一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法与流程

1.本发明涉及钢板的表面处理，尤其涉及一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法。


背景技术：

2.随着我国钢铁行业的耗能与排放日益增多，以“绿色制造”为特征的转型发展成为了我国钢铁行业的战略目标。充分挖掘钢铁材料本身的性能潜力，通过热处理来调控其微观组织与力学性能是钢铁行业可持续发展的有效途径。
3.薄规格工程机械用高强钢由于具有轻量化优势而广泛应用于机械、煤炭、运输、矿山及各类工程施工设备等领域。当前钢铁企业通过高洁净度炼钢技术+热连轧tmcp工艺+热处理来生产薄规格高强度工程机械用钢，其中最终的热处理包括淬火+回火过程。热处理钢板的表面质量决定其使用性能，例如表面的凹坑与氧化铁皮影响钢板的表面涂装与美观。因此，热处理后钢板既要保证高力学性能也要兼具有高表面质量。
4.公开号为cn114182066a的中国发明专利申请提出了一种淬火板高质量表面控制生产方法；该专利中，通过控制抛丸、淬火和回火等过程的工艺参数来控制钢板的表面质量。然而，该专利主要针对厚规格钢板的淬火表面质量控制，并未涉及薄规格钢板(《30mm)的表面质量控制；且切换规格钢板抛丸时需更改丸料的尺寸，生产操作上较复杂；同时其专利里涉及的淬火与回火过程是不连续的，这将导致钢板在淬火后的附加内用力作用下存在开裂的风险，同时淬火与回火过程的不连续也不利于高效率生产。
5.鉴于此，有必要提供一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，以解决或至少缓解上述无法对薄规格钢板进行表面质量控制、生产操作复杂的技术缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的是提供一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，旨在解决上述无法对薄规格钢板进行表面质量控制、生产操作复杂的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，包括步骤：
8.s1，获取钢板的实测厚度，所述钢板的所述实测厚度小于30mm；
9.s2，控制所述钢板进入抛丸机进行抛丸处理，并根据所述实测厚度控制所述钢板的输送速率和所述抛丸机的抛丸参数；所述抛丸参数包括抛头电流；
10.所述根据所述实测厚度控制所述钢板的输送速率和所述抛丸机的抛丸参数包括：
11.获取基准厚度，以及与所述基准厚度对应的基准速率和基准电流；
12.当所述实测厚度不大于所述基准厚度时，控制所述输送速率不小于所述基准速率，控制所述抛头电流不大于所述基准电流；
13.当所述实测厚度不小于所述基准厚度时，控制所述输送速率不大于所述基准速率，控制所述抛头电流不小于所述基准电流；
14.s3，经所述抛丸处理后，控制所述钢板依次连续进入淬火工段和回火工段，得经表面质量控制后的所述钢板。
15.进一步地，所述实测厚度不大于所述基准厚度，且所述基准厚度不大于8mm；
16.所述基准厚度和所述实测厚度的差值每递增1mm，所述输送速率和所述基准速率的差值对应递增0.18-0.22m/min，所述基准电流和所述抛头电流的差值对应递增1.8-2.2a。
17.进一步地，所述基准厚度为7-8mm，所述基准速率为6-6.22m/min，所述基准电流为32.8-35a。
18.进一步地，所述实测厚度不小于所述基准厚度，且不大于12mm；所述基准厚度不小于8mm；
19.所述实测厚度和所述基准厚度的差值递增1mm，所述基准速率和所述输送速率的差值对应递增0.4-0.6m/min，所述抛头电流和所述基准电流的差值对应递增1.5-2a。
20.进一步地，所述基准厚度为8-9mm，所述基准速率为5.4-6m/min，所述基准电流为35-37a。
21.进一步地，所述实测厚度不小于所述基准厚度，且所述基准厚度不小于12mm；
22.所述实测厚度和所述基准厚度的差值递增1mm，所述基准速率和所述输送速率的差值对应递增0.1-0.14m/min，所述抛头电流和所述基准电流的差值对应递增0.2-0.25a。
23.进一步地，所述基准厚度为12-13mm，所述基准速率为3.86-4m/min，所述基准电流为42-42.25a。
24.进一步地，当所述实测厚度为3-8mm时，所述淬火工段的淬火温度为855-895℃，保温时间为17-27min；
25.当所述实测厚度为8-12mm时，所述淬火工段的淬火温度为855-910℃，保温时间为23-34min；
26.当所述实测厚度为12-25mm时，所述淬火工段的淬火温度为855-910℃，保温时间为30-40min。
27.进一步地，当所述实测厚度为3-8mm时，所述回火工段的回火温度为550-590℃，回火时间为37-47min；
28.当所述实测厚度为8-12mm时，所述回火工段的回火温度为200-590℃，回火时间为22-47min；
29.当所述实测厚度为12-25mm时，所述回火工段的回火温度为200-590℃，回火时间为22-60min。
30.进一步地，所述抛丸参数还包括抛丸直径，所述抛丸直径为0.3-1.0mm。
31.与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
32.本发明提供一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，对于厚度小于30mm需要热处理的工程机械用钢，通过控制抛丸机、淬火工段和回火工段的工艺参数，实现了全流程自动化控制生产高表面质量的薄规格热处理钢板，自动化程度高，适用于工业化高效率生产。
33.具体地，本发明针对不同厚度规格的钢板的抛丸过程，只需通过控制抛丸机抛头电流和钢带的输送速率来控制抛丸效果，而不需要切换丸料；进一步地，本发明中的钢板淬
火与回火过程连续，即在淬火后立即回火，可以防止钢板淬火后在内应力作用下开裂；同时，淬火与回火过程中的参数控制也有利于钢板表面质量的氧化层深度调控。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例1中钢板在抛丸前的表面状态实物图；
36.图2为本发明实施例1中钢板在抛丸后的表面状态实物图；
37.图3为本发明实施例1中钢板在淬火后的表面状态实物图；
38.图4为本发明实施例1中钢板在回火后的表面状态实物图；
39.图5为本发明实施例1中钢板在抛丸前的表面锈蚀和氧化物总厚度示意图；图中较长的竖线代表14.40μm(锈蚀与氧化物)，较短的竖线代表8.150μm(氧化物)；
40.图6为本发明实施例1中钢板在淬火后的氧化物层总厚度示意图，图中竖线代表2.322μm(氧化物)；
41.图7为本发明实施例1中钢板在回火后的氧化物层总厚度示意图，图中竖线代表1.496μm(氧化物)。
42.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
44.并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
45.需了解的是，热连轧后的薄规格钢板表面一般残留氧化铁皮与锈蚀，因此在进入淬火炉前，需将钢板表面在抛丸机内进行抛丸处理，以将钢板表面清理干净，防止后续淬火时氧化物炉辊结瘤压入钢板表面而形成凹坑。抛丸后的钢板在辐射管淬火炉里加热，同时需保证淬火炉内的氧含量保持较低水平以防止钢板在高温环境下的氧化。出淬火炉后的钢板进入以工业用水为淬火介质的淬火机内淬火冷却，随后进入回火炉内进行回火处理，最终得到高性能、高表面质量的薄规格高强钢板。抛丸与淬火过程决定了钢板成品的表面质量，如若控制不当，将极大的影响下游客户的使用。
46.基于此，本发明提供了一种薄规格(＜30mm)热处理高强钢板高表面质量的自动化生产方法，即一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，其主要涉及抛丸、淬火与回火三个连续过程，生产过程自动化程度高，具有高效生产的特点，可为生产高性能兼具高表面质量的薄规格高强钢板提供技术支持。
47.本发明提供的一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，包括步骤：
48.s1，获取钢板的实测厚度，所述钢板的所述实测厚度小于30mm；优选地，所述钢板的所述实测厚度可以为3-25mm。
49.需说明的是，所述钢板为薄规格热轧态原料钢板(热连轧后的薄规格钢板)所述钢板的表面残留有氧化铁皮与锈蚀，所述氧化铁皮与锈蚀的总厚度一般为8-25μm，进一步为8.5-25μm。
50.其中，当所述实测厚度为3-8mm时，所述氧化铁皮与锈蚀的总厚度一般为8-15μm，进一步为8.5-15μm。当所述实测厚度为8-12mm或12-25mm时，所述氧化铁皮与锈蚀的总厚度一般为13-25μm，进一步为15-20μm。
51.s2，控制所述钢板进入抛丸机进行抛丸处理，在所述抛丸处理的过程中，并根据所述实测厚度控制所述钢板的输送速率(抛丸速度)和所述抛丸机的抛丸参数；所述抛丸参数包括抛头电流。
52.所述根据所述实测厚度控制所述钢板的输送速率和所述抛丸机的抛丸参数包括：
53.获取基准厚度，以及与所述基准厚度对应的基准速率和基准电流；即，当所述实测厚度为所述基准厚度，所述输送速率为所述基准速率，所述抛头电流为所述基准电流。
54.当所述实测厚度不大于所述基准厚度时，控制所述输送速率不小于所述基准速率，控制所述抛头电流不大于所述基准电流。
55.作为其中一优选实施方式，当所述实测厚度不大于所述基准厚度，且所述基准厚度不大于8mm，所述实测厚度可以为3-8mm。所述基准厚度和所述实测厚度的差值每递增1mm，所述输送速率和所述基准速率的差值对应递增0.18-0.22m/min，所述基准电流和所述抛头电流的差值对应递增1.8-2.2a。在此情况下，所述基准厚度可以为7-8mm，所述基准速率可以为6-6.22m/min，所述基准电流可以为32.8-35a；具体地，在此情况下，所述基准厚度可以为8mm，所述基准速率可以为6m/min，所述基准电流可以为35a。
56.当所述实测厚度不小于所述基准厚度时，控制所述输送速率不大于所述基准速率，控制所述抛头电流不小于所述基准电流。
57.作为其中一优选实施方式，当所述实测厚度不小于所述基准厚度，且不大于12mm，所述实测厚度可以为8-12mm；所述基准厚度不小于8mm。所述实测厚度和所述基准厚度的差值递增1mm，所述基准速率和所述输送速率的差值对应递增0.4-0.6m/min；所述抛头电流和所述基准电流的差值对应递增1.5-2a。进一步地，在此情况下，所述基准厚度可以为8-9mm，所述基准速率可以为5.4-6m/min，所述基准电流可以为35-37a；具体地，在此情况下，所述基准厚度可以为8mm，所述基准速率可以为6m/min，所述基准电流可以为35a。
58.作为其中另一优选实施方式，当所述实测厚度不小于所述基准厚度，且所述基准厚度不小于12mm，，所述实测厚度可以为12-25mm。所述实测厚度和所述基准厚度的差值递增1mm，所述基准速率和所述输送速率的差值对应递增0.1-0.14m/min；所述抛头电流和所述基准电流的差值对应递增0.2-0.25a。进一步地，所述基准厚度可以为12-13mm，所述基准速率可以为3.86-4m/min，所述基准电流可以为42-42.25a；具体地，所述基准厚度可以为12mm，所述基准速率可以为4m/min，所述基准电流可以为42a。
59.基于上述参数控制，示例性地，本发明中，当所述实测厚度为3-8mm时，所述输送速率可以为6-7m/min，所述抛头电流可以为25-35a。
60.当所述实测厚度为8-12mm时，所述输送速率可以为4-6m/min，所述抛头电流可以为35-42a。
61.当所述实测厚度为12-25mm时，所述输送速率可以为2.5-4m/min，所述抛头电流可以为42-45a。
62.s3，经所述抛丸处理后，控制所述钢板依次连续进入淬火工段和回火工段，得经表面质量控制后的所述钢板。
63.与所述抛丸处理对应的是，需要对所述淬火工段和回火工段的参数进行控制，以消除内应力，并实现钢板的高质量表面控制。也可以理解为，在特定所述淬火工段和回火工段的参数下进行特定的所述抛丸处理，可以对本发明的技术效果进一步优化。
64.优选地，作为对所述淬火工段的参数说明，当所述实测厚度为3-8mm时，所述淬火工段的淬火温度可以为855-895℃，保温时间可以为17-27min。
65.当所述实测厚度为8-12mm时，所述淬火工段的淬火温度可以为855-910℃，保温时间可以为23-34min。
66.当所述实测厚度为12-25mm时，所述淬火工段的淬火温度可以为855-910℃，保温时间可以为30-40min。
67.作为对所述回火工段的参数说明，当所述实测厚度为3-8mm时，所述回火工段的回火温度可以为550-590℃，回火时间可以为37-47min。
68.当所述实测厚度为8-12mm时，所述回火工段的回火温度可以为200-590℃，回火时间可以为22-47min。
69.当所述实测厚度为12-25mm时，所述回火工段的回火温度可以为200-590℃，回火时间可以为22-60min。
70.需指出的是，本发明中，当所述实测厚度为3mm、8mm、12mm、25mm时，其对应的输送速率、抛头电流、淬火温度、保温时间、回火温度、回火时间等条件同本发明中的实施例1-4。
71.需强调的是，本发明中，所述抛丸参数还可以包括抛丸直径，所述抛丸直径可以为0.3-1.0mm。即使钢板的所述实测厚度发生改变，丸料的直径也可以保持一致，即不同厚度钢板适用的丸料直径均相同，具体可以为1.0mm。
72.此外，作为对本发明的补充说明，所述淬火工段和所述回火工段都会对氧气含量进行严格控制，以避免氧气对钢板造成影响。
73.以下为本发明实施过程中的详细说明：
74.抛丸：抛丸过程在具有6个抛头的辊道式抛丸机上进行，抛头电流灵活可调。抛丸丸料材质为铸钢，直径为1.0mm，硬度为50hrc，针对厚度不同的钢板，通过调节抛头电流与辊道运行速度来控制抛丸效果。
75.抛丸过程为采用自动吸盘将钢板吊至抛丸机入口辊道，通过输送辊道使钢板通过抛丸机，上下各三个抛头抛射出来的丸料撞击钢板表面来达到清洁钢板表面的目的。抛丸后钢板表面粗糙度可达到sa2.5级别。
76.淬火：抛丸后表面无明显氧化层的钢板经输送辊道运送至淬火炉。淬火炉为辐射管方式加热，其大小为300m
×
3m
×
2.35m。淬火炉内的保护气氛为氮气，始终保持淬火炉内的氧气含量低于100ppm。根据不同钢种设定加热温度与保温时间。淬火炉后紧连着淬火机，钢板出淬火炉后进入淬火机，进行高压/低压两段式淬火冷却，淬火介质为经特殊处理的工
业用水，其ph值保持为7～9。淬火机内辊道上下均设置喷射孔，可根据钢板厚度来调节水量与上下表面水比来调控淬透性。钢板出淬火机后，通过钢板上下表面共3组离心风机吹扫将钢板表面残留水吹干。干燥后的钢板可根据测温仪测量钢板表面温度。
77.回火：钢板出淬火机后，立即由输送辊道运送至辐射管式回火炉进行回火处理，回火温度根据钢种与厚度来设定。回火炉内通过充氮气保护，防止在回火过程钢板表面被氧化。回火后钢板经冷床冷却后，下线打包。
78.上述三个过程均为连续过程，回火下线钢板表面为青色，无黑色或红褐色的氧化铁皮。
79.以下为本发明的具体示例：
80.实施例1
81.一种厚度为8mm，起重机吊臂用钢板的热处理过程中高表面质量控制方法，包括以下步骤：
82.抛丸：抛丸前的钢板如图1所示；抛丸丸料直径为1.0mm，抛头电流均为35a，抛丸速度6m/min；抛丸后可清除原料钢板表面的氧化物与锈蚀，表面粗糙度为sa2.5，如图2所示。
83.淬火：淬火温度为875
±
20℃，保温时间为25
±
2min；淬火后钢板表面如图3所示，钢板表面光洁，无明显凹坑。
84.回火：回火温度为570
±
20℃，回火时间为45
±
2min；回火后钢板表面如图4所示，表面光洁，无明显凹坑，板形优异。
85.本实施例中，钢板来源于热轧态高强钢钢板，表面锈蚀和氧化物总厚度约为15μm，如图5所示；淬火后钢板氧化物层总厚度约为2.3μm，如图6所示；回火后钢板氧化物层总厚度层约为1.4μm，如图7所示。
86.实施例2
87.一种厚度为3mm，起重机吊臂用钢板的热处理过程中高表面质量控制方法，包括以下步骤：
88.抛丸：抛丸丸料直径为1.0mm，抛头电流均为25a，抛丸速度7m/min；抛丸后可清除原料钢板表面氧化物与锈蚀，表面粗糙度为sa2.5。
89.淬火：淬火温度为875
±
20℃，保温时间为19
±
2min；淬火后钢板表面光洁，无明显凹坑。
90.回火：回火温度为570
±
20℃，回火时间为39
±
2min；回火后钢板表面光洁，无明显凹坑，板形优异。
91.本实施例中，钢板来源于热轧态高强钢钢板，表面锈蚀和氧化物总厚度约为8.5μm。
92.实施例3
93.一种厚度为12mm，耐磨钢钢板的热处理过程中高表面质量控制方法，包括以下步骤：
94.抛丸：抛丸丸料直径为1.0mm，抛头电流均为42a，抛丸速度4m/min；抛丸后可清除原料钢板表面氧化物与锈蚀，表面粗糙度为sa2.5。
95.淬火：淬火温度为890
±
20℃，保温时间为32
±
2min；淬火后钢板表面光洁，无明显凹坑。
96.回火：回火温度为220
±
20℃，回火时间为24
±
2min；回火后钢板表面光洁，无明显凹坑，板形优异。
97.本实施例中，钢板来源于热轧态耐磨钢钢板，表面锈蚀和氧化物总厚度约为20μm。
98.实施例4
99.一种厚度为25mm，起重机吊臂用钢板的热处理过程中高表面质量控制方法，包括以下步骤：
100.抛丸：抛丸丸料直径为1.0mm，抛头电流均为45a，抛丸速度2.5m/min；抛丸后可清除原料钢板表面氧化物与锈蚀，表面粗糙度为sa2.5。
101.淬火：淬火温度为875
±
20℃，保温时间为38
±
2min；淬火后钢板表面光洁，无明显凹坑。
102.回火；回火温度为570
±
20℃，回火时间为58
±
2min；回火后钢板表面光洁，无明显凹坑，板形优异。
103.本实施例中，钢板来源于热轧态高强钢钢板，表面锈蚀和氧化物总厚度约为18μm。
104.对比例1
105.相较于实施例1，仅将抛丸速度由6m/min调整为7m/min，其余参数未改变。
106.具体为：原料为一种厚度为8mm，起重机吊臂用热轧态钢板，表面锈蚀和氧化物总厚度约为15μm。
107.抛丸：抛丸丸料直径为1.0mm，抛头电流均为35a，抛丸速度7m/min；抛丸过程不能将原料钢板表面氧化物与锈蚀清除，表面粗糙度级别达不到sa2.5。
108.淬火：淬火温度为875
±
20℃，保温时间为25
±
2min；淬火后钢板表面出现肉眼可见氧化物与锈蚀，但无明显凹坑。
109.回火：回火温度为570
±
20℃，回火时间为45
±
2min；回火后钢板表面出现肉眼可见氧化物与锈蚀，但无明显凹坑，板形未受影响。
110.对比例2
111.相较于实施例2，仅将抛头电流由25a调整为20a，其余参数未改变。
112.具体为：
113.原料为一种厚度为3mm，起重机吊臂用热轧态钢板，表面锈蚀和氧化物总厚度约为8.5μm。
114.抛丸：抛丸丸料直径为1.0mm，抛头电流均为20a，抛丸速度7m/min；抛丸过程不能将原料钢板表面氧化物与锈蚀全部清除干净，表面粗糙度级别达不到sa2.5。
115.淬火：淬火温度为875
±
20℃，保温时间为19
±
2min；淬火后钢板表面出现肉眼可见氧化物与锈蚀，但无明显凹坑。
116.回火：回火温度为570
±
20℃，回火时间为39
±
2min；回火后钢板表面出现肉眼可见氧化物与锈蚀，但无明显凹坑，板形未受影响。
117.本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

技术特征：
47min；当所述实测厚度为12-25mm时，所述回火工段的回火温度为200-590℃，回火时间为22-60min。10.根据权利要求1-9任意一项所述的表面质量控制方法，其特征在于，所述抛丸参数还包括抛丸直径，所述抛丸直径为0.3-1.0mm。

技术总结
本发明提供一种薄规格热处理钢板的表面质量控制方法，包括步骤：S1，获取钢板的实测厚度，钢板的实测厚度小于30mm；S2，控制钢板进入抛丸机进行抛丸处理，并根据实测厚度控制钢板的输送速率和抛丸机的抛丸参数；抛丸参数包括抛头电流；当实测厚度不大于基准厚度时，控制输送速率不小于基准速率，控制抛头电流不大于基准电流；当实测厚度不小于基准厚度时，控制输送速率不大于基准速率，控制抛头电流不小于基准电流；S3，经抛丸处理后，控制钢板依次连续进入淬火工段和回火工段，得经表面质量控制后的钢板。本发明实现了全流程自动化控制生产高表面质量的薄规格热处理钢板。表面质量的薄规格热处理钢板。表面质量的薄规格热处理钢板。


技术研发人员：张洪博 刘旭辉 严立新 汪净 李正涛 梁亮 温长飞 李栖辕 周春
受保护的技术使用者：湖南华菱涟源钢铁有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/9/9