[發明專利]一種驗證低溫壓力容器鋼淬火制度的方法

在審

• 申請號: 202011385946.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112560303A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 林鵬程;陶鑣;李權輝;段東明;王從道
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G16C60/00;G06F119/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳秋明

本發明公開了一種驗證低溫壓力容器鋼淬火制度的方法，屬于金屬熱處理技術領域。該方法結合了有限元模擬、淬火試驗以及熱模擬試驗，可以判斷在加熱階段坯料心部溫度達到目標溫度所需時間，有效避免長時間加熱造成的組織粗化，并結合淬火工藝窗口確定在現有制度下的晶粒尺寸大小及均勻性，進而優化淬火時間，保證最終組織滿足要求。進而起到了減少研發周期，節能降本，提高產品合格率的作用。

技術領域

本發明屬于金屬熱處理技術領域，具體涉及一種驗證低溫壓力容器鋼淬火制度的方法。

背景技術

隨著科技的不斷發展，各行各業對材料的要求越來越高，特別是中厚鋼板的強度、低溫沖擊韌性、可焊接性的要求越來越高。而低溫壓力容器鋼一般都是用來裝一些危險的液、氣體的容器，如丙烯、液化石油氣等，若是發生泄漏會造成環境污染以及安全問題，所以對其性能的要求就需要更高。對于低溫壓力容器鋼，組織調控過程主要依賴于變形和后續的熱處理，因此，合理的熱處理工藝制度是十分重要的。在淬火工藝中，若加熱時間過短，則會導致奧氏體晶粒尺寸不均勻；若時間過長，奧氏體晶粒會異常粗化，致使鋼板的性能不達標。

目前，淬火時間基本都是通過經驗公式或實驗來確定，而經驗公式具有局限性，難以準確地適用于不同工件的外形尺寸，對淬火所需時間的確定也會存在較大的偏差；若通過實驗進行組織與性能驗證，則效率低下，生產成本增加。此外，對于不同厚度的工件，還沒有一個標準來確定淬火時間。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種驗證低溫壓力容器鋼淬火制度的方法，該方法能夠明確淬火最優在爐時間。

技術方案：本發明所述的一種驗證低溫壓力容器鋼淬火制度的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對采用現有淬火制度制備的低溫壓力容器鋼進行試驗，得到奧氏體晶粒尺寸和靜態CCT曲線；

(2)利用有限元軟件對所述現有淬火制度工藝進行淬火過程數值模擬，在模擬的板坯橫截面厚度方向和寬度方向上分別選取多個追蹤點，導出各追蹤點的溫度變化曲線；

(3)根據各個追蹤點的溫度變化曲線，繪制各追蹤點溫度隨時間的變化及冷速隨時間的變化曲線，并據此統計各追蹤點在Ac3溫度以上30-50℃的保溫時間及冷卻到Ms點溫度的冷卻速度；

(4)將步驟(3)得到的數據結合淬火奧氏體晶粒尺寸窗口和靜態CCT曲線，得到該淬火制度下奧氏體晶粒的均勻性，并優化工藝制度，得到在加熱爐內時間。

其中，所述步驟(1)中，試驗包括淬火試驗和Gleeble熱模擬試驗。具體的，通過所述淬火試驗得到奧氏體晶粒尺寸，通過所述Gleeble熱模擬試驗得到靜態CCT曲線。

所述步驟(2)的流程依次包括在有限元軟件中建立板坯三維模型、設置材料、定義傳熱界面、導入換熱系數和對流系數、按照淬火制度設置工藝參數、選取追蹤點導出溫度變化曲線。

其中，建立板坯三維模型的方法是：建立板坯三維模型并將所述三維模型導入前處理模塊，設置研究對象為剛體，設置初始溫度；并對三維模型劃分網格，依照坯料規格對三維模型的單元網格進行劃分。

設置材料的方法是：依據低合金高強鋼材料性能手冊，將低溫壓力容器鋼在不同溫度下的包括熱導率、比熱容的數據分別錄入前處理模塊的材料庫建立材料模型；將板坯三維模型定義為低溫壓力容器鋼并保存DB數據文件，打開保存到關鍵文檔中的材料并加載，完成材料的設置。

定義傳熱界面的方法是：將DB數據文件導入heat treatment模塊；定義板坯的上表面、下表面和側面為傳熱界面。

將換熱系數和對流系數導入DB數據文件，且下表面的對流系數和換熱系數是上表面和側面的0.15倍。

按照淬火制度設置工藝參數包括加熱溫度和持續時間、保溫溫度和持續時間、冷卻溫度和持續時間。