連續退火鋼板表面洛氏硬度的影響因素研究

彭善忠

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東萊蕪 271104）

連續退火鋼板表面洛氏硬度的影響因素研究

彭善忠

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東萊蕪 271104）

對在連續退火生產過程中采集的溫度、粗糙度、時間變化的帶鋼表面洛氏硬度進行試驗，對試驗數據進行分析處理，在此基礎上總結和探討各因素在連續退火過程中對帶鋼洛氏硬度的影響。通過試驗得出的經驗公式HRB=132-26 935/Rm，可用來估測硬度值并指導生產。

表面洛氏硬度 溫度 粗糙度 時效性 抗拉強度

硬度是金屬力學性能中重要的指標之一。根據硬度試驗方法原理的不同，硬度的值取也不盡相同。洛氏硬度試驗在實際生產中的應用廣泛，而硬度值也成為檢驗產品質量、制定生產工藝的重要參考手段[1-2]，因此對生產過程中影響洛氏硬度的主要因素進行研究分析。

1 連續退火鋼板生產線工藝簡介

上卷→開卷→切頭→焊接→脫脂（堿噴淋+堿刷洗+電解清洗+水刷洗+水清洗）→熱風干燥→入口活套→退火還原→空氣冷卻→水淬冷卻→熱風干燥→光整→拉矯→熱風干燥→出口活套→涂油→分切→卷取→卸卷→包裝。

2 試樣與實驗

2.1 試樣成分

生產的帶鋼為低碳鋼，帶鋼化學成分如表1所示。

表1 帶鋼化學成分%

2.2 試驗方法

本次試驗采用洛氏硬度計進行測量，在每個帶鋼卷中取寬度為400 mm的試樣，在試樣中沖壓出直徑為50 mm的3個圓片，取3片試樣測量平均值，如圖1所示。

3 試驗結論分析

3.1 溫度對帶鋼表面洛氏硬度的影響

圖1 試樣取法

退火爐采用立式連續退火爐，由輻射管加熱段、均熱段、循環噴氣冷卻段、均衡段及熱張緊輥室組成，加熱段分為單獨控制爐溫的四個控制段。連續退火爐中熱輻射管采用W型輻射管，燒嘴在爐內兩側被均勻布置，可有效保證爐內溫度的均勻性。

在此次的生產調試過程中，以主要控制帶鋼再結晶溫度的加熱三段、加熱四段（Z3—Z4）爐溫為變量參數，其表面洛氏硬度結果如表2所示，硬度單值分布如圖2所示。

從圖2可以看到，820℃、750℃、730℃、710℃時的試樣均值連線的斜率是逐漸減小的，可以得到以下結論：

表2 表面洛氏硬度（HRB）

圖2 硬度分布圖

1）隨著還原溫度的降低，成品表面洛氏硬度升高；

2）從均值的連線可以看到，試樣均值連線越來越平滑，也就是說隨著溫度的降低，溫度對硬度的影響越來越小。

3.2 光整工作輥粗糙度對帶鋼表面洛氏硬度的影響

光整工作輥粗糙度將直接影響帶鋼表面粗糙度，隨著工作輥的連續工作其表面粗糙度逐漸下降，帶鋼表面粗糙度隨之下降。換輥后，在240 t的軋制力下，工作輥連續工作24 h后，帶鋼粗糙度下降0.4，兩日測量均值如表3所示，硬度單值圖如圖3所示。

表3 換輥后鋼板表面洛氏硬度（HRB）均值

圖3 換輥后兩日硬度分布

從圖3可以得出結論：光整工作輥粗糙度降低，帶鋼表面洛氏硬度值增加。

3.3 試樣放置時間對帶鋼表面洛氏硬度的影響

將同一試樣（共8組試樣）放置后，每隔一段時間對試樣進行硬度測量，其結果如圖4所示。

圖4 硬度隨時間的變化

從圖4中可以看出，硬度值總體呈現一個上升的趨勢，在10天左右硬度會上升到最大值，在第27天和第50天的時候，硬度幾乎沒有變化。

3.4 洛氏硬度與抗拉強度實驗數據分析

由于某廠產品抗拉強度在270 MPa以上，滿足《鋼材硬度和抗拉強度的換算》中經驗公式的換算條件，所以本次試驗采用技術報告《鋼材硬度和抗拉強度的換算》中的經驗公式[3-4]。根據硬度與抗拉強度的分布圖（圖5），可以看到，在當前生產條件下，產品硬度值隨著抗拉強度遞增，對圖5中的數據處理后得到經驗公式HRB=132-26 935/Rm，式中HRB的誤差為±1。

圖5 硬度-抗拉強度分布圖

4 結論

1）隨著還原溫度的降低，帶鋼表面洛氏硬度降低，并且溫度越低，溫度變化對帶鋼硬度的影響越小。

2）粗糙度越大，帶鋼表面洛氏硬度越低；反之粗糙度越小，帶鋼表面洛氏硬度值越高。

3）帶鋼硬度會隨著放置時間的延長有所提高，大約在10天左右的時間里達到極限，因此在生產過程中可以按10天左右的硬度值來判斷帶鋼硬度是否滿足要求。

4）在實際生產過程中，按照經驗公式HRB=132-26 935/Rm，估測硬度值，并指導生產。

5）本次試驗有著一定的不足，采用同一規格的試樣具有一定的局限性，而且在進行時效研究時沒有每天對試樣進行硬度測量，等等，這些不足的地方將是后續研究中的重點內容。

[1]李曉東.洛氏硬度實驗結果的影響因素[J].理化檢驗：物理分冊，2010（4）：274-276.

[2]金屬洛氏硬度實驗第1部分：實驗方法：GB/T230.1—2004[S].北京：中國標準出版社，2004：1-16.

[3]黑色金屬硬度及強度換算值：GB/T 1172—1999[S].北京：中國標準出版社，1999.

[4]金屬洛氏硬度實驗第2部分：硬度計的檢驗與校準：GB/T 230.2—2002[S].北京：中國標準出版社，2002.

（編輯：胡玉香）

Analysis on Influence Factors of Superficial Rockwell Hardness During Continuous Annealing

PENG Shanzhong
（Shandong Metallurgical Design Institute Co.,Ltd.,Laiwu Shandong 271104）

This paper analyzes the temperature,roughness,time of superficial rockwell hardness of strip steel during continuous annealing.Based on these data,this paper also summarizes and discusses the influence these factors on superficial rockwell hardness during continuous annealing.The experiment shows the formula of HRB=132-26 935/Rmcan tests hardness and be used in production.

superficial rockwell hardness,temperature,roughness,time effectiveness,tensile strength

TG156.2

A

1672-1152（2016）06-0014-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.04

2016-12-13

彭善忠（1982—），男，工程師，現從事軋鋼工藝設計工作。