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摘 要 薄规格耐磨钢板板形控制是批量生产的难点。本文结合某钢厂辊式淬火机设备特点及薄规格耐磨钢生产经验，总结分析钢板淬火后常见板形缺陷，通过调整优化淬火机设备参数和水量、上下水比、辊速等工艺参数，解决了薄规格耐磨钢板淬火后板形问题，实现批量交付。
关键字 薄规格耐磨钢板 淬火 工艺 板形
1 前言
耐磨钢具有良好的可加工性能合优良的耐磨性能，使用寿命是传统结构钢板的数倍[1]，是冶金、建材、矿山、运输、电力等行业发展起来的重要材料[2]，随着耐磨材料技术的发展，以及社会节能意识的提高，薄规格耐磨钢的需求越来越大。薄规格耐磨钢淬火过程中，冷却速度极大，极易产生各部位冷却不均，相变不均，在钢板内部产生严重的内应力，导致淬火后钢板板形瓢曲。
通过对淬火机设备参数、淬火工艺参数调整优化，保证薄规格钢板淬火时整个横截面均匀冷却，可以有效控制淬火后板形。
2 辊式淬火机设备参数
某钢厂热处理线采用德国LOI 辊式淬火机，该淬火机淬火分高压段、低压段两部分，由20段喷管组成，结构见图1所示。
高压段是快速淬火段，水压0.8MPa，长约3.3米。在淬火机入口处的前三对传输辊后面是高压水幕，分别位于钢板的上部和下部，对应图1中的1至6段喷管。水幕喷口形状为一条窄缝，上下喷口间隙分别为1.6mm、2.3mm，水幕的喷射角度和离钢板的距离都是可调节的。水幕之后为水箱，上下各2组喷管，对应图1中的7至12段喷管，每一个提供3排高压喷嘴。水幕和分水箱在钢板的宽度方向上，分为三部分，每部分都单独供水独自调整水量。高压段最后为上下共2组喷管，對应图1中的13、14段喷管，每一个提供6排高压喷嘴，在钢板的宽度方向上为一个整体。
低压段长约水压0.4MPa，长约19.4米，对应图1中的15至20段喷管。
图1 淬火机各段喷管示意图
3淬火机设备参数调整
生产薄规格耐磨钢板前，必须对淬火机设备参数进行相应调整。淬火机框架四角水平偏差小于0.4mm，淬火机链条传递平稳，淬火机水幕及各段喷管无堵塞现象，并对淬火机水幕的水平度、缝隙开口度、离钢板上下表面距离进行校正。
4淬火机水量、水比、辊速等工艺参数的影响
4.1水量对淬火过程中板形影响
钢板在淬火过程中产生的翘曲变形，根本原因在于内部的内应力，内应力主要有两种，一是由于冷却不均匀产生的热应力，二是由于淬火过程中相变产生的组织应力[3]，淬火钢板变形是由热应力和组织应力复合作用的结果[4]。钢板淬火过程中冷速极快，奥氏体组织迅速转化为马氏体。在钢中，马氏体比容最大，奥氏体比容最小，相变产生的应力极大，在淬火钢板内应力中占主导作用。
钢板淬火过程中，淬火机水幕采用大水量，能使钢板经过水幕后整个横截面组织迅速完成马氏体转变，减弱后面各段喷管冷却不均对板型的影响。
4.2上下水比对淬火过程中板形影响
通过对淬火过程中上下水比的设定，能直接影响到钢板上下表面的冷却均匀性，影响钢板横向板形。钢板出炉后，瞬时冷却至常温，钢板上表水温变化不大，所以上下水比接近1时，板型会比较理想。当上下水比过小时，钢板下表先冷到Ms点以下发生马氏体转变，体积较上表要膨胀，上表受压缩，整张钢板出现横弯下凹。
当淬火钢板较宽时，为保障钢板横向板形，需合理设定同一截面三部分水量的比例。实践证明淬火机水幕上下喷口间隙一定，同一截面三部分水量设定的比例与三部分设备长度比例保持一致，钢板淬火后板形较好。
4.3淬火辊速对淬火过程中板形影响
当淬火辊速设定不合理时，钢板出淬火机后往往存在纵向波浪[5]。薄规格钢板淬火时，冷却水会有部分停留在钢板上表的辊道之间，若辊速过低，此部分冷却水对钢板上表的冷却作用将较大，使得上表优先于下表冷却，同时造成钢板上表冷速大于下表冷速，板形出现纵向大波浪或中间凸出；若辊速过快，钢板在水幕冷却区未淬透，整个相变过程较长，影响因素较多，板形往往出现纵向连续的小波浪或不规则板形缺陷。
5 结论
1、 生产薄规格耐磨钢板前，必须对淬火机设备参数进行相应调整，确保设备精度。
2、 薄规格耐磨钢板进入淬火机后迅速采用大水量冷却至常温，上下水比接近1时，能获得较理想的板型，配合适当的淬火辊速，能实现6mm规格钢板淬火后板形良好控制。
3、 影响辊式淬火机淬火后钢板板形的因素很多，需要综合考虑设备精度、钢板原始板形、钢板规格、淬火水量、上下水比、辊速等。实际淬火后板形是各项因素综合作用的结果，只有对设备及工艺参数熟练掌握，充分了解钢板变形机理，经过大量实践，才能真正做到薄规格耐磨钢板淬火板形精准控制。
[1]李文斌，费静，曹忠孝等.鞍钢低合金耐磨钢研发现状及发展[J]. 第八届中国钢铁年会论文集，2011
[2]彭宏伟.稀土元素对低合金耐磨组织和性能的影响[J]. 中南大学硕士学位论文，2011，5
[3]乔馨，于锋，刘源.薄规格钢板淬火过程中板形控制[J]. 钢铁研究学报，2011，10，第23卷
[4]吴涛，刘宝良，舞杰，张仪杰.高强耐磨钢板直接淬火板形控制工艺研究[J]. 宽厚板，2012，6，第18卷
[5]宋雷鸣，陆焱.淬火工艺对BIS52J钢板变形的影响[J]. 金属热处理，2010，第35卷
关键字 薄规格耐磨钢板 淬火 工艺 板形
1 前言
耐磨钢具有良好的可加工性能合优良的耐磨性能，使用寿命是传统结构钢板的数倍[1]，是冶金、建材、矿山、运输、电力等行业发展起来的重要材料[2]，随着耐磨材料技术的发展，以及社会节能意识的提高，薄规格耐磨钢的需求越来越大。薄规格耐磨钢淬火过程中，冷却速度极大，极易产生各部位冷却不均，相变不均，在钢板内部产生严重的内应力，导致淬火后钢板板形瓢曲。
通过对淬火机设备参数、淬火工艺参数调整优化，保证薄规格钢板淬火时整个横截面均匀冷却，可以有效控制淬火后板形。
2 辊式淬火机设备参数
某钢厂热处理线采用德国LOI 辊式淬火机，该淬火机淬火分高压段、低压段两部分，由20段喷管组成，结构见图1所示。
高压段是快速淬火段，水压0.8MPa，长约3.3米。在淬火机入口处的前三对传输辊后面是高压水幕，分别位于钢板的上部和下部，对应图1中的1至6段喷管。水幕喷口形状为一条窄缝，上下喷口间隙分别为1.6mm、2.3mm，水幕的喷射角度和离钢板的距离都是可调节的。水幕之后为水箱，上下各2组喷管，对应图1中的7至12段喷管，每一个提供3排高压喷嘴。水幕和分水箱在钢板的宽度方向上，分为三部分，每部分都单独供水独自调整水量。高压段最后为上下共2组喷管，對应图1中的13、14段喷管，每一个提供6排高压喷嘴，在钢板的宽度方向上为一个整体。
低压段长约水压0.4MPa，长约19.4米，对应图1中的15至20段喷管。
图1 淬火机各段喷管示意图
3淬火机设备参数调整
生产薄规格耐磨钢板前，必须对淬火机设备参数进行相应调整。淬火机框架四角水平偏差小于0.4mm，淬火机链条传递平稳，淬火机水幕及各段喷管无堵塞现象，并对淬火机水幕的水平度、缝隙开口度、离钢板上下表面距离进行校正。
4淬火机水量、水比、辊速等工艺参数的影响
4.1水量对淬火过程中板形影响
钢板在淬火过程中产生的翘曲变形，根本原因在于内部的内应力，内应力主要有两种，一是由于冷却不均匀产生的热应力，二是由于淬火过程中相变产生的组织应力[3]，淬火钢板变形是由热应力和组织应力复合作用的结果[4]。钢板淬火过程中冷速极快，奥氏体组织迅速转化为马氏体。在钢中，马氏体比容最大，奥氏体比容最小，相变产生的应力极大，在淬火钢板内应力中占主导作用。
钢板淬火过程中，淬火机水幕采用大水量，能使钢板经过水幕后整个横截面组织迅速完成马氏体转变，减弱后面各段喷管冷却不均对板型的影响。
4.2上下水比对淬火过程中板形影响
通过对淬火过程中上下水比的设定，能直接影响到钢板上下表面的冷却均匀性，影响钢板横向板形。钢板出炉后，瞬时冷却至常温，钢板上表水温变化不大，所以上下水比接近1时，板型会比较理想。当上下水比过小时，钢板下表先冷到Ms点以下发生马氏体转变，体积较上表要膨胀，上表受压缩，整张钢板出现横弯下凹。
当淬火钢板较宽时，为保障钢板横向板形，需合理设定同一截面三部分水量的比例。实践证明淬火机水幕上下喷口间隙一定，同一截面三部分水量设定的比例与三部分设备长度比例保持一致，钢板淬火后板形较好。
4.3淬火辊速对淬火过程中板形影响
当淬火辊速设定不合理时，钢板出淬火机后往往存在纵向波浪[5]。薄规格钢板淬火时，冷却水会有部分停留在钢板上表的辊道之间，若辊速过低，此部分冷却水对钢板上表的冷却作用将较大，使得上表优先于下表冷却，同时造成钢板上表冷速大于下表冷速，板形出现纵向大波浪或中间凸出；若辊速过快，钢板在水幕冷却区未淬透，整个相变过程较长，影响因素较多，板形往往出现纵向连续的小波浪或不规则板形缺陷。
5 结论
1、 生产薄规格耐磨钢板前，必须对淬火机设备参数进行相应调整，确保设备精度。
2、 薄规格耐磨钢板进入淬火机后迅速采用大水量冷却至常温，上下水比接近1时，能获得较理想的板型，配合适当的淬火辊速，能实现6mm规格钢板淬火后板形良好控制。
3、 影响辊式淬火机淬火后钢板板形的因素很多，需要综合考虑设备精度、钢板原始板形、钢板规格、淬火水量、上下水比、辊速等。实际淬火后板形是各项因素综合作用的结果，只有对设备及工艺参数熟练掌握，充分了解钢板变形机理，经过大量实践，才能真正做到薄规格耐磨钢板淬火板形精准控制。
[1]李文斌，费静，曹忠孝等.鞍钢低合金耐磨钢研发现状及发展[J]. 第八届中国钢铁年会论文集，2011
[2]彭宏伟.稀土元素对低合金耐磨组织和性能的影响[J]. 中南大学硕士学位论文，2011，5
[3]乔馨，于锋，刘源.薄规格钢板淬火过程中板形控制[J]. 钢铁研究学报，2011，10，第23卷
[4]吴涛，刘宝良，舞杰，张仪杰.高强耐磨钢板直接淬火板形控制工艺研究[J]. 宽厚板，2012，6，第18卷
[5]宋雷鸣，陆焱.淬火工艺对BIS52J钢板变形的影响[J]. 金属热处理，2010，第35卷