浅谈高强钢板热处理工艺的优化范文

摘要：本文主要研究高强钢板调质热处理工艺的优化。在保证高强钢板出炉后性能的前提下，主要通过缩短在炉时间，提高调质线效率，节约能源。实验结果表明，厚度≤20mm的高强钢板，在试验期间，性能满足高强钢板内控要求。新工艺平衡淬火炉与回火炉节奏，缩短淬火炉在炉时间，提高调质线效率，降低煤耗，节约成本吨钢约6元。

关键词：高强钢；调质；在炉时间；工艺优化

随着全球能源的紧缺，节能降耗是钢铁企业日程项目之一。本文在保证调质后钢板的性能前提下，主要研究高强钢板在淬火炉中加热与保温时间的控制，来调节淬火炉与回火炉的进钢速度。通过提高淬火炉与回火炉有效作业率，缩短在炉时间，提高产量，节能降耗。

一、试验材料

本实验为高强690系列钢板，本次实验使用一块订货厚度16mm的大板A共4块子板做试验。钢板性能全部合格后，小批量试生产，性能合格率达99%后批量生产。

二、试验方案分析及结果对比

(一)试验方案分析本实验主要针对≤20mm厚高强薄板进行工艺改进。例如：对厚为16mm的钢板，经计算淬火时间为48min，回火时间为36.8min。淬火时间长于回火时间，连续生产薄板时导致淬火炉出钢板速度跟不上回火炉进钢板速度，影响了生产效率。为了提高生产效率，降低淬火炉能耗，通过缩短高强薄板淬火炉在炉时间试验，优化高强钢板调质工艺，并验证出炉后钢板的性能，确定新工艺。

(二)试验结果对比高强板合同要求屈服强度≥700MPa，抗拉强度780-940MPa，延伸率≥16%，冲击单个≥33J，平均≥47J。试验钢板性能皆满足合同要求，且与原工艺对比钢板相比，性能变化不大。

三、高强钢板淬火工艺优化

(一)新工艺批量生产到2017年2月底，钢已经进炉124块子板，27块代表板，性能全部合格。1、小批量试验高强690钢板性能结果为防止出现大批量性能不合现象，按照新工艺小批量试验三批，性能如表1所示：由上表可得出，小批量试验高强板屈服强度富余量150MPa左右，抗拉强度下限富余量100MPa左右，上限富余量60MPa左右，性能稳定，皆满足合同要求。2、批量试验高强690钢板性能结果鉴于再次试验性能无异常，再次批量按照新工艺进炉，性能情况如下图1所示：(1)此批次采用的两个内部钢种AAA和AAB的拉伸性能都满足要求，比较稳定，并且强度性能均位于中线偏上，有进一步优化空间。(2)虽然内部钢种为AAA的高强钢板冲击功较内部钢种为AAB冲击功低，但是仍然都在100J以上，远远满足冲击功单个≥33J、平均≥47J的标准要求。总之，优化调质淬火在炉时间后，高强钢板的各项性能都满足工艺与生产要求。

(二)金相组织图工程上凡是承受冲击并要求优良综合力学性能的工件等产品，一般都要进行淬火加高温回火处理。以得到具有优良综合力学性能的回火索氏体组织。本试验高强钢板的金相组织绝大部分为回火索氏体（如图2所示）。满足高强板的组织性能要求。

(三)高强钢板工艺的优化内部钢种为AAA的高强钢板由原来6mm≤H≤12mm，细化为两段，淬火时间未按板厚的倍数给出，均给了一个定值，根据实际情况可延时一定时间。内部钢种为AAB的高强钢板由原来12mm＜H＜25mm，细化为两段，20mm以下规格淬火时间未按板厚的倍数给出，固定在炉时间。20mm以上按板厚的倍数给出。均根据实际情况可延时一定时间。总体淬火炉在炉时间缩短5-15分钟。

四、工艺优化对能耗及成本的影响

本数据未考虑煤气管网分摊外在影响因素，单纯以热处理区域当班实际煤气消耗、实际钢板生产吨数及当班能源网公布热值为依据进行计算。其计算方法如下：G=(A•B)/T（1）其中：A—煤气消耗量/km³；B—煤气热值/GJ/km³；T—当班产量/t；G—吨钢煤耗GJ/t；选取2017年1月~6月20日前旧工艺生产高强钢板与2017年7月至今使用优化工艺批量生产厚度20mm以下高强钢板吨钢煤耗数据进行对比分析。1）工艺优化前高强钢吨钢煤耗最低值为1.819GJ/t；2017年7月开始使用优化工艺后，吨钢煤耗明显降低，最高值为1.798GJ/t。2）中2017年12月2日白班由于热值波动，造成淬火炉不好烧，采用旧工艺进行烧钢。优化工艺与原工艺吨钢煤耗差距。若煤气以0.3元/m³结算，以2017年12月2日及它后面一组煤气消耗数据进行对比，[0.3元/m³×（12665-11023）m³]/80t=6元/t。优化工艺吨钢成本降低约6元/t。

五、结语

（1）高强钢板缩短在炉时间，平衡连续生产薄板时因淬火时间长回火时间短而导致淬火炉出钢板速度跟不上回火炉进钢板速度的问题，新工艺加快调质线生产节奏，提高了炉子生产效率；（2）新工艺投入运行10个月以来，调质高强钢板未出现因淬火炉在炉时间短而产生的钢板性能不合；（3）高强钢板工艺优化后吨钢煤耗明显降低，工艺优化前后，吨钢成本降低约6元/t。

参考文献：

[1]房双强，陈茂涛，张进.32Cr3Mo1V钢调质工艺改进[J]．金属热处理，2015(9)：163-166．

[2]张崇才，贺毅.工程材料[M].成都：西南交通大学出版社，2012：2-3．

[3]赵乃勤热处理原理与工艺[M].北京：机械工业出版社，2011．

作者：张凡兵 宋美微 单位：华菱湘钢宽厚板厂