中厚板在线控制冷却与淬火技术
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火 也 是 一样 ，必 须 避 免 轧制 终 了时 温 度 过 高 或过
时 闻
模型 １ 控冷 ；模型 ２ 一 一淬火 。
低 ，否则 ，如果轧制后钢板温度过高会使奥氏体的 晶粒粗大化 ，而温度过低则会导致奥 氏体向铁素体 相变。因此 ，作为直接淬火前道工序 的轧制必须严 格控制终轧温度 ，并且为了保证奥氏体能够全部转
强度 （ｌｍ） 。 Ｎｍ ２；后 一晶粒尺寸系数 ，为曲线
斜率 ； 一 △ 固溶强化作用的增长量 （ｍ ２； Ｎ ｍ） ｌ △ ＿ 淀 强 化 作 用 的 增 长 量 （ ／ｍ）； 广 沉 Ｎｒ ２ ａ
△ 『 位 错 强化 的 增 长 量 （ ｌｍ２； 、 Ｎｍ ）
零
图 ２ 冷却速度对铁素体 晶粒尺寸的影响
直接 淬火后 的钢板 必须进 行 回火 处理 ，目前在
ｆ ２ ）保证钢板沿宽度、长度方向都能均匀冷却
的控制技术。钢板上表面的滞 留水向边部流出，以 及冷却水 向边部喷溅等都会影响到沿钢板宽度方向 冷却的均匀性。因此 ，必须加大中心部位的冷却能 力。一般采用控制冷却水的办法解决 。沿长度方向
态， 钢板的性能都有重要影响，因此要精确控制始
冷温度 （ 在Ａ３ 一般 ｒ ）和终 冷温度 （０ ～０ ３０ ６０℃） 。
在线控制轧制和控制冷却是通过采用最优化的
表 ２ 直接淬火钢板的化学成分和机械性能
…
…
２ １年 期 １３ 一 － 筻 ０９ 璺 ３ 鞠Ｌ
ｙ ． ＠ ＣＬｏ ｚｓ ｃ ｃ ｍ ｊ ｈ
ＣＦ Ｈ！
轧制工艺来获得晶粒细化 的铁素体和珠光体组织 ， 使钢板达到工艺所要求的强韧性并改善加工性能及 焊接性能 。细化铁素体 晶粒不仅能提高钢的强度 ，
而且 改善 钢 的韧性 ，如霍 尔一 奇公 式 给 出如 下 相 佩
应关系：
＝
言
扣
瑶
基
嫡 嚣
【０Ａ＇ ａ ｑＺ ＇］ Ｏ＋ Ｏ ＋ ｏ＋ Ｏ －， ｍ ￣ｗ
殊钢 ，所生产的钢板均已获得满意的结果 ２。 ）
强度 ，必须有不同的冷却速度。冷却速度由冷却水 量和钢板 的移动速度决定 ，冷却速度一般控制在
５ ６℃／ ： ～１ ｓ
２ 在线控制冷却和直接淬火机理
２１ 在 线控制 冷却机 理 ．
ｆ）始冷 温度 和终 冷温 度 对钢 板 的显微 组 织状 ４
也存 在类 似情况 ； （）不 同材 质 和规格 的钢板 所要 达 到 的 目标 强 ３ 度是 不 同的 ，为 了满足不 同材质 和规格 钢板 的 目标
国外的同类生产线上已设有在线回火炉等设备，实 现了钢板淬火回火处理连续化作业。 直接 淬 火 不 但适 用 于调 质 ６０Ｍ ａ ０ ａ ０ Ｐ 、８０ＭＰ 级 的钢 种 ，而且适 用于全 部要进行 淬火 和 回火 的特
（ 见图 １ 。 ）
温度
态时，经过急冷处理 （ 快速冷却）使钢板产生马氏 体相变 ，即奥氏体全部转变为马氏体的工艺过程。
对 同样 厚度 、材质 的钢板 ，直接 淬火 的冷却速度 比 控制冷 却 的冷却速度 还要 大 。
在进行常规热处理时 ，为了得到适当晶粒度的
奥 氏体组织 ，要考虑 Ａ３ ｒ相变点和使奥氏体晶粒粗 大化温度 ，必须实施正确的淬火加热控制。直接淬
素体晶粒直径 （ｍ 。 ） 韧 性断裂 强度 为 ：
： ～ … … … … … … … … … … … …
嚆 舛
曼
（） ２
Ｋ Ｄ
式 中 ，Ｇ —材 料 的 剪 切 模 量 （ ａ Ｐ ）；
表 面 能
冷 却速 度 （ ， ：） ８
△ — ．２％ Ｎｂ一 ０ ％ ｖ ； ０ － ０．４ Ｎｂ一 ．９ Ｖ； ０ ０．３ － ０％ ００ ％
一
目技雍
很大 的，若冷却不均匀 ，就会造成钢板性能不均
匀 ，而且 不能得 到 良好 的板形 。因此 ，在控 制冷却
１２ 直接 淬火技 术要 点 ． 直 接 淬火 是 一种 代 替 二 次 加 热 淬 火 的 工艺 技 术 。它是 在热轧 终 了 ，钢材组 织处 于完全 奥氏体状
和淬火过程中， 实现温度的高精度控制，保证钢板 冷却均匀 ，是实现控制冷却和淬火技术的关键所在
（）；Ｋ Ｊ 一常 数 ；
素 体 晶 粒 直 径
（ｍ） 一韧性 断裂强度 （／ｍ２。 ； Ｎｒ ） ａ
Ｏ、△一 １ ０ 再加热 ；●、▲一１１０ｏ再加热。 ０Ｃ ２ ０ Ｃ
钢材的屈服强度 ，断裂强度与铁素体晶粒尺寸 的 成正比，即晶粒尺寸越细小 ，屈服强度和
、 Ｄ ／
…… … … （ ｉ ）
晶时 的屈服
冷却 速度（ ℃
△ —＿．２ Ｎ 一 ． ％ ｖ ； Ｏ － ０ｏ ％ Ｎ － ． ％ Ｖ； ｏ０ ％ ｂ ００ ３ － ．４ ｂ ０ ９ ０
式中，
堀 服强 度 （ｌ ２；ｏ Ｎｍｍ） ｒ
Ｏ、△ １ ０ ℃再加热 ；●、▲一 １ ０ 再加热 。 一 ０ ２ ０ｏ １ Ｃ
变 为马 氏体 ，也有 必要控 制终冷 温度 。 同时 也应象 控制冷 却一样 适 当的调整上 、下 冷却水 比例 ，加 大
图 １ 冷却模型
１１ 控制冷 却技 术要点 ．
（ 钢Hale Waihona Puke Baidu上 、下表面及内部冷却均匀的控制技 １ ）
术。由于上 、下表面采用的喷嘴形式不同，以及受 中心部位的冷却能力，通过控制钢板的移动速度来 钢板上表面滞 留水 的存在等因素影 响 ，使钢板在 满 足不 同材质 、不 同规格板 材 的 目标强度 。 上 、下表面冷却能力相 同时 ，所需 的冷却水量不 与常规淬火相比，直接淬火的优点在于对同一 同。因此上 、下表 面的冷却水量要选择适当的比 例； 合金成分的钢板具有更高的淬透性 ，并且对 Ｎ 和 ｂ Ｔ 等合金元素 的使用要求更加灵活。利用这些合 ｉ 金 元素 可以在钢 中形成 稳定 的氮化 物和碳化 物 ，在 板坯高温加热时，它们在奥氏体相中产生固溶 ， 从 而 提高淬 透性和充 分发 挥析 出硬化 功能 。
时 闻
模型 １ 控冷 ；模型 ２ 一 一淬火 。
低 ，否则 ，如果轧制后钢板温度过高会使奥氏体的 晶粒粗大化 ，而温度过低则会导致奥 氏体向铁素体 相变。因此 ，作为直接淬火前道工序 的轧制必须严 格控制终轧温度 ，并且为了保证奥氏体能够全部转
强度 （ｌｍ） 。 Ｎｍ ２；后 一晶粒尺寸系数 ，为曲线
斜率 ； 一 △ 固溶强化作用的增长量 （ｍ ２； Ｎ ｍ） ｌ △ ＿ 淀 强 化 作 用 的 增 长 量 （ ／ｍ）； 广 沉 Ｎｒ ２ ａ
△ 『 位 错 强化 的 增 长 量 （ ｌｍ２； 、 Ｎｍ ）
零
图 ２ 冷却速度对铁素体 晶粒尺寸的影响
直接 淬火后 的钢板 必须进 行 回火 处理 ，目前在
ｆ ２ ）保证钢板沿宽度、长度方向都能均匀冷却
的控制技术。钢板上表面的滞 留水向边部流出，以 及冷却水 向边部喷溅等都会影响到沿钢板宽度方向 冷却的均匀性。因此 ，必须加大中心部位的冷却能 力。一般采用控制冷却水的办法解决 。沿长度方向
态， 钢板的性能都有重要影响，因此要精确控制始
冷温度 （ 在Ａ３ 一般 ｒ ）和终 冷温度 （０ ～０ ３０ ６０℃） 。
在线控制轧制和控制冷却是通过采用最优化的
表 ２ 直接淬火钢板的化学成分和机械性能
…
…
２ １年 期 １３ 一 － 筻 ０９ 璺 ３ 鞠Ｌ
ｙ ． ＠ ＣＬｏ ｚｓ ｃ ｃ ｍ ｊ ｈ
ＣＦ Ｈ！
轧制工艺来获得晶粒细化 的铁素体和珠光体组织 ， 使钢板达到工艺所要求的强韧性并改善加工性能及 焊接性能 。细化铁素体 晶粒不仅能提高钢的强度 ，
而且 改善 钢 的韧性 ，如霍 尔一 奇公 式 给 出如 下 相 佩
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强度 ，必须有不同的冷却速度。冷却速度由冷却水 量和钢板 的移动速度决定 ，冷却速度一般控制在
５ ６℃／ ： ～１ ｓ
２ 在线控制冷却和直接淬火机理
２１ 在 线控制 冷却机 理 ．
ｆ）始冷 温度 和终 冷温 度 对钢 板 的显微 组 织状 ４
也存 在类 似情况 ； （）不 同材 质 和规格 的钢板 所要 达 到 的 目标 强 ３ 度是 不 同的 ，为 了满足不 同材质 和规格 钢板 的 目标
国外的同类生产线上已设有在线回火炉等设备，实 现了钢板淬火回火处理连续化作业。 直接 淬 火 不 但适 用 于调 质 ６０Ｍ ａ ０ ａ ０ Ｐ 、８０ＭＰ 级 的钢 种 ，而且适 用于全 部要进行 淬火 和 回火 的特
（ 见图 １ 。 ）
温度
态时，经过急冷处理 （ 快速冷却）使钢板产生马氏 体相变 ，即奥氏体全部转变为马氏体的工艺过程。
对 同样 厚度 、材质 的钢板 ，直接 淬火 的冷却速度 比 控制冷 却 的冷却速度 还要 大 。
在进行常规热处理时 ，为了得到适当晶粒度的
奥 氏体组织 ，要考虑 Ａ３ ｒ相变点和使奥氏体晶粒粗 大化温度 ，必须实施正确的淬火加热控制。直接淬
素体晶粒直径 （ｍ 。 ） 韧 性断裂 强度 为 ：
： ～ … … … … … … … … … … … …
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（） ２
Ｋ Ｄ
式 中 ，Ｇ —材 料 的 剪 切 模 量 （ ａ Ｐ ）；
表 面 能
冷 却速 度 （ ， ：） ８
△ — ．２％ Ｎｂ一 ０ ％ ｖ ； ０ － ０．４ Ｎｂ一 ．９ Ｖ； ０ ０．３ － ０％ ００ ％
一
目技雍
很大 的，若冷却不均匀 ，就会造成钢板性能不均
匀 ，而且 不能得 到 良好 的板形 。因此 ，在控 制冷却
１２ 直接 淬火技 术要 点 ． 直 接 淬火 是 一种 代 替 二 次 加 热 淬 火 的 工艺 技 术 。它是 在热轧 终 了 ，钢材组 织处 于完全 奥氏体状
和淬火过程中， 实现温度的高精度控制，保证钢板 冷却均匀 ，是实现控制冷却和淬火技术的关键所在
（）；Ｋ Ｊ 一常 数 ；
素 体 晶 粒 直 径
（ｍ） 一韧性 断裂强度 （／ｍ２。 ； Ｎｒ ） ａ
Ｏ、△一 １ ０ 再加热 ；●、▲一１１０ｏ再加热。 ０Ｃ ２ ０ Ｃ
钢材的屈服强度 ，断裂强度与铁素体晶粒尺寸 的 成正比，即晶粒尺寸越细小 ，屈服强度和
、 Ｄ ／
…… … … （ ｉ ）
晶时 的屈服
冷却 速度（ ℃
△ —＿．２ Ｎ 一 ． ％ ｖ ； Ｏ － ０ｏ ％ Ｎ － ． ％ Ｖ； ｏ０ ％ ｂ ００ ３ － ．４ ｂ ０ ９ ０
式中，
堀 服强 度 （ｌ ２；ｏ Ｎｍｍ） ｒ
Ｏ、△ １ ０ ℃再加热 ；●、▲一 １ ０ 再加热 。 一 ０ ２ ０ｏ １ Ｃ
变 为马 氏体 ，也有 必要控 制终冷 温度 。 同时 也应象 控制冷 却一样 适 当的调整上 、下 冷却水 比例 ，加 大
图 １ 冷却模型
１１ 控制冷 却技 术要点 ．
（ 钢Hale Waihona Puke Baidu上 、下表面及内部冷却均匀的控制技 １ ）
术。由于上 、下表面采用的喷嘴形式不同，以及受 中心部位的冷却能力，通过控制钢板的移动速度来 钢板上表面滞 留水 的存在等因素影 响 ，使钢板在 满 足不 同材质 、不 同规格板 材 的 目标强度 。 上 、下表面冷却能力相 同时 ，所需 的冷却水量不 与常规淬火相比，直接淬火的优点在于对同一 同。因此上 、下表 面的冷却水量要选择适当的比 例； 合金成分的钢板具有更高的淬透性 ，并且对 Ｎ 和 ｂ Ｔ 等合金元素 的使用要求更加灵活。利用这些合 ｉ 金 元素 可以在钢 中形成 稳定 的氮化 物和碳化 物 ，在 板坯高温加热时，它们在奥氏体相中产生固溶 ， 从 而 提高淬 透性和充 分发 挥析 出硬化 功能 。