辊压式淬火机上淬火钢板的板形控制

辊压式淬火机上淬火钢板的板形控制

杨军

摘要：探讨了在辊压式淬火机上钢板的淬火变形量与淬火水压、淬火辊道转速之间的关系。通过选择适宜的工艺参数可减少淬火板的变形量。

关键词：钢板；淬火；板形控制

The shape control of plate on rolled hardening machine

YANG Jun

(Technique Center,Anshan Iron & Steel(Group)Co.,Anshan

114001,China)

Abstract:The relationship of the amount of quenching deformation of plate with quenching water pressure and rotational speed of roller bed are disscussed.The amount of quenching deformation of plate can be decreased by chosing proper parameters.

Key words:plate;quenching;shapecontrol

1 设备简介

鞍钢厚板厂的淬火机组是从日本引进的辊压式淬火机，如图1所示。淬火机分为高压段、中压段、低压段。每段上下设有喷水管，高、中压段上部设有压力辊，淬火辊道转速连续可调。

图1辊压式淬火机示意图

1-咬入辊；2-槽形淬火辊；3-喷水管；4-淬火辊；5-水

工作时，2台供水泵将储水池中的水先后送至低、中、高压泵，水压分别升至300、750、1000kPa，经各段调节阀，将水送至淬火机的高、

中、低压段，对钢板进行淬火。

2 淬火机的水冷却特性

淬火机的高压水冷段用于快速冷却钢板表面；中压水冷段用于冷却钢板内部余热，低压段用于最终降低钢板温度，消除余热。

由于淬火时水为喷射式，喷水流速很高，因此淬火板冷却过程中仅存在汽泡沸腾和对流传热阶段，使喷水冷却能在过冷奥氏体稳定性最低的温度范围内具有很高的冷却速度，而在200～300℃范围内具有缓慢的冷却速度。

3 钢板淬火变形原理

假设钢板淬火时，上表面冷速大于下表面冷速，则上表面先收缩，瞬间略下凹，但此时受到冷却较慢的下表面牵制，受到不均匀的塑性拉伸。与此同时，处于较高温度下的慢冷下表面受快冷上表面的压应力作用而产生不均匀的塑性压缩，造成快冷面略有伸长，慢冷下表面略有收缩的趋势。而随后慢冷面再冷却收缩时，快冷面的温度已较低，材料的屈服强度升高，不易发生塑性压缩变形。因此造成钢板向快冷上表面横向凸起的翘曲变形。当钢板冷至Ms点时，快冷面先发生组织转变，体积膨胀，继续伸长，使弯曲变形量增大；当慢冷面发生马氏体相变时，快冷面部分已转变为高强度的马氏体层，不能完全使变形反向，最后钢板仍向快冷面横向凸起。

4 影响淬火钢板变形的因素

4.1 淬火机上下部水压的影响

表1示出淬火水压、淬火辊道速度与淬火变形量的关系，由表1可以看出：

表1淬火水压、淬火辊道速度与钢板淬火变形量的关系

钢种

规格

厚×宽

/mm×mm

水压/kPa

淬火辊

道

速度

/m．min-1

变形

量①

/‰

变

形

标

准

值

/‰

调质力学性能高压段中压段

s

/

MPa b

/

MPa

5

/

%

-40℃纵向

A

KV

/J 下

部

上

部

下

部

上

部

16MnVNbRe 16×1800900 300 600 240 15 8.0 730②785 14 66,56,54 16MnVNbRe 16×1800900 400 600 240 15 10.5 720 785 15 54,52,45 16MnVNbRe 16×1800900 400 600 240 19 12.0 12

DH36 16×1800900 300 620 260 15 7.0 685 770 14 50,55,60 10CrNiMoV 16×1500900 300 580 240 15 4.0 10 685 790 20 280,260,252 10CrNiMoV 35×1800900 800 580 580 8 3.0 10 650 770 21 200,220,250③14MnVTi 12×2000960 300 650 250 17 8.5 10 575 650 22 80,64,70 10CrNiMoCu 8×1850 920 300 590 240 25 9.0 15 635 715 21 114,106,114

①淬火变形量指每米不平直度值，变形方向：横向凸起。②力学性

能的条件：淬火、回火温度：16MnVNbRe和DH36为920±10℃、620±10℃，

10CrNiMnV为：890℃、680℃；14MnVTi为920±10℃、680℃；10CrNiMoCu

为890℃，685℃。③此值在-20℃下的冲击韧性。

（1）对厚16mm、宽1800mm的16MnVNbRe钢板淬火，高压段上部水

压400kPa,下部水压900kPa(二者比值r=2.25),中压段上部水压为

240kPa,下部水压为600kPa时，淬火钢板上表面硬度仍大于下表面硬度，

产生板形横向凸起。

（2）同样条件下，当高压段上部水压由400kPa降至300kPa时，淬

火钢板横向凸度变形量减小。

（3）下部水压与上部水压的比值的取值范围，高压段为3.0～3.2,

中压段为2.4～2.6时，淬火板的变形量较小，且水压能满足淬火要求。

但对于厚规格钢板，为确保淬透性，高压段上、下部水压均应在800kPa

以上，中压段上、下部水压均应在580kPa以上，此时淬火板形也较好。

4.2 淬火机上下辊缝大小及淬火辊道转速影响

淬火机上下辊道对淬火变形板有一种反作用力，可部分抵消钢板淬

火过程中产生的热应力和组织应力，减少了淬火板的变形量。因此，淬

火机辊缝过大易产生大的淬火变形量。一般辊缝设定值比板厚大1～

2mmq。

由表1可以看出，淬火变形量随淬火辊道转速减慢而减小，这是由

于淬火板在淬火机上下辊道间停留时间延长，受辊道反作用力的时间增

加，钢板淬火过程中产生的热应力、组织应力被抵消量增多，因而淬火

变形量减小。

但是，由图1可知，出炉口至淬火机高压段第1个喷水管距离为3m,

如果淬火辊道转速过慢，将导致钢板开始淬火温度过低。如果淬火速度

过快，淬火变形量增大，并且淬火终冷温度过高，马氏体转变量减小，

钢板淬火后自回火现象也较严重。因此，淬火辊道转速与板厚有一适宜

的对应关系。见表2。

表2 板厚与淬火辊道转速的关系

板厚/mm 淬火辊道转速

/m.min-1

板厚

/mm

淬火辊道转速

/m.min-1

8 25.0 22 11.7 10 21.0 25 10.0 12 17.0 28 9.6 16 15.0 30 9.0