钢热处理的新工艺

刘艳辉

摘 要： 冷轧钢热处理技术的发展，究其根本就是带钢冷却技术的发展。冷轧企业当今需要应用的就是既能够提高钢材的冷却速度，而且也不对钢板本身造成较大的变形量的各类新技术。基于此，本文综述了近年来高强度冷轧钢热处理工艺的相关技术，并对各种冷却技术的优缺点进行了论述。

关键词： 冷轧钢;热处理;新技术

【中图分类号】TF125 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）03-0192-01

由于钢板冷轧时的变形量就比较大，因此，在后续的工艺中对钢材的板型尺寸控制将存在的不小的困难。因此，现代冷轧钢热处理技术的发展主要集中在冷轧后的连续退火工艺的发展上。通过冷轧后的退火工艺来提高钢板的强度等级。笔者在下文中对其连续退火，快速冷却技术做了简要的叙述。

1 冷轧钢热处理的新工艺

1.1 水淬冷却与辊冷相结合的冷却技术

辊冷指的是将内部用水冷却的铜辊与带钢之间相互接触，从而达到降温的目的。得益于钢自身热传导速度比较快，而水又有较高的比热容。因此，通过热传导的方式来实现带钢的冷却。

这类冷却相比传统的冷却方法来说，不仅可以人为的控制带钢冷却的速度，而且冷却速度最大值也极大的提高了。在局部地区最大冷却速度甚至可以达到（100～300）℃/s，具有着高效的冷却效果。

同时，通过控制水冷辊与带钢的接触时间，实现了控制带钢的冷却速度，使带钢保持在一个较为适宜的冷却温度下，因此使用这类方法冷却的带钢往往有着较为优秀的性能。

其次，使用这类工艺可以准确的控制带钢在任意时段自身的温度，尤其是带钢冷却的终点温度。

最后，应用这类方法可以省去带钢的酸洗过程，减少了影响钢结构性能的因素，不仅仅提高了钢材的成材性能，也减少了酸洗过程的成本投入。正是因为以上优势，这类方法在钢铁厂中有着广泛的应用。特别是对于低强度等级高强钢的机组以及对表面质量要求高的软钢，这类方法是极其适用的。

但是在生产过程中，只有很精准的控制冷却过程，才能使生产出的钢材性能是高质量的。问题出现在带钢的冷却是否均匀这一方面，因此，在操作过程中，必须保证两者间的接触是非常均匀的，在每一个区域的冷却速度都要相同，否则将会在成品钢材表面有明显的热变形现象。故而，为了增大两者间接触的均匀性，建议在辊冷前后设置能够增大张力的张紧辊，尽量实现两者间的均匀接触。但是单单这样做是明显不足的，有时高强钢在辊冷时，会有相变或收缩的情况产生，导致板型膨胀。

不仅如此，由于辊子与带钢之间存在相对滑动，会进一步的影响带钢的成材质量。同时，由于水冷辊长时间处在高温的环境下，易导致自身发生老化，因此，需要定期更换辊子才能获得良好的效果。

1.2 喷气式冷却与辊冷相结合的冷却技术

辊冷和水淬复合冷却工艺是先采用辊冷将带钢冷却到一定温度后进行水淬。这种方法使带钢的冷却速度得到有效的提升，但是对板型的控制却不太过关。而本节所介绍的辊冷和喷气式复合式冷却技术则能较好的实现板型质量的控制。这类方法不仅能达到同样，甚至更快的冷却速度，同时也能够获得更好的带钢版型。这类方法作用的原理是在带钢水冷辊后面施加喷漆冷却来实现的。图1是这类冷却方法的工作适示意图。

1.3 高速喷射气体冷却法

通过在高温的带钢表面高速的喷射保护气体，从而实现钢板的快速冷却。为了使能够更均匀的冷却带钢，喷嘴设置为更规律的排列形式，圆筒状的喷嘴，经过不断的发展，目前采用的是窄缝式喷嘴，能够获得更为高速的喷射效果，故抛弃了传统的圆筒状的喷嘴。

这类方法相比普通的气体喷射法来说，不单单拥有高速的喷射速度，而且带钢与喷嘴之间的距离变得会更小[1]。虽然在冷却的速度上稍逊色于水淬与辊冷，但是，从冷却的均匀性上来看，则较为出色，对版型要求特别高的钢板，通常都使用这类方法。

1.4 热水冷却法

这里所指的热水，温度在90℃～98℃范围之间，冷却的速度大约在30～150℃/s。为了进一步加大冷却的效果，在热水槽后步还设置了水雾喷射冷却装置。操作者只需要控制冷却池内热水的温度，就可以实现冷却速度的调节[2]。

为了能够更为准确的控制重点温度，这项技术融合了沉没辊组上下移动的办法，有效的实现了对冷却温度的高效控制。但是這类方法也有着一定的缺点，相比冷水辊冷却法来说，这类技术必须要增加酸洗工艺才能获得性能达标的板材，而且所生产的钢板的变形量也比较大。因此，这类方法应用的场景比较局限。

1.5 气-水双相加速冷却

这项技术是气体喷气冷却法的延伸，只需在气体喷气法的气相中加入微细液相水（水雾），即可同步的实现气冷与水冷。首先气冷采用的喷组为口琴式，配以气体侧向喷射窄槽。通过此方法可以对板型的变形量进行控制，冷却能力的体现主要是通过改变供水量来控制的。

这类方法控制带钢的终点温度是通过对喷嘴布置的设计来实现的。首先必须要保证喷嘴的布置方法能将带钢的湿霖将至最低，其次，采用喷嘴等湿霖阻隔装置以及气刀喷嘴来实现终点温度的控制的。

对于对带钢要求特别高的，需要严格控制变形量的，可以采用这类方法。另外，因为带钢冷却时需要直接和水接触，因此，带钢表面极易发生氧化，只能在后续工序中增设酸洗工艺段。以及Ni薄镀层处理工序，显然这些工序增加了投资成本。

结束语：随着社会的不断发展，人们对于钢铁材料也有着更高的要求。不仅要求钢材有着较高的强度，也要求其有着优质的抗腐蚀性能。随着近些年来冷轧板热处理技术的不断发展，我们在控制钢材表面性能与变形量方面的技术已日趋成熟。但是我国在这方面的发展仍是落后于世界先进国家的，因此，相关人员应当加大对冷轧钢热处理的研究力度，提高我国快速冷却技术的水平。

参考文献

[1] 赵仁高.GCr15钢制轧辊的返新热处理工艺[J].山东内燃机，2011（04）：26-27.

[2] 王永康.45#钢热处理工艺节能途径分析[J].能源研究与信息，2016，000（001）：32.