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2023年 第9期 热加工95热 处 理Heat Treatment620mm薄规格铬钼钢的热处理板形攻关郝金锋，陈敏侠，徐威，王灿峰湘潭钢铁集团有限公司 湖南湘潭 411101摘要：钢板板形是决定钢板生产成本的一个重要指标，改善这个指标可减少不必要的能源浪费和工序时序消耗，有效地降低生产成本，提高企业的交货效率，提升市场竞争力。通过跟踪大量的铬钼钢热处理板形，收集相应的热处理工艺、冷却模式、炉后冷矫率，并进行大量的数据分析，找出了热处理区域制约板形的瓶颈因素，制定了相应的改进措施，取得了很好的效果，不仅减轻了中间工序的库存压力，有效地改善了生产效率和交货期，还显著提高了企业的经济效益。关键词：钢板板形；生产成本；数据分析；改进措施1 序言 生产低成本是企业追求的目标，对板材生产厂来说，减少钢板的中间工序就意味着成本会有改善，钢板的冷矫率1指的是钢板生产的总块数和板形不良块数的比值。冷矫率越高，需要的挽救成本就越高，生产成本也越高，一个板材生产厂的整体冷矫率又受限于订单结构和接单量。订单结构越复杂、接单量越大，冷矫率就越有挖掘的空间。规格越是杂乱，生产难度也会加大，产出的钢板冷矫率越高，生产成本也越高。我公司某板材厂自2015年以来受订单结构的影响，热处理产品的冷矫率不断上升，冷矫率一度涨至45%，比兄弟单位的冷矫率高了42%，究其原因主要还是热处理工艺参数差别较大。为改善钢板冷矫率高的问题，轧钢热处理区域经过长时间的跟踪并收集数据，对几个关键因素重点攻关，并实时优化了相关的工艺温度和具体参数。2 铬钼钢板热处理工艺流程及炉后冷矫率铬钼钢板的热处理生产流程为：抛丸正火回火喷号形合。在实际生产中，热处理工艺参数设计是否合理，在炉加热工艺是否正常，炉后冷却过程控制是否有异常，都会直接影响到冷矫率。我公司某板材厂2021年前7个月生产的铬钼钢的冷矫率数据见表1。表12021年前7个月铬钼钢冷矫率 月份/月1234567冷矫率（%）45.2043.3640.2547.2542.1540.2541.653 冷矫率的控制要点和相应办法3.1 热处理铬钼钢来料板形对冷矫率的影响（1）热处理来料对冷矫率的影响 由于铬钼钢基本以正火回火的状态交货，在轧钢生产过程中以控制轧制为主，没有控制冷却过程，轧后板形在热矫直机的矫直力作用下改善比较到位，生产现场长期观察来料热处理铬钼钢板的板形基本没问题，板面平整度能达到进炉要求，用2m水平尺测量多块钢板热处理来料前的平整度，并将测量的平整度数据与抛丸后的数据进行对比，见表2。由表2可看出，前后两组数据对比无明显变化，可见抛丸对铬钼钢板的平整度没有影响，对后续的冷矫率指标影响可忽略。（2）来料吊运对冷矫率的影响 来料吊运采用9根磁条挂梁行车，只有超厚规格才使用吸盘式磁坨，在现场对卸车前和卸车后的铬钼钢板的平整2023年 第9期 热加工96热 处 理Heat Treatment度进行测量，测量数据基本无变化，可知卸车对钢板的平整度影响可忽略。卸车后所落跺位按制度规范，无明显落差，堆跺导致的平整度波动可不计，因此来料吊运对冷矫率的影响可忽略。吊运及落跺如图1、图2所示。3.2 正火温度对冷矫率的影响由于之前批量追加冷矫工序的铬钼钢板厚度规格集中在620mm，因此也选用这个厚度范围的钢板进行试验。该厚度范围内的钢板在正火炉内升温较快，且保温时间较短，先考虑加热温度，铬钼钢的加热温度基本是890910，相比同规格其他牌号的钢板正火温度高2040。针对一批8mm的铬钼钢（牌号12Cr2Mo1R）进行不同温度正火的对比试验，试验温度及试验钢板号见表3，出炉状态如图3、图4所示。由图3、图4可看出，正火温度越高，出炉后板形变化越明显，板面出现不平整的概率增加（图3的板形很差，几乎每块长度和宽度方向都有不同程度的变形，而图4的板形正常）。从两组试验的结果来看，正火出炉温度偏高是620mm厚铬钼钢炉后冷矫率居高不下的主要原因，几乎每块出炉后都有板面快速变形的异常情况，结合Cr、Mo的成分分析可知，铬钼钢中Cr、Mo含量均超过1.5%，热处理之后硬度可以达到60HRC左右，远超一般的合金钢，规 表22021年7月份炉前及炉后平整度测量数据对比 （mm）钢板编号12345678来料测量34433433抛丸后34433433图1磁条吊运图2钢板落跺图3910出炉图4890出炉 表3铬钼钢不同的正火温度对比试验 （）钢板号K01K02K03K04K05K06K07K08正火温度910910910910890890890890格较薄，同时由于热应力及组织应力的共同作用，出炉后板面冷却速度差异使得应力不平衡导致板形波动，增加了炉后冷矫率。3.3 正火工艺曲线及正火组织研究铬钼钢的正火工艺曲线与其他牌号的钢区别不大，也是加热、保温和冷却三部分（见图5），加热温度高是其主要特点，采用炉后在冷床上自然冷却，但铬钼钢成分中Cr含量较高，且Cr是中强碳化物形成元素，钢中的一部分Cr置换Fe形成合金渗碳体2，提高了其稳定性，另一部分Cr溶入铁素体中，形成固溶强化，提高了铁素体的强度和硬度，而且在Cr含量较高的铬钼钢中，铬有使碳化物分散孤立分布的趋势，碳化物的分布情况如图6所示。2023年 第9期 热加工97热 处 理Heat Treatment场通过优化冷床的摆动模式，增加冷床自动运行逻辑，即先让冷床自动向前摆动5m，然后停下来，等待50s后再自动后退5m，直接接到下一块钢板，冷床继续重复类似操作，最后观察钢板的冷却板形（见图10），发现有明显的不平，仍然不满足交货要求。与自然冷却相比无明显改善，而且冷床摆动时辊子滑动会影响钢板下表面平整度，导致质量异常，同时板形差会给下道回火工序增加进炉难度。图5铬钼钢正火曲线示意图7低碳钢正火组织图9正常冷却图6铬钼钢正火组织图8铬钼钢正火组织3.4 铬钼钢加热速率和加热温度对组织转变的影响铬钼钢的正火温度不宜过低，主要原因是：铬钼钢加热时的组织转变与碳素钢基本相同，即包括奥氏体的形核与长大、碳化物的溶解、奥氏体的均匀化4个阶段3，Cr元素同大多数合金一样，会减缓奥氏体化的过程，铬钼碳化物也会使铬钼钢的临界温度点升高。因此，铬钼钢相比碳素钢而言，不仅奥氏体化的温度要高，而且保温时间也需要更长，合金溶解后扩散需要的时间更长。3.5 相同冷却速度下低碳钢与铬钼钢正火组织对比铬钼钢和普通低碳钢的正火态金相组织差别较大，普通低碳钢正火后做金相试验可看到，有细小的珠光体和铁素体组织4（见图7），而铬钼钢正火态金相组织中有明显的碳化物组织存在（见图8），且很容易识别，这部分化合物是提高钢材强度和硬度的关键，但存在分布不均匀的情况，在奥氏体均匀化时无明显异常，但钢板出炉后随着温度的降低，铬钼碳化物析出，快速形成的铬钼碳化物明显提高钢的晶界结合力和硬度，但每个部位的碳化物析出不均匀将导致组织应力的产生。3.6 炉后正常冷却和冷床摆动冷却效果对比做试验的铬钼钢正常出炉后再上冷床，在极短的时间内其长度和宽度方向均出现不同程度的变形，已不满足正常交货的基本条件（见图9）；现图10摆动冷却3.7 正火出炉自然冷却时长对冷矫率的影响试验发现，910出炉的铬钼钢上冷床不到5min2023年 第9期 热加工98热 处 理Heat Treatment45钢模锻活扳手热处理缺陷分析及工艺优化倪建光威海职业学院 山东威海 264210摘要：针对生产厂商提供的模锻活扳手结构特点，以及所选用45钢的热处理特性，分析了活扳手在某些特殊部位产生开裂、硬度不足及软点等缺陷的原因，优化了该活扳手的常用淬火工艺，并制定采用多用炉碳氮共渗等多种热处理工艺方法来满足企业的技术需求。关键词：双液淬火；分级淬火；多用炉碳氮共渗1 序言某五金手动工具生产厂在对其主打产品之一活扳手进行热处理时产生了多个缺陷，45钢活扳手在自动化模锻锤上锻造后，多个部位容易在热处理过程中出现淬裂倾向，且在模锻活扳手头部关键的受力部位出现硬度不足及局部软点等缺陷。针对生产厂为解决这些缺陷而提出的技术问题，本文从双液淬火工艺、分级淬火工艺、多用炉碳氮共渗等多种热处理工艺方案提供技术支持，满足企业生产需要。根据生产厂提供寻求技术支持的信息可以看到，模锻活扳手外形尺寸虽然不大，但局部形状较为复杂，且容易出现碎裂的部位其截面尺寸都较基金项目：2022年威海职业学院科研项目企业产品活动扳手热处理面临难题解决方案（WZKJ2022-042）。就开始出现了板形波动，对于自然冷却的时间长短来说已无实际意义，而同规格的低碳钢正火温度在870左右，则不会出现这种情况，因此冷却时长并不影响冷矫率。但是，对于厚度20mm的铬钼钢出现的冷矫率有下降趋势，但没有完全消失，现场跟踪及观察后发现同样存在类似情况，说明铬钼钢的热处理板形攻关是极具代表性的，该成分的钢种炉后板形控制主要问题仍然是如何控制出炉时的组织应力和热应力，防止应力不均匀和较大内应力产生，这是改善板形的重点方向。4 结束语通过对不同试验温度下正火的铬钼钢正常回火后并取样检测金相及力学性能，发现金相组织无明显异常，屈服强度、抗拉强度、冲击吸收能量、模拟焊后等均无不合格项，因此将620mm的铬钼钢正火温度降低20，可极大地降低正火炉的生产压力，减少铬钼钢板的热处理成本，缩短了该规格钢板的交货周期。经过两个月的尝试和不断改进，我公司某板材厂铬钼钢板的平均冷矫率从之前的15%左右降到了2%以内，而厚度620mm规格铬钼钢板冷矫率则从6月份的41.65%降到了5%以内，且热处理炉后冷矫工序量和钢板倒运量明显降低。在冷矫率攻关过程中，热处理钢板的来料板形监控、正火入炉升温速率和在炉温度控制、保温时间控制，以及出炉板形监控模式等都上了一个新的台阶。参考文献：1 曹开宸中板成材率影响因素及其对成本的影响分析J轧钢，2004（3）：56-59.2 王国栋中国中厚板轧制技术与装备M北京：冶金工业出版社，2009.3 崔风平，孙玮，刘彦春，等中厚板生产与质量控制M北京：冶金工业出版社，2008.4 钱亚军，余伟，武会宾，等热处理对1000MPa级工程机械结构用钢组织和性能的影响J北京科技大学学报，2010，32（5）：599-604.20230703