一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法与流程

本发明属于钢铁生产行业热处理技术领域，具体涉及一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法。

背景技术：

正火，是将工件加热至ac3或acm以上30-50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或鼓风或喷水、喷雾冷却的金属热处理工艺。主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，其目的是在稍快的冷却速度中使钢材的晶粒细化，不但可以得到满意的强度，而且可以提高韧性，以获得良好的综合机械性能。

目前，直径为150-300mm的轧材正火热处理的冷却方式为在空气中冷却或喷水、喷雾冷却；由于在空气中或鼓风冷却，冷却速度相对较慢，造成强度偏低；而喷水或喷雾冷却，由于冷却速度不均匀，造成冲击性能不稳定或波动较大，且由于喷水冷却速度相对较快，改变平衡组织导致晶粒度无法评定，并且考虑到喷淬设备对轧材规格及数量的限制，这种冷却方式处理不利于批量生产，生产周期较长，成本较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，使轧后的钢材具有较高的强度和均匀的冲击韧性，以满足良好的综合机械性能，并获得平衡组织。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，轧材在加热炉加热结束后，先入水进行水冷，水冷时间为10-130s，出水后轧材中间表面最高返温温度为550-680℃；水冷后将轧材进行风冷。

进一步的，所述风冷，轧材风冷至200-250℃结束。

进一步的，所述水冷，冷却水为静水，水温≤30℃。

进一步的，水冷过程轧材在水中上下移动2－4次，但不露出水面。

进一步的，风冷过程，轧材与地面之间放置垫铁，垫铁数量为2－4个。

进一步的，风冷过程，在轧材的一侧，沿轧材长度方向放置风机，风机吹风方向朝向轧材，对轧材进行单侧鼓风冷却。

进一步的，风机与轧材距离为1-1.5米。

进一步的，轧材出加热炉的时间t1与进入冷却水的时间t2的时间间隔t≤2min。

进一步的，轧材直径为150－300mm。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明通过将轧材短时入静水上下串动进行水冷，同时水冷时间非常短，既能提高轧材强度、获得均匀的冲击韧性，又不会因为过快的冷却速度改变平衡组织，以满足对晶粒度评定。而单侧鼓风不会形成对流风向，因而削弱鼓风效果。

本发明可以实现批量生产，正火保温后可多支分批出炉冷却，提高生产效率并减少炉子占有率，节约成本。

附图说明

图1为本发明风冷过程轧材、风机、垫铁摆放示意图。

具体实施方式

1、关于水冷过程

轧材通过天车吊至水中进行水冷，入水后天车上下串动两次，使轧材在水中上下移动2－4次，但不露出水面，轧材根据规格的不同在水中冷却10-130秒。冷却水为静水，即轧材进入水中冷却过程及冷却之前，不对冷却水进行搅拌。每吊轧材出水后，立即开启水槽搅拌器以降低水温，保证水温≤30℃。

2、关于风冷过程

风机的放置，应使每个风机距离轧材的距离一致，风机均匀放置，保证轧材获得均匀的冷却组织。

风冷过程轧材下面放置垫铁，以保证鼓风均匀，钢中获得均匀的冷却组织。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1－6

将轧材在加热炉进行正火加热保温后，然后依次进行水冷和风冷，轧材化学成分及其重量百分含量见表1，轧材规格、轧材出加热炉的时间t1与进入冷却水的时间t2的时间间隔t、水冷时间（轧材在水中进行冷却的时间）、出水后轧材中间表面最高返温温度、冷却水温度、轧材在水中移动次数见表2。风冷过程轧材下面垫铁数量、风机与轧材距离、风冷结束时轧材温度见表3。

表1

表2

表3

将实施例1－6冷却后的轧材取样进行检验分析，检验项目为力学性能、冲击韧性、晶粒度和显微组织，力学性能包括抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率。冲击韧性检验内容为-20℃akv冲击吸收功。检测结果见表4。

进行力学性能检测的拉伸试样、晶粒度检测试样、显微组织检测试样的取样位置为轧材距离表面1/3半径处。冲击韧性检测试样取样位置为距离轧材表面12.5mm处。

表4

从表4看，正火处理后的轧材综合机械性能、晶粒度及组织状态良好。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，轧材在加热炉加热结束后，先入水进行水冷，水冷时间为10-130s，出水后轧材中间表面最高返温温度为550-680℃；水冷后将轧材进行风冷。

2.根据权利要求1所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，所述风冷，轧材风冷至200-250℃结束。

3.根据权利要求1所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，所述水冷，冷却水为静水，水温≤30℃。

4.根据权利要求1所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，水冷过程轧材在水中上下移动2－4次，但不露出水面。

5.根据权利要求1所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，风冷过程，轧材与地面之间放置垫铁，垫铁数量为2－4个。

6.根据权利要求1所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，风冷过程，在轧材的一侧，沿轧材长度方向放置风机，风机吹风方向朝向轧材，对轧材进行单侧鼓风冷却。

7.根据权利要求6所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，风机与轧材距离为1-1.5米。

8.根据权利要求1所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，轧材出加热炉的时间t1与进入冷却水的时间t2的时间间隔t≤2min。

9.根据权利要求1－8任一项所述的一种直径150-300mm轧材正火热处理的冷却方法，其特征在于，轧材直径为150－300mm。

技术总结
本发明一种直径150‑300mm轧材正火热处理的冷却方法，轧材在加热炉加热结束后，先入水进行水冷，水冷时间为10‑130s，出水后轧材中间表面最高返温温度为550‑680℃；水冷后将轧材进行风冷。本发明通过将轧材短时入静水上下串动进行水冷，同时水冷时间非常短，既能提高轧材强度、获得均匀的冲击韧性，又不会因为过快的冷却速度改变平衡组织，以满足对晶粒度评定。而单侧鼓风不会形成对流风向，因而削弱鼓风效果。

技术研发人员：褚岩;刘继红;孙雪翠;杨万彪;郭宇;张杨
受保护的技术使用者：石钢京诚装备技术有限公司
技术研发日：2021.04.07
技术公布日：2021.08.17