厚度120～200mm低溫韌性鋼板正火熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種厚度120～200mm低溫韌性鋼板正火熱處理工藝，控制第一段和第二段為Ac3溫度以下20～40℃，第三段為Ac3溫度以下10～20℃，第四段為Ac3溫度以上0～10℃，第五段和第六段為Ac3溫度以上20～30℃，熱處理爐爐內溫度逐步遞增；控制每塊鋼板進爐或待出爐時關停步進梁待溫，停留時間20～50min；控制步進梁速度為0.24～0.37m/min，進爐的兩塊鋼板之間保持3m以上的距離；鋼板保溫溫度為Ac3+5℃±5℃，保溫時間0.5Hmin-0.7Hmin，H為鋼板厚度，單位為mm。本發(fā)明通過控制熱處理爐內各段溫度和鋼板停留時間來實現鋼板加熱均勻，獲得組織均勻、晶粒細小的基體組織，滿足低溫沖擊韌性鋼板的標準要求。
【專利說明】厚度120?200mm低溫韌性鋼板正火熱處理工藝

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金工業(yè)板材熱處理工藝，具體說是一種厚度120?200mm低溫韌性 鋼板正火熱處理工藝。

【背景技術】
[0002] 隨著社會的發(fā)展和科技進步，各行各業(yè)對熱處理鋼材的需求量越來越大，尤其對 特厚（厚度120?200mm)熱處理鋼板的需求也越來越大，目前生產此類厚度鋼板國內主 要采用模鑄鋼錠軋制或在兩塊連鑄板坯間抽真空焊接復合來軋制，前者成材率低成本高， 后者只限制生產一些常溫沖擊低級別鋼板，如Q235B、Q345B鋼板。特厚連鑄板坯目前最大 厚度達到420_，可以滿足生產特厚鋼板。為了滿足特厚鋼板的擴大應用，對于低溫（(TC以 下)沖擊韌性特厚板，此類鋼板往往需要以正火狀態(tài)交貨。人們嘗試用常規(guī)正火熱處理工藝 (設定加熱段和保溫段兩個溫度值控制）生產，結果在熱處理過程中易造成鋼板厚度方向加 熱不均勻，其微觀組織主要體現為混晶、厚度方向晶粒度差別較大、組織不均勻、心部偏析 嚴重及有害的魏氏組織。鋼板韌性檢測(TC低溫沖擊，特別是-40°C低溫沖擊難以滿足相應 標準要求，合格率低，故而此類鋼板市場對于以連鑄板坯為原料生產特厚板的企業(yè)來說，令 人望而止步。


【發(fā)明內容】

[0003] 針對現有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種厚度120?200mm低溫韌 性鋼板正火熱處理工藝，通過控制熱處理爐爐膛內各段溫度和鋼板停留時間來實現鋼板加 熱均勻，獲得組織均勻、晶粒細小的基體組織，滿足低溫沖擊韌性鋼板的標準要求。
[0004] 通過下述技術方案可實現本發(fā)明的目的，一種厚度120?200mm低溫韌性鋼板正 火熱處理工藝，包括步進梁式熱處理爐，其特征在于：1、控制熱處理爐爐膛內溫度逐步遞 增，第一段和第二段為Ac3溫度以下20?40°C，第三段為Ac3溫度以下10?20°C，第四 段為Ac3溫度以上0?10°C，第五段和第六段為Ac3溫度以上20?30°C; 2、每塊鋼板 進爐或待出爐時關停步進梁待溫，停留時間20?50min;3、步進梁速度為0. 24?0. 37m/ min，進爐的兩塊鋼板之間保持3m以上的距離；4、鋼板保溫溫度為Ac3+5°C±5°C，保溫時間 0· 5Hmin-〇. 7Hmin，H為鋼板厚度,單位為mm。
[0005] 本發(fā)明的效果在于：1、采用階梯式溫度遞增的加熱工藝來減少特厚鋼板厚度方 向的溫度差，使鋼板緩慢的到達相變點Ac3之上，有利于鋼板厚度方向同時奧氏體化以及 控制晶粒大小。2、開始進爐階段，鋼板停留20-50min，是為了保證整塊鋼板內外溫度達 到均勻；在出爐階段，待出爐鋼板停留20-50min，使鋼板充分奧氏體化及組織均勻化。3、 兩塊鋼板之間即前一塊鋼板與后一塊鋼板之間保持3m以上的距離，是避免后續(xù)鋼板部 分進入保溫段影響整塊鋼板性能均勻性。4、鋼板保溫溫度為Ac3+5°C±5°C，保溫時間 0. 5Hmin-0. 7Hmin，H為鋼板厚度，單位為mm，本發(fā)明奧氏體化保溫溫度比常規(guī)保溫溫度 (Ac3+30?50°C)控制偏低是為了使組織緩慢奧氏體化及組織均勻化，避免晶粒的異常長 大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1為130mm厚CCSE鋼板近表面金相組織（本發(fā)明例）。
[0007] 圖2為130mm厚CCSE鋼板厚度1/4處金相組織（本發(fā)明例）。
[0008] 圖3為130mm厚CCSE鋼板厚度1/2處金相組織（本發(fā)明例）。
[0009] 圖4為130mm厚CCSE鋼板近表面金相組織（比較例）。
[0010] 圖5為130mm厚CCSE鋼板厚度1/4處金相組織（比較例）。
[0011] 圖6為130mm厚CCSE鋼板厚度1/2處金相組織（比較例）。

【具體實施方式】
[0012] 本發(fā)明所述一種厚度120?200mm低溫韌性鋼板正火熱處理工藝，采用步進梁式 熱處理爐，其工藝控制過程如下：根據目標鋼種Ac3溫度，調整熱處理爐各段燃燒器噴嘴煤 氣流量，使第一段和第二段為Ac3溫度以下20?40°C，第三段為Ac3溫度以下10?20°C， 第四段為Ac3溫度以上0?KTC，第五段和第六段為Ac3溫度以上20?30°C，所述各段溫 度為爐膛內氣氛溫度，熱處理爐爐膛內溫度逐步遞增；根據目標鋼板厚度，控制每塊鋼板進 爐或待出爐時關停步進梁待溫，停留時間20?50min，保證整塊鋼板內外溫度均勻，達到目 標溫度；根據目標鋼板厚度，控制步進梁速度為〇. 24?0. 37m/min，進爐的兩塊鋼板之間保 持3m以上的距離，避免后續(xù)鋼板部分進入保溫段影響整塊鋼板性能均勻性；鋼板實際保溫 溫度最佳為Ac3+5°C±5°C，保溫時間0. 5Hmin-0. 7Hmin，H為鋼板厚度，單位為mm。本發(fā)明 奧氏體化保溫溫度比常規(guī)保溫溫度（Ac3+30?50°C)控制偏低是為了使組織緩慢奧氏體化 及組織均勻化，避免晶粒的異常長大。
[0013] 為了驗證優(yōu)化本發(fā)明技術方案，進行了對比試驗。圖1?圖3為按本發(fā)明正火熱處 理工藝生產的130mm厚CCSE船板實物在鋼板近表面、厚度1/4處、厚度1/2處的金相組織， 圖4?圖6為同一成分130mm厚CCSE船板按常規(guī)正火熱處理生產的實物在鋼板近表面、厚 度1/4處、厚度1/2處的金相組織。通過比較可以看出，本發(fā)明例（圖1?圖3)可以獲得 的珠光體和鐵素體組織分布均勻，晶粒細小均勻，厚度方向組織及晶粒均勻性較好，心部的 偏析較彌散，這種組織低溫沖擊性能較好，說明鋼板加熱均勻，溫度場處于最佳位置。比較 例（圖4?圖6)按常規(guī)正火熱處理所獲得混晶組織、厚度方向晶粒度差別較大、心部偏析嚴 重、出現魏氏組織，這種組織嚴重影響低溫沖擊性能，鋼板韌性較差。
[0014] 為了更好的理解本發(fā)明，用以下具體實例來說明本發(fā)明的技術方案，其鋼板均為 本發(fā)明所述正火熱處理工藝制備。
[0015] 本實施例所用步進梁式熱處理爐爐內長度48m，分為六段，每段8m。
[0016] 實施例1 :鋼板長寬厚尺寸為6000mmX2150mmX120mm的CCSE(執(zhí)行標準CCS Rules)船板40塊，120mm厚的CCSE船板正火熱處理。該規(guī)格鋼種成分為：C0. 095%、Mn 0. 95%、Si0. 17%、P0. 008%、S0. 003%、Ni0. 11%、Cu0. 18%、Nb0. 044%、Ti0. 015%、Als 0· 036%。根據成分由經驗公式Ac3=937. 2-476. 5C%-19. 7Mn%+56Si%-26. 6Ni%-4. 9Cr%+38. 1 Μο%+142· 8V%-136. 3Ti%-198. 4Als%-19.lNb%+35Zr%+3315B%-16. 3Cu% 算出理論Ac3 溫度為 885°C，爐膛內第一和第二段設定溫度為Ac3-35°C，S卩850°C，第三段為Ac3-15°C，S卩870°C， 第四段為Ac3+5°C，即890°C，第五和第六段為Ac3+30°C，即915°C。鋼板從熱處理爐爐尾進 入爐膛內進行加熱，步進梁速度為〇. 37m/min。在進爐階段，每次整塊鋼板進爐后關停步進 梁，停留30min，后續(xù)鋼板間隔3m，連續(xù)運行，鋼板進入第五段和第六段保溫。當鋼板準備 出爐后，再次關停步進梁，待出爐鋼板停留30min，鋼板實際保溫溫度為895°C，總保溫時間 0. 5Hmin，即60min。隨后鋼板出爐后上冷床空冷至80°C堆冷。
[0017] 實施例2 :鋼板長寬厚尺寸為8000mmX2300mmX130mm的CCSE(執(zhí)行標準CCS Rules)船板68塊，130mm厚的CCSE船板正火熱處理。該規(guī)格鋼種成分為：C0. 095%、Mn 0. 95%、Si0. 17%、P0. 008%、S0. 003%、Ni0. 11%、Cu0. 18%、Nb0. 044%、Ti0. 015%、Als 0· 036%。根據成分由經驗公式Ac3=937. 2-476. 5C%-19. 7Mn%+56Si%-26. 6Ni%-4. 9Cr%+38. 1 Μο%+142· 8V%-136. 3Ti%-198. 4Als%-19.lNb%+35Zr%+3315B%-16. 3Cu% 算出理論Ac3 溫度為 885°C，爐膛內第一和第二段設定溫度為Ac3-40°C，S卩845°C，第三段為Ac3-20°C，S卩865°C， 第四段為Ac3+0°C，即885°C，第五和第六段為Ac3+20°C，即905°C。鋼板從熱處理爐爐尾進 入爐膛內進行加熱，步進梁速度為〇. 24m/min。在進爐階段，每次整塊鋼板進爐后關停步進 梁，停留40min，后續(xù)鋼板間隔4m，連續(xù)運行，鋼板進入第五段和第六段保溫。當鋼板準備 出爐后，再次關停步進梁，待出爐鋼板停留40min，鋼板實際保溫溫度為885°C，總保溫時間 0. 7Hmin，即91min。隨后鋼板出爐后上冷床空冷至80°C堆冷。
[0018] 實施例3 :鋼板長寬厚尺寸為9000mmX2300mmX150mm的S355J2(執(zhí)行標準EN 10025-2:2004)低合金結構鋼正火處理板50塊，該標準規(guī)定需滿足-20°C縱向沖擊功，訂單 要求滿足_40°C縱向沖擊功。該規(guī)格鋼種成分為：C0. 16%、Mn1.39%、Si0. 29%、P0. 009%、 S0· 004%、V0· 06%、Nb0· 017%、Ti0· 015%、Als0· 038%。根據成分由經驗公式八。3=937· 2-476. 5C%-19. 7Mn%+56Si%-26. 6Ni%-4. 9Cr%+38. 1Μο%+142. 8V%-136. 3Ti%-198. 4Als%-19.lNb%+35Zr%+3315B%-16. 3Cu%算出理論Ac3溫度為865°C，爐內第一和第二段設定溫度為 Ac3-20°C，即845°C，第三段為Ac3-10°C，即855°C，第四段為Ac3+10°C，即875°C，第五和第 六段為Ac3+30°C，即895°C。鋼板從熱處理爐爐尾進入爐內進行加熱，步進梁速度為0. 24m/ min。在進爐階段，每次整塊鋼板進爐后關停步進梁，停留20min，后續(xù)鋼板間隔5m，連續(xù)運 行，鋼板進入第五段和第六段保溫。當鋼板準備出爐后，再次關停步進梁，待出爐鋼板停留 20min，鋼板實際保溫溫度為875°C，總保溫時間0. 5Hmin，即75min。隨后鋼板出爐后上冷床 空冷至80°C堆冷。
[0019] 實施例4 :鋼板長寬厚尺寸為6000mmX1800mmX200mm的S355J2(執(zhí)行標準EN 10025-2:2004)低合金結構鋼正火處理板6塊，該標準規(guī)定需滿足-20°C縱向沖擊功，訂單 要求應用本發(fā)明熱處理技術可滿足_40°C縱向沖擊功。該規(guī)格鋼種成分為：C0.16%、Mn 1.39%、Si0.29%、P0.009%、S0.004%、V0.06%、Nb0.017%、Ti0.015%、Als0.038%。根 據成分由經驗公式Ac3=937. 2-476. 5C%-19. 7Mn%+56Si%-26. 6Ni%-4. 9Cr%+38. 1Μο%+142· 8 V%-136· 3Ti%-198. 4Als%-19.lNb%+35Zr%+3315B%-16. 3Cu% 算出理論Ac3 溫度為 865°C，爐 膛內第一和第二段設定溫度為Ac3-40°C，S卩825°C，第三段為Ac3-20°C，S卩845°C，第四段為 Ac3+5°C，即870°C，第五和第六段為Ac3+20°C，即885°C。鋼板從熱處理爐爐尾進入爐膛內 進行加熱，步進梁速度為〇. 24m/min。在進爐階段，每次整塊鋼板進爐后關停步進梁，停留 50min，后續(xù)鋼板間隔3m，連續(xù)運行，鋼板進入第五段和第六段保溫。當鋼板準備出爐后，再 次關停步進梁，待出爐鋼板停留50min，鋼板實際保溫溫度為870°C，總保溫時間0. 55Hmin， 即llOmin。隨后鋼板出爐后上冷床空冷至80°C堆冷。
[0020] 實施例5 :鋼板長寬厚尺寸為6000mmX2400mmX170mm的Q345E(執(zhí)行標準GB/ T3274-2007,GB/T1591-2008)低合金高強鋼正火處理鋼板86塊。該規(guī)格鋼種成分為：C 0. 17%、Mn1. 38%、Si0. 37%、P0. 009%、S0. 002%、V0. 053%、Nb0. 016%、Ti0. 012%、Als 0· 029%。根據成分由經驗公式Ac3=937. 2-476. 5C%-19. 7Mn%+56Si%-26. 6Ni%-4. 9Cr%+38. 1 Μο%+142· 8V%-136. 3Ti%-198. 4Als%-19.lNb%+35Zr%+3315B%-16. 3Cu% 算出理論Ac3 溫度為 875°C，爐膛內第一和第二段設定溫度為Ac3-20°C，S卩855°C，第三段為Ac3-10°C，S卩865°C， 第四段為Ac3+5°C，即880°C，第五和第六段為Ac3+28°C，即903°C。鋼板從熱處理爐爐尾進 入爐膛內進行加熱，步進梁速度為〇. 29m/min。在進爐階段，每次整塊鋼板進爐后關停步進 梁，停留40min，后續(xù)鋼板間隔3m，連續(xù)運行，鋼板進入第五段和第六段保溫。當鋼板準備 出爐后，再次關停步進梁，待出爐鋼板停留40min，鋼板實際保溫溫度為883°C，總保溫時間 0. 5Hmin，即85min。隨后鋼板出爐后上冷床空冷至80°C堆冷。
[0021] 實施例6 :鋼板長寬厚尺寸為7000mmX2400mmX180mm的Q345E(執(zhí)行標準GB/ T3274-2007,GB/T1591-2008)低合金高強鋼正火處理鋼板36塊。該規(guī)格鋼種成分為：C 0. 17%、Mn1. 38%、Si0. 37%、P0. 009%、S0. 002%、V0. 053%、Nb0. 016%、Ti0. 012%、Als 0· 029%。根據成分由經驗公式Ac3=937. 2-476. 5C%-19. 7Mn%+56Si%-26. 6Ni%-4. 9Cr%+38. 1 Μο%+142· 8V%-136. 3Ti%-198. 4Als%-19.lNb%+35Zr%+3315B%-16. 3Cu% 算出理論Ac3 溫度為 875°C，爐膛內第一和第二段設定溫度為Ac3-35°C，S卩840°C，第三段為Ac3-15°C，S卩860°C， 第四段為Ac3+0°C，即875°C，第五和第六段為Ac3+20°C，即895°C。鋼板從熱處理爐爐尾進 入爐膛內進行加熱，步進梁速度為〇. 24m/min。在進爐階段，每次整塊鋼板進爐后關停步進 梁，停留50min，后續(xù)鋼板間隔4m，連續(xù)運行，鋼板進入第五段和第六段保溫。當鋼板準備 出爐后，再次關停步進梁，待出爐鋼板停留50min，鋼板實際保溫溫度為880°C，總保溫時間 0. 6Hmin，S卩108min。隨后鋼板出爐后上冷床空冷至80°C堆冷。
[0022] 具體實施例性能檢測情況見表1。
[0023] 表1鋼板拉伸及低溫沖擊性能檢測情況。
[0024]

【權利要求】
1.厚度120?200mm低溫韌性鋼板正火熱處理工藝，包括步進梁式熱處理爐，其特征在 于：1、控制熱處理爐爐膛內溫度逐步遞增，第一段和第二段為Ac3溫度以下20?40°C，第 三段為Ac3溫度以下10?20°C，第四段為Ac3溫度以上0?10°C，第五段和第六段為Ac3 溫度以上20?30°C; 2、每塊鋼板進爐或待出爐時關停步進梁待溫，停留時間20?50min ; 3、步進梁速度為0. 24?0. 37m/min，進爐的兩塊鋼板之間保持3m以上的距離；4、鋼板保溫 溫度為Ac3+5°C ±5°C，保溫時間0. 5Hmin-0. 7Hmin，H為鋼板厚度，單位為mm。
【文檔編號】C21D1/28GK104357623SQ201410646749
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月16日 優(yōu)先權日:2014年11月16日
【發(fā)明者】陳英俊, 熊文名, 趙和明, 熊小星, 王洪, 馮小明, 趙房亮, 王國文, 廖彬生, 王琨銘, 楊帆, 黃珍, 劉志芳, 周焱民, 李學明, 肖穎 申請人:新余鋼鐵集團有限公司