高屈服强度钢板的快速冷却制造技术

用于减少条带不均匀性的方法以及用于实施所述方法的装置，该条带通过沿着连续热处理生产线的冷却区喷射液体或气体和液体的混合物而经受冷却，在条带的行进方向上调节冷却强度，以便实现莱顿弗罗斯特温度与冶金结构变化时的至少一个温度之间的相对位置，使得所述冷却强度使条带的内应力最小化。却强度使条带的内应力最小化。却强度使条带的内应力最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高屈服强度钢板的快速冷却


[0001]本专利技术涉及用于生产金属条带的连续生产线。其更具体地涉及用于钢带的退火或镀锌生产线的快速冷却段，其中通过喷射液体或液体和气体的混合物以大于100℃/s的冷却速率冷却钢带。
[0002]汽车制造商根据环境限制开发具有高机械强度的较轻结构所需的具有非常高屈服强度(通常大于500MPa)的新钢的开发需要以超过100℃/s的冷却速率进行热处理，以建立具有在奥氏体、铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体相之中的不同冶金相的可变分布的复杂结构。
[0003]特别地，具有非常高屈服强度的AHSS和UHSS钢可以通过控制连续退火生产线中的冷却速率由完全奥氏体或混合的铁素体和奥氏体冶金结构生产。
[0004]在连续生产线中应用的热处理取决于钢的化学组成、其在生产线开始时的状态和处理结束时预期的机械性能。其包括加热至750－950℃的加热结束时的温度的加热步骤、在加热结束时所达到的温度下的一段保持时间和针对每种冶金级以特定冷却速率冷却到环境温度或中间温度。
[0005]例如，获得给定的钢可能需要高于其奥氏体化温度的退火温度、然后在该温度下的一定保持时间、接着缓慢冷却以使奥氏体部分转变成铁素体、和最终快速冷却以使奥氏体转变成马氏体。
[0006]在处理结束时获得的机械性能取决于钢的化学组成和对获得特定微结构的热过程的控制。处理结束时的产品质量(即钢带的机械性能的一致性和平整度)取决于通常用于这些热处理方法的冷却类型(即通过气体射流冷却、通过喷射液体或气体和液体混合物冷却，和通过淬火冷却)中的冷却类型。冷却之后可以任选地进行回火或老化步骤。
[0007]本专利技术解决的技术问题
[0008]根据所应用的冷却方法，快速冷却步骤可能导致可变类型和幅度的带子的不均匀缺陷。
[0009]针对通过薄条带上的气体射流进行适度冷却，也就是说，针对小于100℃/s的冷却速度，在金属条带的热处理期间遇到的常见不均匀缺陷属于行进方向上的波动类型。
[0010]对于通过射流或通过喷射液体或通过喷射气体和液体的混合物的快速冷却，也就是说，对于约100℃/s至500℃/s的冷却速率，这些缺陷属于长边缘或长中心类型。对于通过喷射液体或气体和液体的混合物的非常快速的冷却速率或通过淬火的冷却，即对于大于500℃/s的冷却速率，缺陷属于分散气泡类型。观察到的不均匀缺陷是由冷却期间产生的条带中的内应力的产生引起的。
[0011]引起不均匀缺陷的应力取决于：
[0012]·
产品的几何形状，即宽度、厚度和初始不均匀度，
[0013]·
在行进方向上、在该产品的宽度上并且可能对于厚条带在产品的厚度上的该产品中的温度分布，
[0014]·
冶金相转变，
[0015]·
在热处理期间作为温度变化的函数的产品的热物理性质的变化。
[0016]调节观察到的缺陷的类型和幅度的应力的分布和幅度取决于热处理方法的快速冷却步骤期间钢的等级和冶金相的分布。
[0017]例如，对于本领域技术人员已知为双相的混合奥氏体和铁素体结构的钢等级，由于在快速冷却阶段之前奥氏体的比例可变，由热不均匀性和从奥氏体相到马氏体相的转变不均匀性引起的不均匀性缺陷的风险随着快速冷却开始时可获得的奥氏体的比例而增加。
技术背景
[0018]根据现有技术，可以使用不同的技术来快速冷却连续生产线中的钢带。通过具有可变氢含量的气体射流进行的冷却允许获得高达200℃/s的冷却斜率。与液体接触的冷却允许根据以下3种类型的技术获得大于200℃/s的斜率：
[0019]·
通过借助于双流体喷嘴喷射气体和液体的混合物进行冷却，
[0020]·
通过使用单流体喷嘴喷射液体进行冷却，
[0021]·
通过浸入液体中进行淬火，可能与液体喷射相结合。
[0022]根据现有技术，可以应用几种方法以通过喷射液体或通过喷射气体和液体的混合物来减少不均匀缺陷，所述不均匀缺陷由在产品的行进方向上观察到的热斜率转折引起的应力产生，而与气体射流冷却技术无关。
[0023]无论使用的液体如何，产品的行进方向上的转折均具有多个来源：
[0024]·
在快速冷却段的入口处的冷却斜率的增加，
[0025]·
2个连续的冷却区之间的冷却不连续性，
[0026]·
与驱动或稳定辊的接触。
[0027]对于通过喷射液体或液体和气体混合物的冷却，莱顿弗罗斯特现象也在产品的行进方向上产生冷却不连续性，所述莱顿弗罗斯特现象包括在气相冷却方式和液相冷却方式之间的过渡期间传热系数因对流而突然增加。
[0028]因此，在热处理方法的快速冷却步骤中，条带经受一连串的内部拉伸或压缩应力，如果应力足够高，则应力可能引起产品出现不可逆变形的现象。
[0029]由这种不连续性引起的变形类型属于产品行进方向上的波动类型。
[0030]本申请人的EP1108795描述了一种通过调节连续冷却箱之间的冷却以减少斜率转折来减少气体射流冷却段中不均匀的风险的方法。该方法适用于通过被认为在产品的宽度上完全均匀的气体射流进行的冷却，和在冷却方法所涉及的温度范围内没有冶金相变的等级，例如具有完全铁素体结构的常规钢。
[0031]根据现有技术，可以应用几种方法来减少由在产品的宽度方向上观察到的温度差(例如比中心冷的产品边缘，或者比边缘冷的产品中心)引起的不均匀缺陷。不管所使用的流体如何，产品宽度上的热效率差异具有多个来源：
[0032]·
中心和边缘之间的流体的流量差，
[0033]·
初始的不均匀缺陷，
[0034]·
气体或流体分布的不平衡，
[0035]·
条带的振动。
[0036]本申请人的FR2940978(尤其是对应的公开US20110270433A1)描述了一种通过确
定蒸汽膜消失的区域并调整冷却参数诸如液体的温度、速度、流速或液滴的大小以及通过喷射气体和液体的混合物进行冷却的气体流速以便在所有点保持气相，控制通过沿金属条带的宽度和/或长度喷射液体或气体和液体的混合物的冷却的均匀性的方法。该专利没有考虑冷却期间冶金转变及其对条带平整度的影响。因此，对于由冷却参数的改变而引起的冶金结构(相的性质和比例)的改变，没有任何描述。
[0037]该方法(其在气膜相中保持喷射冷却并且在热交换方面效率低)不能实现生产非常高屈服强度钢所需的冷却斜率。
[0038]根据现有技术的解决方案提出通过减小由在行进方向上不连续且在产品宽度中不均匀的温度分布引起的内应力来改善产品的平整度。
[0039]这些解决方案不足以热处理非常高屈服强度的钢，特别是在快速冷却方法期间具有冶金相变的钢，诸如双相钢，TRIP钢或马氏体钢。
[0040]这些钢需要通过根据等级喷射液体或液体和气体混合物以大于200℃/s的斜率从加热后的保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于减少条带的不均匀缺陷的方法，所述条带通过沿连续热处理生产线的冷却区喷射液体、或气体和液体的混合物而经受冷却，所述冷却区具有用于调节沿所述冷却区的冷却强度的装置，其特征在于，所述方法包括：通过计算装置确定待由所述冷却区沿冷却方向施加到所述条带的热曲线，所述热曲线具有伴随冶金结构改变时的第一温度达到的、或者在第一冶金转变温度开始之后且在第二冶金转变温度开始之前的临界条带温度，称为莱顿弗罗斯特温度；以及应用由所述冷却区的调节装置确定的所述热曲线的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中根据最小冷却速率沿所述冷却区调节冷却强度以实现选定的冶金结构变化。3.根据权利要求1所述的方法，其中沿所述冷却区调节所述冷却强度，使得在选定的温度下开始冶金结构变化。4.根据权利要求1所述的方法，其中沿所述冷却区调节所述冷却强度，使得所述莱顿弗罗斯特温度等于预定值。5.根据权利要求1所述的方法，其中沿所述冷却区调节所述冷却强度，使得所述莱顿弗罗斯特温度等于冶金结构变化起始温度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述冶金结构变化是从奥氏体到马氏体，并且调节所述冷却强度，使得所述莱顿弗罗斯特温度在所述马氏体结构变化起始温度正负50℃的温度范围内。7.根据权利要求1所述的方法，其中沿所述冷却区调节所述冷却强度，使得所述莱顿弗罗斯特温度处于第一冶金结构变化开始时的温度和最后冶金结构变化开始时的温度之间的中间温度。8.根据权利要求1所述的方法，其中通过沿所述冷却区调节冷却长度和/或调节冷却液体、或气体和液体的混合物的流速和压力来调节所述冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：法孚斯坦因公司，
类型：发明
国别省市：