CN101244435B

CN101244435B - 高碳钢线材的生产工艺

Info

Publication number: CN101244435B
Application number: CN2008100244833A
Authority: CN
Inventors: 方峰; 蒋建清; 胡显军; 陈少慧; 巩党国
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: CN101244435A

Abstract

本发明公开了一种高碳钢线材生产工艺，其特征在于：1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至900～1000℃，保温0.5～1.5小时；2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后，在900～1000℃下进行初轧、中轧和预精轧，然后在900～950℃下进行精轧工艺过程；3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850～900℃，控冷线上控制工艺如下：第3～6号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；第7～8号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；辊道速度为1.5～2.0m/s；4)集卷、打包成高碳钢线材产品。采用本发明生产的高碳钢线材氧化皮厚度明显增加。

Description

高碳钢线材的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种高碳钢线材表面氧化皮的控制方法，属于钢铁冶金领域。

背景技术

高碳钢线材是用来制造高强度钢丝及钢丝绳的原材料，其生产过程一般：高碳钢坯料加热→初轧→中轧→精轧→吐丝→分段控冷→打包→高碳钢线材产品

在高碳钢高温轧制和随后的控制冷却过程中，其表面会与空气接触发生化学反应生成一层氧化物，俗称氧化皮。由于氧化皮硬而脆且难以形变，在线材的后续冷拉拔加工过程中，会加剧拉拔模具的磨损从而影响产品的尺寸精度和模具的使用寿命，同时容易导致钢丝表面出现缺陷甚至引起断丝从而对成品钢丝的质量和企业生产的连续性造成恶劣的影响。因此，在制造高强度钢丝及钢丝绳时，高碳钢线材一般需经过去除表面氧化皮、冷拉拔形变等工艺过程。

传统上，氧化皮的去除方法以化学酸洗法为主，同时基于减少金属损耗量的考虑，都要求钢表面的氧化皮越薄越好。

随着生产工艺技术的进步和环保的要求，化学酸洗法去除氧化皮由于会造成环境污染、去除工艺相对复杂、效率低等缺点已逐渐将被机械剥离法取代。生产实践结果表明，高碳钢线材表面氧化皮的厚度对其机械剥离性能有较大的影响，采用机械剥离法很难把较薄的氧化皮去除干净。

由于高碳钢中含有大量的碳元素，高温下碳的氧化可保护钢基体的快速氧化；同时，高碳钢在初轧、中轧、精轧过程中产生的氧化皮会由于形变而脱落，仅有精轧后形成的氧化皮才能保留下来。采用传统的工艺生产，高碳钢线材表面很难获得较厚的氧化皮。

由于现代化生产节奏快且要保证高碳钢线材的力学性能，必须开发出一种获得较厚氧化皮的高碳钢线材生产工艺。

发明内容

本发明是一种能获得厚氧化皮的高碳钢(碳含量为0.62％～0.82％)线材生产工艺。具体技术方案如下：

1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至900～1000℃，保温0.5～1.5小时；

2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后，在900～1000℃下进行初轧、中轧和预精轧，然后在900～950℃下进行精轧工艺过程；

3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850～900℃，控冷线上控制工艺如下：第3～6号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；第7～8号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；辊道速度为1.5～2.0m/s。

4)集卷、打包成高碳钢线材产品。

为进一步提高或控制氧化皮的厚度和质量，本发明还采用如下技术措施：

技术措施1：适当提高吐丝温度，比传统工艺中的吐丝温度提高20～30℃；

技术措施2：第1～2号风机风量为全功率开启时风量的0～10％，辊道速度为1.2～1.5m/s；

技术措施3：第9～13号风机风量为全功率开启时风量的0～10％，辊道速度为1.5～2.0m/s；

所述的除磷处理工艺、初轧工艺、中轧工艺、预精轧工艺和精轧工艺可分别采用现有技术中的相应的工艺：

所述的除磷处理工艺为：在钢坯出加热炉后进入第一台轧机前，利用高压水把铸坯表面氧化铁皮去掉，保证无氧化铁皮进入下一道工序，从而保证线材的表面质量。

所述的初轧工艺为：通过对钢坯料的初步压缩和延伸，得到温度适宜，断面形状正确，尺寸合格，表面光滑，端头整齐的轧件。一般要求轧件尺寸的公差控制在±1.0mm以内。

所述的中轧工艺为：使粗轧后的轧件断面进一步缩减，为后续轧制过程提供良好中间坯料，主要是保证中间坯料尺寸精确和断面尺寸均匀。要求轧件尺寸的公差控制在±0.6mm。

所述的预精轧工艺为：是对中轧机组的来料进一步缩减断面，获得断面形状合适，尺寸精确的中间料，保证精轧机组的成品尺寸精度。预精轧来料断面尺寸公差不大于±0.2mm。

所述的精轧工艺为：将预精轧机组供给的3～4个尺寸规格的轧件，轧成十到二十几个规格的成品。保证成品尺寸公差不大于±0.1mm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)工艺简单：本发明在现有生产工艺条件下进行改进，容易实现，不增加生产成本；

2)效果良好：采用传统工艺生产的高碳钢线材表面氧化皮较薄(见图1a)，仅4μm左右，机械剥离性能仅为80％左右，不能满足机械剥离的要求。

通过适当提高吐丝温度，使钢线材氧化温度升高，有利于获得厚的氧化皮；但吐丝温度过高会导致钢线材晶粒显著长大，影响产品的力学性能。第1～2号风机少量鼓风且降低辊道速度，可延长钢线材的高温氧化时间，同时可保证有充分的氧参与钢表面氧化反应，有利于获得厚的氧化皮；但风量过大会导致钢的珠光体转变过冷度降低，会降低高碳钢线材的强度和塑性性能；辊道速度过低会导致大生产无法顺利进行。第3～6号、7～8号风机风量为全功率开启时风量的80～95％是保证钢珠光体转变时获得较高的过冷度，提高高碳钢盘条的强度和塑性性能。第9～13号风机少量鼓风，可避免钢线材在冷却过程中产生较大的内应力，降低高碳钢线材的塑性性能。

因此，采用本发明生产的高碳钢线材氧化皮厚度明显增加，达到8～12μm(见图1b)，机械剥离率约为90～98％，完全能满足机械剥离的要求；同时，用本发明生产与采用传统工艺生产的高碳钢线材力学性能相当，能满足使用要求。

附图说明

图1是高碳钢氧化皮形貌图，其中，(a)是采用传统生产工艺获得较薄氧化皮的高碳钢线材，(b)是采用本发明生产的厚氧化皮高碳钢线材。

具体实施方式

不同高碳钢线材的生产，具体实施实例如下：

实施例1

SWRH62B高碳钢线材的生产，

1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至950℃，保温0.5小时；

2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控制在900℃；然后进行精轧工艺过程，温度控制在920℃；

3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850℃；

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为10％，辊道速度为1.5m/s；第3～6号风机风量为80％，辊道速度为1.5m/s；第7～8号风机风量为80％，辊道速度为1.5m/s；第9～13号风机风量为0％，辊道速度为1.5m/s；

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH62B线材获得的氧化皮厚度约为10μm，机械剥离率约为90％，抗拉强度约为900MPa。

实施例2

SWRH62B高碳钢线材的生产，

2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控制在920℃；然后进行精轧工艺过程，温度控制在920℃；

3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在870℃；

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为5％，辊道速度为1.2m/s；第3～6号风机风量为90％，辊道速度为2.0m/s；第7～8号风机风量为90％，辊道速度为2.0m/s；第9～13号风机风量为0％，辊道速度为2.0m/s；

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH62B线材获得的氧化皮厚度约为12μm，机械剥离率约为98％，抗拉强度约为1000MPa。

实施例3

SWRH62B高碳钢线材的生产，

1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至900℃，保温0.5小时；

2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控制在900℃；然后进行精轧工艺过程，温度控制在900℃；

3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在880℃；

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为0％，辊道速度为1.2m/s；第3～6号风机风量为90％，辊道速度为2.0m/s；第7～8号风机风量为90％，辊道速度为2.0m/s；第9～13号风机风量为0％，，辊道速度为1.5m/s；

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为11μm，机械剥离率约为95％，抗拉强度约为1000MPa。

实施例4

SWRH72B高碳钢线材的生产，

1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至950℃，保温1小时；

2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控制在950℃；然后进行精轧工艺过程，温度控制在950℃；

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为10％，辊道速度为1.5m/s；第3～6号风机风量为80％，辊道速度为2.0m/s；第7～8号风机风量为80％，辊道速度为2.0m/s；第9～13号风机风量为10％，辊道速度为2.0m/s；

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为8μm，机械剥离率约为92％，抗拉强度约为1060MPa。

实施例5

SWRH72B高碳钢线材的生产，

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为11μm，机械剥离率约为98％，抗拉强度约为1120MPa。

实施例6

SWRH72B高碳钢线材的生产，

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为0％，辊道速度为1.2m/s；第3～6号风机风量为95％，辊道速度为2.0m/s；第7～8号风机风量为95％，辊道速度为2.0m/s；第9～13号风机风量为0％，辊道速度为2.0m/s；

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为10μm，机械剥离率约为95％，抗拉强度约为1150MPa。

实施例7

SWRH82B高碳钢线材的生产，

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为10％，辊道速度为1.5m/s；第3～6号风机风量为80％，辊道速度为1.5m/s；第7～8号风机风量为80％，辊道速度为1.5m/s；第9～13号风机风量为10％，，辊道速度为1.5m/s

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为9μm，机械剥离率约为90％，抗拉强度约为1080MPa。

实施例8

SWRH82B高碳钢线材的生产，

1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至1000℃，保温1小时；

2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控制在1000℃；然后进行精轧工艺过程，温度控制在950℃；

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为5％，辊道速度为1.2m/s；第3～6号风机风量为80％，辊道速度为2.0m/s；第7～8号风机风量为90％，辊道速度为2.0m/s；第9～13号风机风量为0％，辊道速度为2.0m/s；

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为10μm，机械剥离率约为96％，抗拉强度约为1150MPa。

实施例9

SWRH82B高碳钢线材的生产，

3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在900℃；

4)控冷线上控制工艺如下：第1～2号风机风量为5％，辊道速度为1.2m/s；第3～6号风机风量为95％，辊道速度为2.0m/s；第7～8号风机风量为95％，辊道速度为2.0m/s；第9～13号风机风量为0％，辊道速度为2.0m/s

5)集卷、打包成高碳钢线材产品。

SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为10μm，机械剥离率约为95％，抗拉强度约为1200MPa。

Claims

1.一种高碳钢线材生产工艺，其特征在于：

3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850～900℃，控冷线上控制工艺如下：第3～6号风机风量为全功率开启时风量的80～95％且辊道速度为1.5～2.0m/s、第7～8号风机风量为全功率开启时风量的80～95％且辊道速度为1.5～2.0m/s；第1～2号风机风量为全功率开启时风量的0～10％，辊道速度为1.2～1.5m/s；第9～13号风机风量为全功率开启时风量的0～10％，辊道速度为1.5～2.0m/s；

4)集卷、打包成高碳钢线材产品。