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1、中板厂热处理培训资料,2011/8/5,热处理基础知识,随着我国工业技术水平的不断发展和提高，在造船业、机械加工业、石油化工、桥梁建筑等行业对中厚板的总体需求量增加的同时，对高等级高强度钢板的需求也与日俱增。采用控制轧制和控制冷却等技术的现代化中厚板生产线，远不能满足市场发展的要求，如市场需求大的高技术含量、高附加值的专用中厚板，包括性能均匀的高强度船板及海上石油平台用板、大跨度公路铁路两用桥梁板、高强度低焊接裂纹敏感性的低温压力容器板、高强度大线能量的石油储罐用钢等的生产，现代化的热处理方式仍然是无法替代。,热处理：将金属或合金加热到预定的温度并保持一定的 时间，然后用设定的方法和速度冷却，
2、以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺叫热处理。其主要类型有：退火、正火、淬火、回火、固溶处理、时效处理以及冷处理、化学处理等。 正火：把钢加热到Ac3（对于亚共析钢）或Accm（对 于过共析钢）以上3050，使钢全部奥氏体化，然后在空气中冷却，得到珠光体型组织的操作叫正火，也叫常化。若保温后以大于临界冷却速度快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体组织，这种热处理操作叫淬火。正火的目的： 提高低碳钢的机械性能，改善切削加工性能； 细化晶粒，消除魏氏组织，消除渗碳体网状组织；,回火：把钢加热到AC1点以下的温度，保温一段时间，然后冷却的一种操作叫回火。回火的目的： 消除前工序产生的内应力； 提高塑性
3、和韧性，使其具有所需的性能 软化用一般退火和等温退火得不到珠光体组织的钢材（如马氏体类型钢），以利于加工。回火时的加热温度，根据对钢件机械性能的具体要求来定，一般分为低温、中温及高温回火三种。,调质：利用淬火和高温回火（或中温回火）这样双重热处理以得到所需要的强度和韧性的工艺叫做调质处理。 淬火+低温回火：对于耐磨钢等要求表面硬度较高的钢种多采用淬火+低温回火。 在线直接淬火(DQ)+回火：该技术是20世纪90年代以来发展的新技术。利用轧后的直接淬火设施(30mm以下较容易)实施钢板在线直接淬火，然后进行离线的回火处理，可大大节约热处理成本。目前在生产高强度低碳贝氏体钢、油罐钢等钢种时采用较多
4、。,热处理装备、工艺的新发展,热处理工艺的拓展与创新 正火也叫常化或正常化，其目的在于使上一道工序中产生的非正常组织(如铁素体晶粒粗大、魏氏组织、带状组织、非铁素体+珠光体组织产物等亚共析钢组织缺陷)通过重结晶、均匀化组织予以改善(对低碳钢为细小等轴铁素体+均匀分布的块状珠光体组织)，从而改善其力学性能和工艺性能。钢板正火处理后晶粒细、碳化物分布均匀，力学性能良好。正火工艺可使目前普遍应用的以Nb、V、Ti等强碳氮化物形成元素的低(微)合金高强度钢板的延伸、低温冲击韧性和冷弯性能大幅改善。但值得注意的是，正火在提高热轧低碳低合金钢板的工艺性能的同时，往往降低钢的强度，屈服强度和抗拉强度一般降低
5、2050MPa，对于控制轧制、控制冷却钢板严重的可降低80120MPa。因此，为保证钢板的交货性能，在正火钢板成分设计时，应不同于一般的控轧控冷钢板，可适当增加C、Mn等固溶强化元素以提高强度(注意碳当量指标不要过高)，虽然热轧后钢板的延伸率或冲击功有所降低，但这两项指标在正火处理后会有大幅提高。,正火+控冷(+回火)新工艺常化炉除处理“双高”产品外，另一大作用是挽救很多热轧后延伸或冲击不合产品，减少改判率。但随之而来的一个问题是一些延伸、冲击不合需挽救的产品本身强度富裕量小，容易导致处理后强度反而不合。这除了在正火温度、时间上可以做一些调整外，还可以应用正火+控冷(+回火)工艺。为防止很多钢
6、板正火后强度大幅降低，目前国内武钢、舞钢、重钢、太钢等都开发了正火+控制冷却的工艺，利用炉后淬火机或简易水冷设施等进行正火后弱水冷(水雾等)的工艺，可较好地弥补钢板的强度损失，依据太钢经验，钢板强度可提高10MPa。对于控制冷却后钢板性能波动较大的钢种或ASTM(美国材料与试验协会)中规定正火后加速冷却必须回火的钢种还可应用正火+控冷+回火工艺。,正火+回火在锅炉压力容器钢板处理中采用较多，尤其是CrMo钢多采用正火+高温回火。 调质(淬火+高温回火) 近年来，超级钢、超低碳贝氏体钢等生产技术蓬勃发展，许多传统调质处理生产的屈服强度450MPa以上的钢板利用超细晶等技术已经可以生产，但对于压力
7、容器、石油储罐、桥梁、军工等重要结构钢板，很多标准和用户还是要求钢板以调质状态交货。因此，一条现代化的调质钢板生产线对于提高中厚钢板厂的产品档次是不可或缺的。调质即淬火+高温回火，代表钢种有油罐钢SPV490Q、14MnNbq、军工板921、模具钢P20等。目前，调质热处理线都是采用辊底式炉快速出炉后面配套辊压式淬火机。,淬火+低温回火对于耐磨钢等要求表面硬度较高的钢种多采用淬火+低温回火。 在线直接淬火(DQ)+回火该技术是20世纪90年代以来发展的新技术。利用轧后的直接淬火设施(30mm以下较容易)实施钢板在线直接淬火，然后进行离线的回火处理，可大大节约热处理成本。目前在生产高强度低碳贝氏
8、体钢、油罐钢等钢种时采用较多。,中厚板热处理设备采用的先进技术由于无氧化的辊底式炉和连续辊式淬火机是中厚板热处理设备的发展方向，本文这里只介绍这两种热处理设备采用的先进技术。 热处理炉采用的先进技术 无氧化加热技术。热处理炉的无氧化加热技术主要包括以下四个方面：热处理炉内采用高纯度的氮气保护气氛；采用带自身换热式烧嘴的辐射管加热；炉子本体及相关部分都采用气密性设计；炉子入口和出口都设置隔离室。,高精度的温度控制技术。 根据炉子的长度，一般将炉分为多个温度控制区，每个分区可根据工艺的需要 进行不同的温度控制。每个分区内采用ON/OFF脉冲控制烧嘴，对钢板的上下表面进行加热，可以充分保证钢板温度的
9、均匀性。武钢中板厂建设的热处理炉加热的钢板实际同板温度差可达到4，异板温度差可达到3。 计算机全自动控制技术。整个热处理过程采用计算机系统自动控制，从钢板的装炉到加热完成后出炉的整个过程都是计算机自动控制。只要热处理钢板的数据送入到热处理的计算机系统内，热处理炉按照计算机的设定自动将炉温调整到要求的温度，同时辊道自动调整到满足加热时间所需的运行速度。另外计算机系统设置了完备的自动检测和报警系统，以保护设备安全和热处理炉的正常工作。上述热处理炉所采用的先进技术是保证热处理钢板质量的重要保证，除此之外原料钢板表面的氧化铁皮的多少也是影响钢板表面质量的一个重要环节，所以采用先进的抛丸技术也是中厚板热
10、处理不可缺少的关键措施。,热处理炉：中厚板热处理工序的核心设备是热处理炉。热处理炉是热处理工序的加热设施，与中厚板生产线的加热炉相比，其炉温控制的准确性和加热的均匀性要求更高。它的装备水平和操作水平直接影响钢板的质量和生产成本，所以中厚板热处理炉型式和水平的选择是热处理工艺成功的关键 热处理炉炉型中厚板热处理炉的型式共有六种分别是：无氧化辐射管加热辊底式炉、步进式炉、大盘式炉、车底式炉、外部机械化炉、罩式炉。 辊底式炉由于产量、机械化和自动化程度高，得到了广泛的采用。,热处理炉加热方式 中厚板热处理炉的加热方式分为直焰式（一般称明火）和辐射管式（一般称为无氧化式）两种。直焰式就是利用烧嘴火焰直
11、接对钢板加热。这种加热方式，炉温不易控制均匀，钢板表面容易氧化，炉底辊节瘤，钢板表面质量较差，但是投资比较少。辐射管式就是采用特殊的烧嘴辐射加热。这种加热方式，炉内温度均匀，炉内采用氮气作为保护气氛，钢板不会氧化，钢板表面质量好，但是投资较高。如何选择热处理炉应综合考虑投资和产品质量两个方面。我国中厚板厂早期建设的热处理炉由于投资的限制主要选择直焰式热处理炉，但随着用户对中厚板表面质量要求不断提高和热处理控制技术的进步，采用无氧化辊底式炉已经逐步成为中厚板热处理炉的首选炉型。,辊式淬火机采用的先进技术目前辊式淬火机和淬火炉一般紧凑布置，钢板从淬火炉加热到要求的温度后，从炉子出来直接进入到淬火机
12、进行淬火，这种布置有利于准确控制淬火钢板的温度。 目前辊式淬火机能够生产出高质量的钢板主要采用了以下先进技术： 分区冷却技术。 淬火机一般分为高压和低压冷却区，高压冷却区采用压力0.8MPa的冷却水，迅速将钢板的温度冷却到约500以下，低压冷却区继续将钢板冷却到约80以下。这种冷却方式可实现良好的淬透性、均匀性和钢板平直度。 特殊的喷嘴设计。为得到高质量的淬火钢板，现代化的淬火机的喷嘴采用了特殊的设计。高压区采用了三种型式的喷嘴，分别是狭缝水帘式喷嘴、箱式双喷嘴和单根组件喷嘴。喷嘴上下对称布置，并且狭缝式喷嘴的开口度、喷水角度和喷嘴与钢板的距离可调是保证不同厚度钢板平直度的重要保证。低压区采用
13、水管式结构，每根水管上有34排喷嘴，这些喷嘴是朝着钢板输送线的不同角度钻孔的。其技术诀窍就是缝隙的宽度、喷嘴的角度以及喷嘴与钢板之间的距离。,计算机控制技术。 淬火机的整个淬火过程全部由计算机自动完成。淬火机根据钢板入炉加热输入的数据，自动调整淬火机的开口度、辊道速度及冷却水量等。所以淬火机的计算机系统是淬火机正常工作的关键。另外为保证淬火机的正常工作，淬火机在入口设置了检测辊，保证淬火机的安全工作；在出口设置了水刮板和气刀系统，除去钢板表面的残留水；在高压区辊道采用螺旋型，并安装了专门的真空吸水系统；这些都是现代化的淬火机不可缺少的技术装备。,中板厂热处理品种大纲,中板厂热处理线主体设备,辊
14、底式热处理炉热处理炉砌筑长度 90000 mm热处理炉砌筑宽度 4200 mm热处理炉炉膛内宽 3600 mm炉内辊道辊身直径： 38025mm辊身长度： 3450mm辊子间距： 600 mm速度范围： 进料:0.320 m/min 出料: 0.360 m/min(和出炉辊道速度匹配)辊身材质： 高温段 ZG40Cr25Ni35Nb驱动方式： 2.24kW电机，单独传动调速方式： VVVF（装置容量按大于1.5倍过载倍数配置）,抛丸机钢板通过方式： 水平通过最大抛丸速度： 4.5m/min钢板宽度 14003250mm钢板长度 300018000mm钢板厚度 6100mm钢板最大单 24吨/块
15、钢板最大瓢曲度 15mm/m抛丸后的粗糙度 4075微米抛丸效果： Sa2.5 ISO 8501-1钢板温度： 100供电 380V，50Hz喷射材料： 钢丸辊子尺寸： 3500mm,热矫直机型式： 四重11辊可逆式钢板规格： 厚度：6100mm宽度： max.3250mm长度： max.18000mm钢板屈服强度： max.1000MPa钢板温度： max.950C矫直力： max.35000kN矫直机工作辊： 数量：11根（上5下6）尺寸： 285mm3500mm辊距： 300mm矫直机支承辊： 数量：60个尺寸： 285m矫直机开口度： 300mm矫直机主传动电机： 2AC450kW670/1350r/min矫直速度： max.1m/s压下电机： 2AC20kW0630r/min压下速度： 8mm/s（可调）机架辊： 数量：4个（入口和出口各2个）尺寸： 350mm2950mm换辊装置： 下辊盒单独更换或上下辊盒同时更换矫直辊及冷却： 内部水冷,
