专利名称：一种高强度和超高强度型钢的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种钢材，特别是一种高强度和超高强度型钢的加工方法。
背景技术：
目前，国内只能生产普通型钢，如角钢、槽钢、工字钢、H型钢等，因为力 学性能不高，集中在Q235、Q345、Q460级别，不能满足高层建筑、大跨度钢结构、支承铁塔等 大型建筑的需求，如用于上述场合，存在强度低，需增加钢材用量，浪费钢材资源的问题；国 外仅采用超细晶工艺轧制出高强度钢板制作H型钢，屈服强度达到900 llOOMPa，但仍存 在超高强度不够，而且加工时需添加很多稀有金属，价格昂贵，其他高强度和超高强度型钢 仍没有生产。发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高强度和超高强度型 钢的加工方法，替代现有普通型钢，满足国内外市场对高强度和超高强度型钢的需求。本发明目的是这样实现的由钢厂按如下化学成份C :0. 11 0. 5%、Si 0. 1 1. 9%,Mn 0. 1 1. 9%、选择以上一种或几种微量合金元素=Ni 0. 02 0. 2%,Nb 0. 02 0. 8%、Cr :0. 02 0. 8%、Ti :0. 02 0. 6%、V 0. 01 0. 及余下为 Fe 冶炼好钢坯并 加热轧制成型钢(角钢、槽钢、工字钢和H型钢)，高强度型钢也可采用普通型钢(角钢、槽 钢、工字钢和H型钢)，经过牵引装置牵引传动依次送入预热中频和超音频加热炉内加热到 850 1100°C，然后根据型钢的规格尺寸大小经筒形淬火装置进行为时3 60秒钟快速淬 火，经过回火中频加热炉加热到370 720°C回火，最后经冷却装置进行冷却处理到常温， 从而生产出超高强度型钢；上述预热中频加热炉、超音频加热炉和回火中频加热炉中的感 应线圈中间可放入型钢，其外形与型钢相匹配，中间并保留间隙；上述筒形淬火装置由内外 壁组成，筒端密封、内外壁之间中空为蓄水腔、其内壁纵横向距离1 5cm分别设置喷孔、外 壁上设有高压喷管接头、可通过高压喷管连接到高压泵，进行高压喷淋淬火。本发明的有益效果是(1)本发明利用预热中频和超音频加热炉的感应加热线圈 的“集肤效应”将轧制好的型钢进行分段式加热，可将其加热温度提升到850 1100°C， 具有连续生产性能、可满足不同规格尺寸的型钢的加热；(2)本产品的屈服强度> 600 1670MPa，强度很高，比传统的普通型钢的屈服强度234,345和460Mpa高出1 6倍；(3) 本产品的内部组织为回火屈氏体或索氏体，晶粒度可达9级以上，具有良好的抗低温冲击 性的优点；(4)本发明采用的筒形淬火装置，内外壁中空，在内壁上纵横向1 5cm设置喷 孔，外壁上有高压喷管接头，可连接高压泵，打开高压泵进行淬火具有淬火水压大、淬火速 度快、淬火均勻的优点；(5)产品生产成本价仅为原来普通型钢的1.2倍，但由于强度高，型 钢用量可减少50%以上，在大量节省钢材的同时，可取代高强度H型钢的进口，同时可以出 口创汇，满足国内外市场的需求，经济效益和社会效益十分显著；(6)采用普通型钢进行热 处理加工方便可行，屈服强度可增加1倍以上。
附图1是本发明的后续加工生产线流程示意图，图2是本发明的加热 感应线圈绕制的应用状态示意图，图3是本发明的筒形淬火装置结构示意图。图中1代表传动支架、2代表预热中频加热炉、3代表超音频加热炉、4代表筒形淬 火装置、5代表回火中频加热炉、6代表冷却装置、7代表牵引装置、8代表型钢(如角铁、工字钢、槽钢、H型钢)、9代表感应线圈、10代表筒端、11代表外壁、12代表内壁、13代表蓄水 腔、14代表喷孔、15代表高压喷管接头具体实施方式
下面结合附图1 3举9个实施例对本发明作进一步的描述。例1 如图2所示，先加工好带有与型钢8外形相匹配的感应线圈9的中频加热炉 2、超音频加热炉3和回火中频加热炉5 ；再如图3所示，加工好内壁12和外壁11两者之间 中空、筒端10密封、内壁12上纵横向距离3cm设置喷孔14、外壁11上带有高压喷管接头15 的筒形淬火装置4 ；最后如图1所示，根据后续加工方法要求，准备好后续加工生产线，同时 筒形淬火装置4接通高压泵，牵引装置7、预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5、冷却装置6接通电源；同时由钢厂按C :0. 11%,Si 0. 15%,Mn 1.9% ；选择三种微量 合金元素Ni 0. 02%, Nb 0. 045%, Cr 0. 05%和余下为Fe化学成份冶炼好钢坯并加热轧 制好规格为5cmX5cm的型钢8 (角钢)，再将其运输到后续加工场所的后续加工生产线，经 过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉2 和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到855°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时3秒 钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到710°C回火，最后通过冷却装置6冷却处 理到常温，这样便生产出屈服强度为650MPa的超高强度型钢8(角钢)，其内部金相组织为 晶粒度达9级的索氏体。例2 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14的距离改为1cm，并如图 1所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 25%, Si 0. 80%,Mn:1.2% ； 选择三种微量合金元素Ni 0. l%,Cr 0. 25%,Ti 0. 045%和余下为Fe冶炼好钢坯并加热 轧制好规格尺寸为IOcmX IOcm的型钢8 (角钢)，再将其运输到后续加工场所，经过牵引装 置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉2和超音频 加热炉3进行分段式加热，加热到930°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时10秒钟快速淬 火，接着经过回火中频加热炉5加热到500°C回火，最后通过冷却装置6冷却处理到常温，这 样便生产出屈服强度为1200MPa的超高强度型钢8 (角钢)，其内部金相组织为晶粒度达9 级的索氏体。例3 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为5cm，并如图1 所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 45%,Si :1.9%,Mn 0. 25%;选 择四种微量合金元素Ni 0. 2%,Nb 0. 7%,Cr :0. 5%、V:0. 035%和余下为Fe化学成份冶 炼好钢坯并加热轧制好规格尺寸为20cmX 20cm的型钢8 (角钢)，再将其运输到后续加工场 所，经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加 热炉2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到990°C，然后通过筒形淬火装置4进行为 时20秒钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到370°C回火，最后通过冷却装置6 冷却处理到常温，这样便生产出屈服强度为1660MPa的超高强度型钢8 (角钢)，其内部金相 组织为晶粒度达9级的索氏体。例4 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14的距离改为1cm，并如图 1所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，将规格尺寸为IOcmX IOcm的普通型钢8(角钢)经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加 热炉2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到930°C，然后通过筒形淬火装置4进行为 时10秒钟快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到520°C回火，最后通过冷却装置6冷 却处理到常温，这样便生产出屈服强度为700MPa的高强度型钢8(角钢)，其内部金相组织 为晶粒度达9级的索氏体。例5 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为5cm，并如图1 所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 11%,Si 0. 15%,Mn选 择三种微量合金元素Ni 0. 02%, Nb 0. 045%, Cr 0. 05%和余下为Fe化学成份冶炼好钢 坯并加热轧制好规格尺寸为5cmX3. 7cm的型钢8 (槽钢)，再将其运输到后续加工场所，经 过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉2 和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到850°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时5秒 钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到650°C回火，最后通过冷却装置6冷却处 理到常温，这样便生产出屈服强度为650MPa的超高强度型钢8(槽钢)，其内部金相组织为 晶粒度达9级的索氏体。例6 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为3cm，并如图1 所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 25%,Si 0. 80%,Mn选 择三种微量合金元素Ni 0. l%,Cr 0. 25%,Ti 0. 045%和余下为Fe化学成份冶炼好钢坯 并加热轧制好规格尺寸为20cmX 7. 5cm的型钢8 (槽钢)，再将其运输到后续加工场所，经过 牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉2和 超音频加热炉3进行分段式加热，加热到930°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时20秒钟 的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到500°C回火，最后通过冷却装置6冷却处理 到常温，这样便生产出屈服强度为1200MPa的超高强度型钢8 (槽钢)，其内部金相组织为晶 粒度达9级的索氏体。例7 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为1cm，并如图1 所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 45%,Si :1.9%,Mn 0. 25%;选 择四种微量合金元素Ni 0. 2%,Nb 0. 7%,Cr :0. 5%、V:0. 035%和余下为Fe化学成份冶 炼好钢坯并加热轧制好规格尺寸为40cmX IOcm的型钢8 (槽钢)，再将其运输到后续加工场 所，经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加 热炉2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到IOOiTC，然后通过筒形淬火装置4进行为 时60秒钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到370°C回火，最后通过冷却装置6 冷却处理到常温，这样便生产出屈服强度为1660MPa的超高强度型钢8 (槽钢)，其内部金相 组织为晶粒度达9级的索氏体。例8 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14的距离改为3cm，并如图1 所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，将规格尺寸为20cmX7. 5cm的普通型钢8(槽 钢)经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到950°C，然后通过筒形淬火装置4进行为 时10秒钟快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到520°C回火，最后通过冷却装置6冷 却处理到常温，这样便生产出屈服强度为720MPa的高强度型钢8(角钢)，其内部金相组织 为晶粒度达9级的索氏体。例9 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加热 炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为5cm，并如图1所 示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 11%,Si 0. 15%、Mn选 择三种微量合金元素Ni 0. 02%, Nb 0. 045%, Cr 0. 05%和余下为Fe化学成份冶炼好钢 坯并加热轧制好规格尺寸为9. 6cmX IOcm的型钢8 (H型钢)，再将其运输到后续加工场所， 经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉 2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到860°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时10 秒钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到650°C回火，最后通过冷却装置6冷却 处理到常温，这样便生产出屈服强度为610MPa的超高强度型钢8 (H型钢)，其内部金相组织 为晶粒度达9级的索氏体。例10 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加 热炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为3cm，并如图 1所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 25%, Si 0. 80%,Mn:1.2% ； 选择三种微量合金元素Ni 0. l%,Cr 0. 25%,Ti 0. 045%和余下为Fe化学成份冶炼好钢 坯并加热轧制好规格尺寸为44cmX30cm的型钢8 (H型钢)，再将其运输到后续加工场所， 经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频加热炉 2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到930°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时30 秒钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到500°C回火，最后通过冷却装置6冷却 处理到常温，这样便生产出屈服强度为1200MPa的超高强度型钢8 (H型钢)，其内部金相组 织为晶粒度达9级的索氏体。例11 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加 热炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为1cm，并如图 1所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，由钢厂按C :0. 45%, Si :1.9%,Mn 0. 25% ； 选择四种微量合金元素Ni 0. 2%,Nb :0.7%,Cr :0.5%,V 0. 035%和余下为Fe化学成份 冶炼好钢坯并加热轧制好规格尺寸为89cmX 30cm的型钢8 (H型钢)，再将其运输到后续加 工场所，经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中 频加热炉2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到1IOO0C，然后通过筒形淬火装置4进 行为时60秒钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到370°C回火，最后通过冷却装 置6冷却处理到常温，这样便生产出屈服强度为1660MPa的超高强度型钢8 (H型钢)，其内 部金相组织为晶粒度达9级的索氏体。例12 先按例1所述方法加工好预热中频加热炉2、超音频加热炉3、回火中频加 热炉5和筒形淬火装置4，该筒形淬火装置4的内壁12上的喷孔14距离改为5cm，并如图 1所示按后加工方法要求准备好生产线；同时，将规格尺寸为9. BcmXlOcm的普通型钢8 (H 型钢)经过牵引装置7牵引，由传动支架1作为托架传动，依次被牵引装置7送入预热中频 加热炉2和超音频加热炉3进行分段式加热，加热到900°C，然后通过筒形淬火装置4进行为时10秒钟的快速淬火，接着经过回火中频加热炉5加热到550°C回火，最后通过冷却装置 6冷却处理到常温，这样便生产出屈服强度为650MPa的超高强度型钢8 (H型钢)，其内部金 相组织为晶粒度达9级的索氏体。
权利要求
一种高强度和超高强度型钢的加工方法，其特征在于，按化学成份C0.11～0.5％、Si0.1～1.9％、Mn0.1～1.9％、选择以下一种或几种微量元素Ni0.02～0.2％、Nb0.02～0.8％、Cr0.02～0.8％、Ti0.02～0.6％和V0.01～0.1％及余下为Fe冶炼成钢坯，并加热轧制成型钢，高强度型钢也可采用现有普通型钢，使用牵引装置传动，依次送进预热中频加热炉(2)和超音频加热炉(3)加热到850～1100℃，接着经筒形淬火装置(4)进行3～60秒钟的快速淬火，再经过回火中频加热炉(5)加热到370～720℃回火，最后经冷却装置(6)冷却处理到常温加工而成。
2.根据权利要求1所述一种高强度和超高强度型钢的加工方法，其特征在于，所述使 用的预热中频加热炉(2)、超音频加热炉(3)和回火中频加热炉(5)中各有一个感应线圈 (9)，该感应线圈(9)中间可放入型钢(8)，其外形与型钢(8)相匹配并保留一定间隙。
3.根据权利要求1所述一种高强度和超高强度型钢的加工方法，其特征在于，所述使 用的筒形淬火装置⑷由内壁(12)和外壁(11)组成，筒端(10)密封，内壁(12)和外壁 (11)两者之间中空为蓄水腔(3)，内壁(12)上纵横向分别距离1 5cm设有喷孔(14)，外 壁(11)上设有高压喷管接头(15)。
4.根据权利要求1所述一种高强度和超高强度型钢的加工方法，其特征在于，使用化 学成份配方冶炼钢坯热轧的型钢所加工的产品屈服强度> 600 1670MPa，使用普通型钢 所加工的产品屈服强度彡600 900MPa，金相组织为回火屈氏体或索氏体，晶粒度均达9级 以上。
全文摘要
一种高强度和超高强度型钢其加工方法为按C0.11～0.5％、Si0.1～1.9％、Mn0.1～1.9％、适宜的微量合金元素及余下为Fe的化学成份冶炼好钢坯，加热轧制成型钢，高强度型钢也可采用现有普通型钢，通过牵引送入中频和超音频加热炉加热、筒形淬火装置快速淬火、回火中频加热炉回火、冷却装置冷却加工而成，其屈服强度≥600～1670MPa，比普通型钢高1～6倍，回火金相组织为屈氏体或索氏体，晶粒度达到9级以上，具有良好的抗低温冲击性，性价比优越，可广泛用于高层建筑、大跨度钢结构、支承铁塔等重大项目工程，更可用于一般工程。
文档编号C21D1/18GK101942613SQ20101026296
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者姚圣法 申请人:姚圣法