPa，延伸率為23%，-196°C的沖擊功達到220J。通過上述實施例的描述可以看出，根據(jù)本發(fā)明實施例的9Ni鋼板在線熱處理方法生產(chǎn)的9Ni鋼板具有優(yōu)異的抗拉強度、屈服 強度、延伸率以及_196°C的沖擊功。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: a)將軋制后的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板以30-50°C/s的冷卻速度冷卻至600°C -700°C,并保溫5-10分鐘； b)以30-50°C/s的冷卻速度冷卻至室溫； c)加熱以回火至500°C_600°C并保溫5-10分鐘； d)冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法，其特征在于，在步驟a)中，將軋制后的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板以30-50°C /s的冷卻速度冷卻至650°C _680°C，并保溫5-8分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法，其特征在于，在步驟c)中，力口熱以回火至540-580°C并保溫5-8分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法，其特征在于，在步驟d)中，通過空冷冷卻至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法，其特征在于，用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板的厚度在40mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法，其特征在于，用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板的厚度為5mm至40mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法。該在線熱處理方法包括以下步驟a)將軋制后的用于生產(chǎn)9Ni鋼的鋼板以30-50℃/s的冷卻速度冷卻至600℃-700℃，并保溫5-10分鐘；b)以30-50℃/s的冷卻速度冷卻至室溫；c)加熱以回火至500℃-600℃并保溫5-10分鐘；d)冷卻至室溫。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)9Ni鋼的在線熱處理方法采用在線熱處理，具有經(jīng)濟、高效和節(jié)能等優(yōu)點。此外，經(jīng)過該方法熱處理后的9Ni鋼具有改善的強度和韌性等優(yōu)點。
文檔編號C21D8/02GK103088198SQ201310006170
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者許榮昌, 李文錢, 劉成寶, 朱京軍, 魏軍廣, 馮文義, 張長宏, 吳德發(fā) 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司