鋼熱處理的新工藝

劉艷輝

摘?要： 冷軋鋼熱處理技術(shù)的發(fā)展，究其根本就是帶鋼冷卻技術(shù)的發(fā)展。冷軋企業(yè)當(dāng)今需要應(yīng)用的就是既能夠提高鋼材的冷卻速度，而且也不對(duì)鋼板本身造成較大的變形量的各類(lèi)新技術(shù)?；诖?，本文綜述了近年來(lái)高強(qiáng)度冷軋鋼熱處理工藝的相關(guān)技術(shù)，并對(duì)各種冷卻技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞： 冷軋鋼;熱處理;新技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TF125?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】1674-3733（2020）03-0192-01

由于鋼板冷軋時(shí)的變形量就比較大，因此，在后續(xù)的工藝中對(duì)鋼材的板型尺寸控制將存在的不小的困難。因此，現(xiàn)代冷軋鋼熱處理技術(shù)的發(fā)展主要集中在冷軋后的連續(xù)退火工藝的發(fā)展上。通過(guò)冷軋后的退火工藝來(lái)提高鋼板的強(qiáng)度等級(jí)。筆者在下文中對(duì)其連續(xù)退火，快速冷卻技術(shù)做了簡(jiǎn)要的敘述。

1?冷軋鋼熱處理的新工藝

1.1?水淬冷卻與輥冷相結(jié)合的冷卻技術(shù)

輥冷指的是將內(nèi)部用水冷卻的銅輥與帶鋼之間相互接觸，從而達(dá)到降溫的目的。得益于鋼自身熱傳導(dǎo)速度比較快，而水又有較高的比熱容。因此，通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)帶鋼的冷卻。

這類(lèi)冷卻相比傳統(tǒng)的冷卻方法來(lái)說(shuō)，不僅可以人為的控制帶鋼冷卻的速度，而且冷卻速度最大值也極大的提高了。在局部地區(qū)最大冷卻速度甚至可以達(dá)到（100～300）℃/s，具有著高效的冷卻效果。

同時(shí)，通過(guò)控制水冷輥與帶鋼的接觸時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了控制帶鋼的冷卻速度，使帶鋼保持在一個(gè)較為適宜的冷卻溫度下，因此使用這類(lèi)方法冷卻的帶鋼往往有著較為優(yōu)秀的性能。

其次，使用這類(lèi)工藝可以準(zhǔn)確的控制帶鋼在任意時(shí)段自身的溫度，尤其是帶鋼冷卻的終點(diǎn)溫度。

最后，應(yīng)用這類(lèi)方法可以省去帶鋼的酸洗過(guò)程，減少了影響鋼結(jié)構(gòu)性能的因素，不僅僅提高了鋼材的成材性能，也減少了酸洗過(guò)程的成本投入。正是因?yàn)橐陨蟽?yōu)勢(shì)，這類(lèi)方法在鋼鐵廠中有著廣泛的應(yīng)用。特別是對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)高強(qiáng)鋼的機(jī)組以及對(duì)表面質(zhì)量要求高的軟鋼，這類(lèi)方法是極其適用的。

但是在生產(chǎn)過(guò)程中，只有很精準(zhǔn)的控制冷卻過(guò)程，才能使生產(chǎn)出的鋼材性能是高質(zhì)量的。問(wèn)題出現(xiàn)在帶鋼的冷卻是否均勻這一方面，因此，在操作過(guò)程中，必須保證兩者間的接觸是非常均勻的，在每一個(gè)區(qū)域的冷卻速度都要相同，否則將會(huì)在成品鋼材表面有明顯的熱變形現(xiàn)象。故而，為了增大兩者間接觸的均勻性，建議在輥冷前后設(shè)置能夠增大張力的張緊輥，盡量實(shí)現(xiàn)兩者間的均勻接觸。但是單單這樣做是明顯不足的，有時(shí)高強(qiáng)鋼在輥冷時(shí)，會(huì)有相變或收縮的情況產(chǎn)生，導(dǎo)致板型膨脹。

不僅如此，由于輥?zhàn)优c帶鋼之間存在相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)進(jìn)一步的影響帶鋼的成材質(zhì)量。同時(shí)，由于水冷輥長(zhǎng)時(shí)間處在高溫的環(huán)境下，易導(dǎo)致自身發(fā)生老化，因此，需要定期更換輥?zhàn)硬拍塬@得良好的效果。

1.2?噴氣式冷卻與輥冷相結(jié)合的冷卻技術(shù)

輥冷和水淬復(fù)合冷卻工藝是先采用輥冷將帶鋼冷卻到一定溫度后進(jìn)行水淬。這種方法使帶鋼的冷卻速度得到有效的提升，但是對(duì)板型的控制卻不太過(guò)關(guān)。而本節(jié)所介紹的輥冷和噴氣式復(fù)合式冷卻技術(shù)則能較好的實(shí)現(xiàn)板型質(zhì)量的控制。這類(lèi)方法不僅能達(dá)到同樣，甚至更快的冷卻速度，同時(shí)也能夠獲得更好的帶鋼版型。這類(lèi)方法作用的原理是在帶鋼水冷輥后面施加噴漆冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖1是這類(lèi)冷卻方法的工作適示意圖。

1.3?高速?lài)娚錃怏w冷卻法

通過(guò)在高溫的帶鋼表面高速的噴射保護(hù)氣體，從而實(shí)現(xiàn)鋼板的快速冷卻。為了使能夠更均勻的冷卻帶鋼，噴嘴設(shè)置為更規(guī)律的排列形式，圓筒狀的噴嘴，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，目前采用的是窄縫式噴嘴，能夠獲得更為高速的噴射效果，故拋棄了傳統(tǒng)的圓筒狀的噴嘴。

這類(lèi)方法相比普通的氣體噴射法來(lái)說(shuō)，不單單擁有高速的噴射速度，而且?guī)т撆c噴嘴之間的距離變得會(huì)更小[1]。雖然在冷卻的速度上稍遜色于水淬與輥冷，但是，從冷卻的均勻性上來(lái)看，則較為出色，對(duì)版型要求特別高的鋼板，通常都使用這類(lèi)方法。

1.4?熱水冷卻法

這里所指的熱水，溫度在90℃～98℃范圍之間，冷卻的速度大約在30～150℃/s。為了進(jìn)一步加大冷卻的效果，在熱水槽后步還設(shè)置了水霧噴射冷卻裝置。操作者只需要控制冷卻池內(nèi)熱水的溫度，就可以實(shí)現(xiàn)冷卻速度的調(diào)節(jié)[2]。

為了能夠更為準(zhǔn)確的控制重點(diǎn)溫度，這項(xiàng)技術(shù)融合了沉沒(méi)輥組上下移動(dòng)的辦法，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷卻溫度的高效控制。但是這類(lèi)方法也有著一定的缺點(diǎn)，相比冷水輥冷卻法來(lái)說(shuō)，這類(lèi)技術(shù)必須要增加酸洗工藝才能獲得性能達(dá)標(biāo)的板材，而且所生產(chǎn)的鋼板的變形量也比較大。因此，這類(lèi)方法應(yīng)用的場(chǎng)景比較局限。

1.5?氣-水雙相加速冷卻

這項(xiàng)技術(shù)是氣體噴氣冷卻法的延伸，只需在氣體噴氣法的氣相中加入微細(xì)液相水（水霧），即可同步的實(shí)現(xiàn)氣冷與水冷。首先氣冷采用的噴組為口琴式，配以氣體側(cè)向噴射窄槽。通過(guò)此方法可以對(duì)板型的變形量進(jìn)行控制，冷卻能力的體現(xiàn)主要是通過(guò)改變供水量來(lái)控制的。

這類(lèi)方法控制帶鋼的終點(diǎn)溫度是通過(guò)對(duì)噴嘴布置的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。首先必須要保證噴嘴的布置方法能將帶鋼的濕霖將至最低，其次，采用噴嘴等濕霖阻隔裝置以及氣刀噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)溫度的控制的。

對(duì)于對(duì)帶鋼要求特別高的，需要嚴(yán)格控制變形量的，可以采用這類(lèi)方法。另外，因?yàn)閹т摾鋮s時(shí)需要直接和水接觸，因此，帶鋼表面極易發(fā)生氧化，只能在后續(xù)工序中增設(shè)酸洗工藝段。以及Ni薄鍍層處理工序，顯然這些工序增加了投資成本。

結(jié)束語(yǔ)：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于鋼鐵材料也有著更高的要求。不僅要求鋼材有著較高的強(qiáng)度，也要求其有著優(yōu)質(zhì)的抗腐蝕性能。隨著近些年來(lái)冷軋板熱處理技術(shù)的不斷發(fā)展，我們?cè)诳刂其摬谋砻嫘阅芘c變形量方面的技術(shù)已日趨成熟。但是我國(guó)在這方面的發(fā)展仍是落后于世界先進(jìn)國(guó)家的，因此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加大對(duì)冷軋鋼熱處理的研究力度，提高我國(guó)快速冷卻技術(shù)的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]?趙仁高.GCr15鋼制軋輥的返新熱處理工藝[J].山東內(nèi)燃機(jī)，2011（04）：26-27.

[2]?王永康.45#鋼熱處理工藝節(jié)能途徑分析[J].能源研究與信息，2016，000（001）：32.