淺談高強鋼板熱處理工藝的優化范文

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摘要：本文主要研究高強鋼板調質熱處理工藝的優化。在保證高強鋼板出爐后性能的前提下，主要通過縮短在爐時間，提高調質線效率，節約能源。實驗結果表明，厚度≤20mm的高強鋼板，在試驗期間，性能滿足高強鋼板內控要求。新工藝平衡淬火爐與回火爐節奏，縮短淬火爐在爐時間，提高調質線效率，降低煤耗，節約成本噸鋼約6元。

關鍵詞：高強鋼；調質；在爐時間；工藝優化

隨著全球能源的緊缺，節能降耗是鋼鐵企業日程項目之一。本文在保證調質后鋼板的性能前提下，主要研究高強鋼板在淬火爐中加熱與保溫時間的控制，來調節淬火爐與回火爐的進鋼速度。通過提高淬火爐與回火爐有效作業率，縮短在爐時間，提高產量，節能降耗。

一、試驗材料

本實驗為高強690系列鋼板，本次實驗使用一塊訂貨厚度16mm的大板A共4塊子板做試驗。鋼板性能全部合格后，小批量試生產，性能合格率達99%后批量生產。

二、試驗方案分析及結果對比

(一)試驗方案分析本實驗主要針對≤20mm厚高強薄板進行工藝改進。例如：對厚為16mm的鋼板，經計算淬火時間為48min，回火時間為36.8min。淬火時間長于回火時間，連續生產薄板時導致淬火爐出鋼板速度跟不上回火爐進鋼板速度，影響了生產效率。為了提高生產效率，降低淬火爐能耗，通過縮短高強薄板淬火爐在爐時間試驗，優化高強鋼板調質工藝，并驗證出爐后鋼板的性能，確定新工藝。

(二)試驗結果對比高強板合同要求屈服強度≥700MPa，抗拉強度780-940MPa，延伸率≥16%，沖擊單個≥33J，平均≥47J。試驗鋼板性能皆滿足合同要求，且與原工藝對比鋼板相比，性能變化不大。

三、高強鋼板淬火工藝優化

(一)新工藝批量生產到2017年2月底，鋼已經進爐124塊子板，27塊代表板，性能全部合格。1、小批量試驗高強690鋼板性能結果為防止出現大批量性能不合現象，按照新工藝小批量試驗三批，性能如表1所示：由上表可得出，小批量試驗高強板屈服強度富余量150MPa左右，抗拉強度下限富余量100MPa左右，上限富余量60MPa左右，性能穩定，皆滿足合同要求。2、批量試驗高強690鋼板性能結果鑒于再次試驗性能無異常，再次批量按照新工藝進爐，性能情況如下圖1所示：(1)此批次采用的兩個內部鋼種AAA和AAB的拉伸性能都滿足要求，比較穩定，并且強度性能均位于中線偏上，有進一步優化空間。(2)雖然內部鋼種為AAA的高強鋼板沖擊功較內部鋼種為AAB沖擊功低，但是仍然都在100J以上，遠遠滿足沖擊功單個≥33J、平均≥47J的標準要求。總之，優化調質淬火在爐時間后，高強鋼板的各項性能都滿足工藝與生產要求。

(二)金相組織圖工程上凡是承受沖擊并要求優良綜合力學性能的工件等產品，一般都要進行淬火加高溫回火處理。以得到具有優良綜合力學性能的回火索氏體組織。本試驗高強鋼板的金相組織絕大部分為回火索氏體（如圖2所示）。滿足高強板的組織性能要求。

(三)高強鋼板工藝的優化內部鋼種為AAA的高強鋼板由原來6mm≤H≤12mm，細化為兩段，淬火時間未按板厚的倍數給出，均給了一個定值，根據實際情況可延時一定時間。內部鋼種為AAB的高強鋼板由原來12mm＜H＜25mm，細化為兩段，20mm以下規格淬火時間未按板厚的倍數給出，固定在爐時間。20mm以上按板厚的倍數給出。均根據實際情況可延時一定時間。總體淬火爐在爐時間縮短5-15分鐘。

四、工藝優化對能耗及成本的影響

本數據未考慮煤氣管網分攤外在影響因素，單純以熱處理區域當班實際煤氣消耗、實際鋼板生產噸數及當班能源網公布熱值為依據進行計算。其計算方法如下：G=(A•B)/T（1）其中：A—煤氣消耗量/km³；B—煤氣熱值/GJ/km³；T—當班產量/t；G—噸鋼煤耗GJ/t；選取2017年1月~6月20日前舊工藝生產高強鋼板與2017年7月至今使用優化工藝批量生產厚度20mm以下高強鋼板噸鋼煤耗數據進行對比分析。1）工藝優化前高強鋼噸鋼煤耗最低值為1.819GJ/t；2017年7月開始使用優化工藝后，噸鋼煤耗明顯降低，最高值為1.798GJ/t。2）中2017年12月2日白班由于熱值波動，造成淬火爐不好燒，采用舊工藝進行燒鋼。優化工藝與原工藝噸鋼煤耗差距。若煤氣以0.3元/m³結算，以2017年12月2日及它后面一組煤氣消耗數據進行對比，[0.3元/m³×（12665-11023）m³]/80t=6元/t。優化工藝噸鋼成本降低約6元/t。

五、結語

（1）高強鋼板縮短在爐時間，平衡連續生產薄板時因淬火時間長回火時間短而導致淬火爐出鋼板速度跟不上回火爐進鋼板速度的問題，新工藝加快調質線生產節奏，提高了爐子生產效率；（2）新工藝投入運行10個月以來，調質高強鋼板未出現因淬火爐在爐時間短而產生的鋼板性能不合；（3）高強鋼板工藝優化后噸鋼煤耗明顯降低，工藝優化前后，噸鋼成本降低約6元/t。

參考文獻：

[1]房雙強，陳茂濤，張進.32Cr3Mo1V鋼調質工藝改進[J]．金屬熱處理，2015(9)：163-166．

[2]張崇才，賀毅.工程材料[M].成都：西南交通大學出版社，2012：2-3．

[3]趙乃勤熱處理原理與工藝[M].北京：機械工業出版社，2011．

作者：張凡兵 宋美微 單位：華菱湘鋼寬厚板廠