薄规格马氏体耐磨钢淬火后头尾反向变形缺陷的控制方法

技术领域

本发明涉及高强钢淬火生产领域，具体指一种改善薄规格马氏体耐磨钢淬火后头尾反向变形缺陷的控制方法。

背景技术

随着中国工业技术水平的不断发展和提高，造船业、机械加工业、石油化工、桥梁建筑等行业对中板的总体需求量增加，同时对高等级高强度钢板的需求也在不断增加。

高等级高强度调质耐磨钢的生产方式主要是利用辊底式加热炉和辊式淬火机来生产获得。淬火工艺是生产高强度调质耐磨钢的一种重要工艺，其参数的设定一般主要通过操作人员手动设定。实际生产过程中受到日常环境温度，冷却水温，冷却水水压及加热炉燃烧状况的变化影响，导致淬火后薄规格钢板板形极易出现多种复杂平直度缺陷。在薄规格的马氏体耐磨钢淬火生产过程中，头尾反向变形是一种常常会出现的板形缺陷，主要特征是钢板头部与尾部呈现反向的变形特征，即头部上翘尾部下扣，或者是头部下扣尾部上翘；钢板中部在头尾的反向变形缺陷基础上可能会耦合一定的横弯或者反向横弯。目前对于该缺陷的判定与工艺参数调试没有明确的方式方法，严重影响到后续生产的薄规格钢板板形，造成成材率和合格率降低，影响生产、交货节奏以及下游客户的使用，带来一定地经济损失。

发明内容

本发明针对上述技术问题，克服现有技术的不足，提供一种改善薄规格马氏体耐磨钢淬火后头尾反向变形缺陷的控制方法。具体指通过对问题板形平直度测量，板形缺陷特征计算判定，针对头尾反向变形缺陷特征量的板形工艺参数调试，针对中部横弯变形的板形工艺参数调试，调试后的板形平直度特征测量与计算判定。通过对淬火后薄规格马氏体耐磨钢不同区域的变形特征进行测量表征与计算判定，并进行相应的工艺参数调节，有效优化板形质量。

一种薄规格马氏体耐磨钢淬火后头尾反向变形缺陷的控制方法，所述薄规格马氏体耐磨钢是通过辊底式加热炉和辊式淬火机完成淬火冷却工艺获得的，所述控制方法包括如下步骤：

(1)板形平直度测量；

(2)板形缺陷特征计算；

(3)板形缺陷特征判定；

(4)针对钢板头尾反向变形缺陷的板形工艺参数调试；

(5)针对钢板中部横弯变形的板形工艺参数调试；

(6)调试后的板形平直度特征测量与计算判定。

进一步地，所述步骤(1)中，在板形平直度测量环节，在钢板的四个边角以及中部位置，设置12个测量位置分别标记为测量点1～12(见图1)；首先将标尺放置在钢板相应的边部或是中部的测量位置，然后将塞尺插入到标尺与钢板上表面形成的两端缝隙中读取相应位置处塞尺的示数h

h

进一步地，针对步骤(1)中所记录的板形数据进行缺陷特征计算：

1)计算钢板头部和尾部各自的上翘或是下扣幅度，即综合变形幅度Δh

以测量点1为例，1处的变形幅度Δh

Δh

同理，相应计算得到Δh

计算头部综合变形幅度Δh

同理计算得到尾部的综合变形幅度Δh

2)计算中部横弯缺陷的特征量w(见图5)：

进一步地，针对步骤(2)中计算得到的缺陷特征值进行缺陷特征判定：

1)如果钢板头部和尾部各自的综合变形幅度Δh

2)如果钢板头部和尾部各自的综合变形幅度Δh

3)其它情况为非头尾反向变形缺陷，采用其它板形控制方法调控。

进一步地，针对薄规格钢板头尾反向变形缺陷的板形工艺参数调试：钢板头部和尾部出现的反向变形的缺陷特征，是由于辊式淬火机辊缝参数调节不合适导致钢板冷却过程中头部与尾部上表面残余水量不同，辊缝设置较高会导致冷却水穿过钢板与夹送辊间的缝隙在板头上表面积聚，相对的会导致板尾上表面的冷却水将减少(见图6)；由此会导致冷却水积累较多的部位上表面冷却速率较大，出现局部横弯下扣的板形特征；而冷却水较少的部位上表面冷却速率较小，出现局部反向横弯上翘的板形特征。调节方式是通过对淬火机辊缝进行调试；若钢板头部下扣，尾部上翘，则表明头部上表面冷却速率大，尾部上表面冷却速率小，因此需要减少头部上表面的残余冷却水，适当增大尾部上表面的冷却水，可以降低原淬火机设定的辊缝f，反之亦然。计算头尾反向变形差异r：

通过实际生产可以获得针对头尾反向变形差异的辊缝调节改善效用值k＝0.3；k的实际意义为，对于薄规格马氏体淬火钢改善1mm的头尾反向变形差异，需要对淬火机辊缝进行0.3幅度的调节；故此处需要对淬火机辊缝高度进行幅度为k×r的调节，调节后的淬火机辊缝为f-0.3r。

进一步地，针对钢板中部横弯缺陷特征量的板形工艺参数调试：钢板中部出现的横弯特征，是由于辊式淬火机上下表面冷却水水比参数调节不合适导致钢板冷却过程中在厚度方向上下表面冷却速率不同步，致使出现冷却速率较快的一面出现横弯；调节方式是通过对上下表面的冷却水水比进行调试；若中部横弯特征量w为正，即钢板上表面出现横弯，表明上表面冷却速率大，下表面冷却速率小，因此需要增大原下表面的冷却水水比b；通过实际生产可以获得水比调节改善效用值a与钢板厚度d满足函数关系：a＝0.002d-0.011；a的实际意义为，对于厚度为d mm的钢板，改善1mm的横弯缺陷量，需要对冷却水水比进行a幅度的调节；故此处需要对冷却水水比进行幅度为a×w的调节，调节后的冷却水水比为b+(0.002d-0.011)×w。

进一步地，完成工艺参数设定后，对新出炉的钢板板形再次进行板形平直度测量。

进一步地，完成新出炉钢板板形测量后，对所记录的新出炉钢板板形数据进行板形缺陷特征计算。

进一步地，针对步骤(6)中计算得到的缺陷特征值进行板形标准判定：

1)如果钢板头部和尾部各自的综合变形幅度Δh

2)如果钢板头部和尾部各自的综合变形幅度Δh

3)如果参数情况不满足判定条件1)或2)，则均判定为钢板头尾反向变形，重新回到步骤(3)的缺陷特征判定，进行新一轮的工艺参数调试过程；

至此，完成了薄规格马氏体耐磨钢淬火后头尾反向变形缺陷的控制。

通过本方法，有效解决了由于复杂多变的现实工况，例如环境水温、温度变化、加热炉燃烧温度变化以及淬火机夹送辊磨损等多种因素所导致的薄规格高强度耐磨钢板形头尾反向变形缺陷的工艺参数调节问题，提高了板形工艺参数设定的有效性、板形合格率以及产线的生产效率。

采用本发明可以将淬火后的薄规格高强度耐磨钢头尾反向变形差异控制在1mm以内，中部横弯控制到最小水平，改善生产中出现的头尾反向变形的板形问题，提高合格率以及生产效率，减少企业因板形不达标问题带来的经济损失。

附图说明

图1钢板平直度测量位置示意图，

图2塞尺测量示意图，

图3标尺摆放与塞尺测量位置示意图，

图4头尾反向变形缺陷计算示意图，

图5中部横弯缺陷计算示意图，

图6辊缝影响钢板上表面残余水

图7实际测量的板形数据，

图8新出炉钢板的板形数据，

图9本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明：

某厂热处理生产线生产过程中的一块d＝10mm厚度规格的NM400马氏体钢板测量数据见附图7，当前工艺参数设定的下表面水比为b＝1.3，辊缝为18mm。1.针对已获得的板形数据进行缺陷特征计算：

(1)计算钢板头部和尾部各自的综合变形幅度Δh

1处的变形幅度Δh

Δh

同理，相应计算得到Δh

计算头部综合变形幅度Δh

同理计算得到尾部的综合变形幅度Δh

(2)计算中部横弯缺陷的特征量w

2.针对计算得到的缺陷特征值进行缺陷特征判定：

由于钢板头部综合变形幅度Δh

3.针对钢板头尾反向变形缺陷的板形工艺参数调试：

计算头尾反向变形差异

4.针对钢板中部横弯缺陷特征量的板形工艺参数调试：

中部横弯特征量w为正，即钢板上表面出现横弯，表明上表面冷却速率大，下表面冷却速率小，因此需要增大原下表面的冷却水水比。水比调节改善效用值a＝0.002d-0.01＝0.01。因此这里调节后的冷却水水比为b+a×w＝1.32；

5.完成工艺参数设定后，对新出炉的钢板板形再次进行钢板的板形测量，得到如附图8所示的板形测量数据；

6.对所记录的新出炉钢板板形数据进行如步骤2相同的缺陷特征计算；得到

Δh

7.针对计算得到的缺陷特征值进行板形标准判定：

Δh

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。