连续退火钢板表面洛氏硬度的影响因素研究

彭善忠

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东莱芜 271104）

连续退火钢板表面洛氏硬度的影响因素研究

彭善忠

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东莱芜 271104）

对在连续退火生产过程中采集的温度、粗糙度、时间变化的带钢表面洛氏硬度进行试验，对试验数据进行分析处理，在此基础上总结和探讨各因素在连续退火过程中对带钢洛氏硬度的影响。通过试验得出的经验公式HRB=132-26 935/Rm，可用来估测硬度值并指导生产。

表面洛氏硬度 温度 粗糙度 时效性 抗拉强度

硬度是金属力学性能中重要的指标之一。根据硬度试验方法原理的不同，硬度的值取也不尽相同。洛氏硬度试验在实际生产中的应用广泛，而硬度值也成为检验产品质量、制定生产工艺的重要参考手段[1-2]，因此对生产过程中影响洛氏硬度的主要因素进行研究分析。

1 连续退火钢板生产线工艺简介

上卷→开卷→切头→焊接→脱脂（碱喷淋+碱刷洗+电解清洗+水刷洗+水清洗）→热风干燥→入口活套→退火还原→空气冷却→水淬冷却→热风干燥→光整→拉矫→热风干燥→出口活套→涂油→分切→卷取→卸卷→包装。

2 试样与实验

2.1 试样成分

生产的带钢为低碳钢，带钢化学成分如表1所示。

表1 带钢化学成分%

2.2 试验方法

本次试验采用洛氏硬度计进行测量，在每个带钢卷中取宽度为400 mm的试样，在试样中冲压出直径为50 mm的3个圆片，取3片试样测量平均值，如图1所示。

3 试验结论分析

3.1 温度对带钢表面洛氏硬度的影响

图1 试样取法

退火炉采用立式连续退火炉，由辐射管加热段、均热段、循环喷气冷却段、均衡段及热张紧辊室组成，加热段分为单独控制炉温的四个控制段。连续退火炉中热辐射管采用W型辐射管，烧嘴在炉内两侧被均匀布置，可有效保证炉内温度的均匀性。

在此次的生产调试过程中，以主要控制带钢再结晶温度的加热三段、加热四段（Z3—Z4）炉温为变量参数，其表面洛氏硬度结果如表2所示，硬度单值分布如图2所示。

从图2可以看到，820℃、750℃、730℃、710℃时的试样均值连线的斜率是逐渐减小的，可以得到以下结论：

表2 表面洛氏硬度（HRB）

图2 硬度分布图

1）随着还原温度的降低，成品表面洛氏硬度升高；

2）从均值的连线可以看到，试样均值连线越来越平滑，也就是说随着温度的降低，温度对硬度的影响越来越小。

3.2 光整工作辊粗糙度对带钢表面洛氏硬度的影响

光整工作辊粗糙度将直接影响带钢表面粗糙度，随着工作辊的连续工作其表面粗糙度逐渐下降，带钢表面粗糙度随之下降。换辊后，在240 t的轧制力下，工作辊连续工作24 h后，带钢粗糙度下降0.4，两日测量均值如表3所示，硬度单值图如图3所示。

表3 换辊后钢板表面洛氏硬度（HRB）均值

图3 换辊后两日硬度分布

从图3可以得出结论：光整工作辊粗糙度降低，带钢表面洛氏硬度值增加。

3.3 试样放置时间对带钢表面洛氏硬度的影响

将同一试样（共8组试样）放置后，每隔一段时间对试样进行硬度测量，其结果如图4所示。

图4 硬度随时间的变化

从图4中可以看出，硬度值总体呈现一个上升的趋势，在10天左右硬度会上升到最大值，在第27天和第50天的时候，硬度几乎没有变化。

3.4 洛氏硬度与抗拉强度实验数据分析

由于某厂产品抗拉强度在270 MPa以上，满足《钢材硬度和抗拉强度的换算》中经验公式的换算条件，所以本次试验采用技术报告《钢材硬度和抗拉强度的换算》中的经验公式[3-4]。根据硬度与抗拉强度的分布图（图5），可以看到，在当前生产条件下，产品硬度值随着抗拉强度递增，对图5中的数据处理后得到经验公式HRB=132-26 935/Rm，式中HRB的误差为±1。

图5 硬度-抗拉强度分布图

4 结论

1）随着还原温度的降低，带钢表面洛氏硬度降低，并且温度越低，温度变化对带钢硬度的影响越小。

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

3）带钢硬度会随着放置时间的延长有所提高，大约在10天左右的时间里达到极限，因此在生产过程中可以按10天左右的硬度值来判断带钢硬度是否满足要求。

4）在实际生产过程中，按照经验公式HRB=132-26 935/Rm，估测硬度值，并指导生产。

5）本次试验有着一定的不足，采用同一规格的试样具有一定的局限性，而且在进行时效研究时没有每天对试样进行硬度测量，等等，这些不足的地方将是后续研究中的重点内容。

[1]李晓东.洛氏硬度实验结果的影响因素[J].理化检验：物理分册，2010（4）：274-276.

[2]金属洛氏硬度实验第1部分：实验方法：GB/T230.1—2004[S].北京：中国标准出版社，2004：1-16.

[3]黑色金属硬度及强度换算值：GB/T 1172—1999[S].北京：中国标准出版社，1999.

[4]金属洛氏硬度实验第2部分：硬度计的检验与校准：GB/T 230.2—2002[S].北京：中国标准出版社，2002.

（编辑：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，工程师，现从事轧钢工艺设计工作。