CN102896159B - 减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺，（1）首先将生产拉丝钢盘条的高线机组吐丝温度控制在920±20℃范围内并在收集辊道上布置6米长的保温罩；（2）仅当室温超过28℃时，开启冷却区最后一组风机，风量850000m³/h；同时开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；在环境温度低于-15℃时，仅开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；当环境温度低于-15℃时风门须全部关闭；控制保温区出口处的温度为760℃，盘条在冷却区的冷却速度为1.1℃/秒；（3）盘条进入运输辊道运行至距其末端28m远处时，在此处实施强制冷却；（4）集卷包装前将盘条强制冷却至550℃以下，冷却速度约3.75℃/秒。

Description

减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺

技术领域

本发明涉及一种减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺。

背景技术

拉丝用低碳钢盘条应用广泛，是普通民用镀锌丝、冷拔丝、焊丝、铠装电缆用镀锌丝、捆扎丝、制钉等线材制品的主要原材料。钢丝的品种规格十分繁多，产品性能和要求也大相径庭，往往同一种钢丝也有若干种不同的生产工艺流程。还有一些合金钢丝由于塑性较差，难以冷拔加工，这些钢丝的生产工艺过程更为复杂一些。对于低碳钢丝来说，一般生产流程由四部分组成：原料的表面准备（剥壳、酸洗、超声波除鳞等）、半成品或成品钢丝拉拔、中间或最终热处理、中间镀层或最终镀层（喷涂或涂敷）。

    拉丝用钢盘条的一般要求为：较薄的氧化铁皮、且容易去除；粘附润滑剂的效果良好；较大的延伸率和面缩率；适宜的强度范围、且强度散差较小；符合标准规定的外观质量等。

1、氧化铁皮的结构：氧化铁皮的形成是基于铁在一定条件（如温度等）下与氧进行化学反应的产物，不同条件下其产物的氧含量各不相同，且组织结构各异。在空气中随着温度的提高，铁的氧化反应更趋充分，更易形成三氧化二铁。其各层结构：最外层是三氧化二铁；第二层是四氧化三铁；第三层是四氧化三铁与氧化亚铁的混合物；最里层则是基铁。氧化层的体积愈是外层愈是膨大疏松，并且上面有微孔与裂纹。各层结构的厚度为：第一、二层的厚度约占氧化皮的总厚度的20%；第三层占总厚度的80%。但各层的比例并不是一定的，而是随着加热温度、加热速度和氧化介质（蒸汽、水）的不同而有所变化的。根据实测，从热轧盘条上剥下的氧化皮厚度为0.04～0.08mm。

2、氧化铁皮的性质：各种氧化皮的分子式、晶格、含氧量、密度和体积各不相同，这些不同的性质就决定了剥除的难易。下面分别介绍它们的性质。

（1）氧化亚铁（FeO）：它靠近基铁，因氧化不完全所致，是氧化程度最轻的一种，其中含有少量的四氧化三铁组织，是一种不稳定的氧化物（如果高温状态下继续与氧反应即转变为四氧化三铁）。它的组织致密，含氧量占22.2%，含铁量占77.8%，拉拔过程中不易剥除。

（2）四氧化三铁（Fe₃O₄）：是较稳定的氧化物，在氧化铁皮中比例较大，系部分氧化亚铁在贫氧状态下继续氧化所形成的中间混合物。它的外层有三氧化二铁阻隔，因此不与空气和水直接接触，其质地较为致密，裂纹也少，拉拔过程中较为不易剥除，含氧量为27.6%，含铁量为72.4%，具有与磁铁矿相似的性质（金属性和导电性）。

（3）三氧化二铁（Fe₂O₃）：是最外层的氧化皮，形成时能充分与水、空气直接接触，因此氧化程度最重。其含氧量为30%，含铁量为70%，性质稳定，不易转化。所形成的组织体积大而疏松，且中多有裂纹，拉拔过程中易于剥除。

（4）含水三氧化二铁——黄锈（Fe₂O₃·nH₂O）：这是三氧化二铁在常温下的水合氧化物，体积极为膨大疏松，因此拉拔过程中极易剥除。它的分子式中含水量以氧化介质和氧化程度而定。含水愈多质地愈松，假设上式n是2，则含氧量为41%，含铁为57%。

通过对上述氧化铁皮性质的分析，我们希望得到的氧化铁皮的组织结构是：在靠近盘条基铁处尽可能减少不易剥除的氧化亚铁的产生，通过改善反应条件，促使其形成尽可能多的含三氧化二铁的氧化层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺，通过改变拉丝用低碳钢盘条表面氧化铁皮结构，使其在拉拔时变得易于剥除；同时通过控制冷却条件，达到减少氧化铁皮含量的目的。

本发明的目的是这样实现的，一种减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺，包括如下步骤：

（1）选择较高的吐丝温度：首先将生产拉丝钢盘条的高线机组吐丝温度控制在920±20℃范围内，当盘条落入收集辊道并在收集辊道上运行初期，开启收集辊道上长6米的保温罩；

（2）采取保温措施降低冷却速度：生产拉丝钢盘条的高线机组冷却辊道长度为101m，辊道起步速度0.4m/s，最后一组辊道速度：0.6 m/s，平均速度递增3%；分为敞开区、保温区和冷却区三个区域；仅当室温超过28℃时，开启冷却区最后一组风机，风量850000 m³/h；同时开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；在室温低于-15℃时，仅开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；当室温低于-15℃时风门须全部关闭；控制保温区出口处的温度为760℃，盘条在冷却区的冷却速度为1.1℃/秒；

（3）盘条的强制冷却：盘条进入运输辊道运行至距其末端28m远处时，在此处实施强制冷却，强制冷却流量参数为：在5月-10月，1、2#水箱150m³/h，3、4#水箱150m³/h，5#水箱30m³/h，6#水箱50m³/h；在11月-来年4月，1、2#水箱80m³/h，3、4#水箱80m³/h，5#水箱30m³/h，6#水箱50m³/h；所述的各个水箱按照运输辊道的输送方向依次排开布置；

（4）集卷包装前将盘条强制冷却至550℃以下，冷却速度约3.75℃/秒。

本发明首先提高吐丝温度，促使铁的氧化反应更为充分；其次通过控制冷却速度和温降梯度，既保证了氧化反应的进行，又保证了盘条的机械强度能满足其拉拔制丝的要求；另外对后端实施强致冷却，利用氧化铁皮组织与铁基组织收缩率的不同降低氧化铁皮与基体的附着力，致使部分氧化铁皮在集卷过程中脱落，其余部分在冷拔制丝初期被剥离。

目前，在采用常规控制冷却工艺下，拉丝用钢盘条氧化铁皮情况和强度情况：（1）氧化铁皮剥除率：不足90%；（2）氧化铁皮剥除量：大于19kg/t；（3）盘条抗拉强度：平均440MPa。按本发明设计要求执行的控制冷却工艺实施后结果：（1）氧化铁皮剥除率：95%左右；（2）氧化铁皮剥除量：平均11kg/吨；（3）盘条抗拉强度：平均370MPa。

采用本发明方法：（1）吨钢氧化铁皮量平均减少8kg，吨钢提高成材率约0.8%，降低成本约32元/t。（2）氧化铁皮易于剥除后，剥壳轮、模具、拉拔卷筒等配件的消耗降低。（3）强度的降低使拉拔更为容易，事故率降低，同时有效地降低了能源消耗。

具体实施方式

一种减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺，以宝钢集团新疆八一钢铁有限公司生产拉丝钢盘条的高线机组为例，该工艺包括如下步骤：

（1）选择较高的吐丝温度：首先将生产拉丝钢盘条的高线机组吐丝温度控制在920±20℃范围内，当盘条落入收集辊道并在收集辊道上运行初期，开启收集辊道上长6米的保温罩；未采取控制冷却工艺前，盘条轧后的自然冷却温度为860℃-880℃左右，新的冷却工艺吐丝温度控制在920±20℃范围内。除了提高吐丝温度以外，当盘条落入收集辊道并在收集辊道上运行初期开启1#、2#保温罩（每组保温罩长度为3m），促使盘条组织表面在高温下与空气充分接触，迅速形成富氧化产物——三氧化二铁的氧化铁皮组织，减少并防止因氧化不完全而产生的其它氧化物组织（如：氧化亚铁、四氧化三铁）的生成。

（2）采取保温措施降低冷却速度：生产拉丝钢盘条的高线机组冷却辊道长度为101m，辊道起步速度0.4m/s，最后一组辊道速度：0.6 m/s，平均速度递增3%；分为敞开区、保温区和冷却区三个区域；仅当室温超过28℃时，开启冷却区最后一组风机，风量850000 m³/h；同时开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；在室温低于—15℃时，仅开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；当室温低于—15℃时风门须全部关闭；控制保温区出口处的温度为760℃，盘条在冷却区的冷却速度为1.1℃/秒；在新的冷却工艺中，在气温不超过28℃时关闭所有风机，超过28℃时，开启最后一组、即25#风机；同时开启1#、2#和24#—27#保温罩，关闭3#—23#保温罩；在室温低于—15℃时，仅开启1#、2#和26#、27#保温罩，关闭3#—25#保温罩。这样，通过降低冷却速度，一方面控制盘条强度，另一方面保证盘条在运输辊道运行时有较高的温度，以促进氧化反应进行。

新工艺控制冷却温度在保温区出口处的温度为760℃左右、冷却速度约为1.1℃/秒，比自然冷却条件下的冷却速度低约0.2℃/秒，较低的冷却速度对氧化铁皮的充分氧化有利，从而得到更易剥除的三氧化二铁组织。

（3）盘条的强制冷却：在盘条进入运输辊道运行至28m远处时，在此处实施强制冷却，强制冷却流量参数为：在5月—10月，1、2#水箱150m³/h，3、4#水箱150m³/h，5#水箱30m³/h，6#水箱50m³/h；在11月—来年4月，1、2#水箱80m³/h，3、4#水箱80m³/h，5#水箱30m³/h，6#水箱50m³/h；所述的各个水箱按照运输辊道的输送方向依次排开布置；通过强制冷却，利用氧化铁皮组织与铁基组织收缩率的不同降低氧化铁皮与基体的附着力，使的部分已形成的氧化铁皮在集卷过程中脱落，其余部分在拔丝初期被剥离。

（4）集卷包装前将盘条强制冷却至550℃以下，冷却速度约3.75℃/秒。

Claims (1)

1.一种减少拉丝用低碳钢盘条氧化铁皮的轧制冷却工艺，其特征在于包括如下步骤：

（1）选择较高的吐丝温度：首先将生产拉丝钢盘条的高线机组吐丝温度控制在920±20℃范围内，当盘条落入收集辊道并在收集辊道上运行初期，开启收集辊道上长6米的保温罩；

（2）采取保温措施降低冷却速度：生产拉丝钢盘条的高线机组冷却辊道长度为101m，辊道起步速度0.4m/s，最后一组辊道速度：0.6 m/s，平均速度递增3%；分为敞开区、保温区和冷却区三个区域；仅当室温超过28℃时，开启冷却区最后一组风机，风量850000 m³/h；同时开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；在室温低于-15℃时，仅开启保温区前后部各6米长的保温罩，关闭保温区中部的保温罩；当室温低于-15℃时风门须全部关闭；控制保温区出口处的温度为760℃，盘条在冷却区的冷却速度为1.1℃/秒；

（3）盘条的强制冷却：盘条进入运输辊道运行至距其末端28m远处时，在此处实施强制冷却，强制冷却流量参数为：在5月-10月，1、2#水箱150m³/h，3、4#水箱150m³/h，5#水箱30m³/h，6#水箱50m³/h；在11月-来年4月，1、2#水箱80m³/h，3、4#水箱80m³/h，5#水箱30m³/h，6#水箱50m³/h；所述的各个水箱按照运输辊道的输送方向依次排开布置；

（4）集卷包装前将盘条强制冷却至550℃以下，冷却速度约3.75℃/秒。