《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》是南京鋼鐵股份有限公司於2008年9月11日申請的專利，該專利的申請號為2008101960402，公布號為CN101353717，公布日為2009年1月28日，發明人是黃一新、祝瑞榮、龔雲芳、王道遠、郭懷兵、霍松波。
《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》涉及一種高強度調質鋼的生產工藝，具體的說是爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，包括以下工序：（1）鋼坯加熱：預熱段溫度≤600℃，加熱段溫度1220～1180℃；（2）高壓水初除鱗：水壓≥18兆帕；（3）控制軋制：第一階段控軋時，單道次壓下率≥10％～15％，總壓下率≥50％，第二階段控軋時，在再結晶溫度以下進行軋鋼，壓下率控制在40～70％；（4）用HACC進行線上淬火；（5）離線回火：回火溫度550～670℃，保溫時間2～6分鐘/毫米。
2011年，《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝
- 公布號：CN101353717
- 公布日：2009年1月28日
- 申請號：2008101960402
- 申請日：2008年9月11日
- 申請人：南京鋼鐵股份有限公司
- 地址：江蘇省南京市六合區卸甲甸
- 發明人：黃一新、祝瑞榮、龔雲芳、王道遠、郭懷兵、霍松波
- 分類號：C21D1/18（2006.01）、B21B37/00（2006.01）、B21B37/76（2006.01）
- 代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：姚姣陽
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
高強度調質鋼板按用途分：高強度壓力容器用調質鋼板（石油戰略儲備罐）、高強度工程機械用鋼、高強度船體結構用鋼，同時鐵路列車原油運輸槽罐及水電站壓力鋼管的需求也很大，2008年9月前大量高強度調質鋼板仍需從中國國外進口。
2008年9月前高強度調質鋼的生產工藝大多採用“中板軋機熱軋+離線淬火+離線回火”的工藝進行生產。如中國國內90年代初，武漢鋼鐵公司首先採用“離線淬火+回火”工藝生產高強度調質鋼板，填補了中國國內空白，部分高強度調質鋼可替代進口，但是生產成本高。舞陽鋼鐵有限責任公司、寶鋼股份和鞍山鋼鐵股份有限公司在高強度非調質鋼板的生產中用“普通中板軋機軋制+離線淬火+回火”進行生產。加拿大和美國在爐卷軋機上採用“普通中板軋機軋制+離線淬火+回火”生產高強度調質鋼板。
“中板軋機熱軋+離線淬火+離線回火”的工藝具體如下：熱軋：將鋼坯加熱到1200℃，控制軋製成鋼板，終軋溫度控制在800～900℃，鋼板通過加速冷卻裝置（ACC）採用弱噴水冷卻到700～800℃以保證鋼板平直度，通過高剛度熱矯機矯平，在冷床上空冷到250℃左右切成定尺鋼板，鋼板噴印標識，鋼板下線冷卻到100℃以下探傷（這個過程對30毫米左右厚的鋼板在冬天需要3天，夏天需要4～6天），這時的鋼板叫熱軋態鋼板，對高強度調質鋼板只是一個“中間產品”，鋼板的金相組織是“鐵素體α+珠光體P”。
離線淬火：把探傷合格的熱軋態鋼板運到熱處理淬火車間，逐快噴丸處理，入爐，通過輥底爐把鋼板逐塊加熱到奧氏體狀態，如：其中升溫速率1.5分鐘/毫米將鋼板加熱到930℃；保溫一定時間，讓鋼板的金相組織完全奧氏體化；再出爐用（輥壓式）淬火機噴水淬火到50～200℃，把鋼的組織轉變成貝氏體+馬氏體，噴印標識，這時的鋼板還是中間產品，鋼板的金相組織是“馬氏體M”、或者是“馬氏體M+貝氏體B”、或者是“馬氏體M+貝氏體B+殘餘奧氏體γ”。
離線回火：把淬火後的鋼板送到熱處理回火車間，入爐，通過輥底爐把鋼板逐塊加熱到500～700℃，如：其中升溫速率2.5分鐘/毫米將鋼板加熱到930℃；保溫一定時間，讓鋼板的馬氏體組織進行轉變，得到高強度、高韌性的調質鋼板，這時鋼板的金相組織是“回火馬氏體M’+鐵素體α”或者是“回火馬氏體+貝氏體+鐵素體α”或者是“貝氏體+鐵素體α”；噴印標識，性能合格後交貨。
這種工藝的缺點是：每塊鋼板加熱需要3小時左右，產量很低；淬火時鋼板運行速度為6～12米/分種，生產工序周期長；熱處理爐淬火機組投資在3億元，每噸鋼板增加生產成本800～1200元，生產成本高。
發明內容
專利目的
《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》的目的在於提出一種生產周期短，生產效率高，生產成本低的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝。
技術方案
《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》包括以下工序：
（1）鋼坯加熱：預熱段溫度≤600℃，加熱段溫度1180～1220℃，均熱段溫度1180～1210℃，總加熱時間8～12分鐘/厘米，其中均熱段保溫時間30分鐘，便於鋼坯在加熱到奧氏體區組織均勻化，同時防止鋼坯表面過氧化，出鋼溫度1200±10℃；
（2）高壓水初除鱗：水壓≥18兆帕，保證清除熱坯表面在加熱過程中產生的一次氧化鐵皮；
（3）控制軋制：第一階段控軋時，單道次壓下率10％～15％，總壓下率≥50％，儘可能破碎連鑄坯柱狀晶粒，實現再結晶，從而細化晶粒，保證粗軋後的晶粒大小均勻，第二階段控軋時，在再結晶溫度以下進行軋鋼，保證將鋼坯的內在晶粒軋扁，並不再長大，壓下率控制在40～70％；
（4）用HACC（高級線上加速冷卻裝置）進行線上淬火：HACC布置在輸出管道上的柱狀層流冷卻裝置採用U形上集管和直管下集管，分為快冷區、精調冷卻區和微調冷卻區，採用強冷連續開水和強冷間隔開水兩種冷卻策略，最小冷卻速率為15℃/秒，軋制速度為1.1～1.45米/秒，冷卻後採用溫矯和冷矯保證離線回火熱處理前的鋼板不平度達到8～10毫米/全板寬；
（5）離線回火：回火溫度550～670℃，保溫時間2～6分鐘/毫米。
該發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：
前述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其中所述工序（1）中，鋼坯預熱前，鋼坯冷裝或者≤400℃溫裝。
前述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其中所述工序（3）中，第一階段控軋中，用高壓水實現道次間除鱗，清除軋制過程中在高溫階段產生的二次氧化鐵皮。
前述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其中所述工序（3）中，第一階段控軋後，鋼坯在輥道上空冷、或者先機後水冷再把鋼坯送到機前空冷，冷卻到再結晶溫度980℃以下。
前述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其中所述工序（4）中，HACC共設有32個區，快冷區為1-10區，精調區為11-20區，微調區為21-32區，冷卻各區的水量配置見下表：
冷卻區 | 單組總量流量 立方米/時 | 上集管流量 立方米/時 | 下集管流量立方米/時 | 分區總量流量 立方米/時 | ||
第1組 | 第2組 | 分量 | ||||
1to10 | 960 | 192 | 288 | 288 | 576 | 9600 |
11to20 | 480 | 192 | 288 | 4800 | ||
21to26 | 312 | 124.8 | 187.2 | 1872 | ||
27to32 | 210 | 84 | 126 | 1260 | ||
前述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其中所述工序（4）中，開水水比（下集管開水量與上集管開水量的比值）為：12毫米～15毫米鋼板開水水比為1.5～2.2，16毫米～20毫米鋼板開水水比為1.8～2.5，21毫米～27毫米鋼板開水水比為1.9～2.8，28毫米～35毫米鋼板開水水比為2.0～3.2。
改善效果
《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》的爐卷軋機線上淬火與自回火生產高強度調質鋼的工藝鋼板母板長度可以達到25米左右，淬火時鋼板運行速度為1.0～2.5米/秒，生產效率提高几十倍，成本下降，既減少了再加熱的能源消耗，又減少了離線淬火水資源的消耗，減少淬火機組投資。利用該發明的工藝生產高強度調質鋼，產品流程短，成本低，產品附加值高，可以滿足調質鋼“線上淬火”的生產技術要求。該發明的工藝生產高強度調質鋼板，節省能源，環境友好，生產周期縮短2/3，淬火生產能力提高10倍、節省熱處理爐的生產時間使回火生產能力提高一倍，板形控制精度提高到6毫米/米，可節省3億元調質線投資。
權利要求
1.《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》其特徵在於：包括以下工序：
（1）鋼坯加熱：預熱段溫度≤600℃，加熱段溫度1180～1220℃，均熱段溫度1180～1210℃，總加熱時間8～12分鐘/厘米，其中均熱段保溫時間30分鐘，出鋼溫度1200±10℃；
（2）高壓水初除鱗：水壓≥18兆帕；
（3）控制軋制：第一階段控軋時，單道次壓下率10％～15％，總壓下率≥50％，第二階段控軋時，在再結晶溫度以下進行軋鋼，壓下率控制在40～70％；
（4）用HACC進行線上淬火：HACC布置在輸出管道上的柱狀層流冷卻裝置採用U形上集管和直管下集管，分為快冷區、精調冷卻區和微調冷卻區，採用強冷連續開水和強冷間隔開水兩種冷卻策略，最小冷卻速率為15℃/秒，軋制速度為1.1～1.45米/秒，冷卻後採用溫矯和冷矯保證離線回火熱處理前的鋼板不平度達到8～10毫米/全板寬；
（5）離線回火：回火溫度550～670℃，保溫時間2～6分鐘/毫米。
2.如權利要求1所述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其特徵在於：所述工序（1）中，鋼坯預熱前，鋼坯冷裝或者≤400℃溫裝。
3.如權利要求1所述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其特徵在於：所述工序（3）中，第一階段控軋中，用高壓水實現道次間除鱗，清除軋制過程中在高溫階段產生的二次氧化鐵皮。
4.如權利要求1所述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其特徵在於：所述工序（3）中，第一階段控軋後，鋼坯在輥道上空冷、或者先機後水冷再把鋼坯送到機前空冷，冷卻到再結晶溫度980℃以下。
5.如權利要求1所述的爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝，其特徵在於：所述工序（4）中，開水水比為：12毫米～15毫米鋼板開水水比為1.5～2.2，16毫米～20毫米鋼板開水水比為1.8～2.5，21毫米～27毫米鋼板開水水比為1.9～2.8，28毫米～35毫米鋼板開水水比為2.0～3.2。
實施方式
實施例一
《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》包括以下工序：
（1）鋼坯加熱：鋼坯冷裝，預熱段溫度600℃，加熱段溫度1180℃，均熱段溫度1210℃，總加熱時間8分鐘/厘米，其中均熱段保溫時間30分鐘，便於鋼坯在加熱到奧氏體區組織均勻化，同時防止鋼坯表面過氧化，出鋼溫度1200℃；
（2）高壓水初除鱗：水壓18兆帕，保證清除熱坯表面在加熱過程中產生的一次氧化鐵皮；
（3）控制軋制：第一階段控軋時，單道次壓下率10％，總壓下率50％，儘可能破碎連鑄坯柱狀晶粒，實現再結晶，從而細化晶粒，保證粗軋後的晶粒大小均勻，用高壓水實現道次間除鱗，清除軋制過程中在高溫階段產生的二次氧化鐵皮，第一階段控軋後，鋼坯在輥道上空冷，冷卻到再結晶溫度980℃以下，第二階段控軋時，在再結晶溫度以下進行軋鋼，保證將鋼坯的內在晶粒軋扁，並不再長大，壓下率控制在40％；
（4）用HACC（高級線上加速冷卻裝置）進行線上淬火：HACC布置在輸出管道上的柱狀層流冷卻裝置採用U形上集管和直管下集管，分為快冷區、精調冷卻區和微調冷卻區，採用強冷連續開水和強冷間隔開水兩種冷卻策略，冷卻速率為15℃/秒，軋制速度為1.1米/秒，冷卻後採用溫矯和冷矯保證離線回火熱處理前的鋼板不平度達到8毫米/全板寬，HACC共設有32個區，快冷區為1-10區，精調區為11-20區，微調區為21-32區，開水水比（下集管開水量與上集管開水量的比值）為：12毫米～15毫米鋼板開水水比為1.5，16毫米～20毫米鋼板開水水比為1.8，21毫米～27毫米鋼板開水水比為1.9，28毫米～35毫米鋼板開水水比為2.0；
（5）離線回火：回火溫度550℃，保溫時間2分鐘/毫米。
實施例二
該發明包括以下工序：
（1）鋼坯加熱：鋼坯預熱前，鋼坯400℃溫裝，預熱段溫度500℃，加熱段溫度1200℃，均熱段溫度1190℃，總加熱時間10分鐘/厘米，其中均熱段保溫時間30分鐘，便於鋼坯在加熱到奧氏體區組織均勻化，同時防止鋼坯表面過氧化，出鋼溫度1200℃；
（2）高壓水初除鱗：水壓≥18兆帕，保證清除熱坯表面在加熱過程中產生的一次氧化鐵皮；
（3）控制軋制：第一階段控軋時，單道次壓下率10％～15％，總壓下率≥50％，儘可能破碎連鑄坯柱狀晶粒，實現再結晶，從而細化晶粒，保證粗軋後的晶粒大小均勻，第一階段控軋中，用高壓水實現道次間除鱗，清除軋制過程中在高溫階段產生的二次氧化鐵皮，第一階段控軋後，鋼坯先機後水冷再把鋼坯送到機前空冷，冷卻到再結晶溫度980℃以下，第二階段控軋時，在再結晶溫度以下進行軋鋼，保證將鋼坯的內在晶粒軋扁，並不再長大，壓下率控制在50％；
（4）用HACC（高級線上加速冷卻裝置）進行線上淬火：HACC布置在輸出管道上的柱狀層流冷卻裝置採用U形上集管和直管下集管，分為快冷區、精調冷卻區和微調冷卻區，採用強冷連續開水和強冷間隔開水兩種冷卻策略，冷卻速率為18℃/秒，軋制速度為1.2米/秒，冷卻後採用溫矯和冷矯保證離線回火熱處理前的鋼板不平度達到9毫米/全板寬，HACC共設有32個區，快冷區為1-10區，精調區為11-20區，微調區為21-32區，開水水比（下集管開水量與上集管開水量的比值）為：12毫米～15毫米鋼板開水水比為1.5～2.2，16毫米～20毫米鋼板開水水比為1.8～2.5，21毫米～27毫米鋼板開水水比為1.9～2.8，28毫米～35毫米鋼板開水水比為2.0～3.2；
（5）離線回火：回火溫度600℃，保溫時間4分鐘/毫米。
實施例三
該發明包括以下工序：
（1）鋼坯加熱：鋼坯預熱前，鋼坯300℃溫裝，預熱段溫度400℃，加熱段溫度1220℃，均熱段溫度1210℃，總加熱時間12分鐘/厘米，其中均熱段保溫時間30分鐘，便於鋼坯在加熱到奧氏體區組織均勻化，同時防止鋼坯表面過氧化，出鋼溫度1210℃；
（2）高壓水初除鱗：水壓≥18兆帕，保證清除熱坯表面在加熱過程中產生的一次氧化鐵皮；
（3）控制軋制：第一階段控軋時，單道次壓下率10％～15％，總壓下率≥50％，儘可能破碎連鑄坯柱狀晶粒，實現再結晶，從而細化晶粒，保證粗軋後的晶粒大小均勻，第一階段控軋中，用高壓水實現道次間除鱗，清除軋制過程中在高溫階段產生的二次氧化鐵皮，第一階段控軋後，鋼坯先機後水冷再把鋼坯送到機前空冷，冷卻到再結晶溫度980℃以下，第二階段控軋時，在再結晶溫度以下進行軋鋼，保證將鋼坯的內在晶粒軋扁，並不再長大，壓下率控制在70％；
（4）用HACC（高級線上加速冷卻裝置）進行線上淬火：HACC布置在輸出管道上的柱狀層流冷卻裝置採用U形上集管和直管下集管，分為快冷區、精調冷卻區和微調冷卻區，採用強冷連續開水和強冷間隔開水兩種冷卻策略，冷卻速率為20℃/秒，軋制速度為1.45米/秒，冷卻後採用溫矯和冷矯保證離線回火熱處理前的鋼板不平度達到10毫米/全板寬，HACC共設有32個區，快冷區為1-10區，精調區為11-20區，微調區為21-32區，開水水比（下集管開水量與上集管開水量的比值）為：12毫米～15毫米鋼板開水水比為1.5～2.2，16毫米～20毫米鋼板開水水比為1.8～2.5，21毫米～27毫米鋼板開水水比為1.9～2.8，28毫米～35毫米鋼板開水水比為2.0～3.2；
（5）離線回火：回火溫度670℃，保溫時間6分鐘/毫米。
實施例一到實施例三中，用HACC進行線上淬火時，冷卻各區的水量配置見下表：
冷卻區 | 單組總量流量 立方米/時 | 上集管流量 立方米/時 | 下集管流量立方米/時 | 分區總量流量 立方米/時 | ||
第1組 | 第2組 | 分量 | ||||
1to10 | 960 | 192 | 288 | 288 | 576 | 9600 |
11to20 | 480 | 192 | 288 | 4800 | ||
21to26 | 312 | 124.8 | 187.2 | 1872 | ||
27to32 | 210 | 84 | 126 | 1260 | ||
榮譽表彰
2011年，《爐卷軋機線上淬火生產高強度調質鋼的工藝》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
