CN103305675B - 一种钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法。所述控制方法包括在加热钢坯步骤中关闭位于预热段和加热段相邻处的部分烧嘴，并控制预热段温度为700～760℃、预热时间为56～66分钟，加热段前半段温度为890～930℃、加热段后半段加热温度为930～970℃，加热段加热时间为56～66分钟，均热段温度为970～1010℃、均热时间为44～52分钟；在控温轧制成盘条步骤中控制开轧温度为950～980℃；在吐丝成卷步骤中控制吐丝温度为860～890℃；在控制冷却步骤中采用斯太尔摩控冷线进行盘卷的轧后控制冷却，控制盘卷在相变前冷速为12～15℃/s，相变阶段冷速5～7℃/s，相变后平均冷速为4～6℃/s，使冷却后、后处理前的盘条表面温度不大于150℃。采用本发明的方法能够降低盘条表面脱碳层厚度。

Description

一种钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种控制钢帘线用热轧盘条的表面脱碳层厚度的方法。

背景技术

钢帘线是轮胎等橡胶制品的骨架材料，在使用过程中要遭受强冲击力及交变应力，且要承重及耐疲劳，因此对强度和疲劳性能的要求很高。钢帘线用盘条兼具高碳及低合金钢的特点，钢帘线用盘条表面脱碳组织的存在会使盘条力学性能降低，疲劳强度显著下降，在后续拉拔加工制成钢帘线的过程中容易诱发裂纹引起疲劳断裂，严重影响其使用性能。因此作为钢帘线母材的帘线钢热轧盘条，其在生产过程中表面脱碳的控制尤为重要。

目前对线材产品表面脱碳的研究，主要通过实验室模拟生产过程进行，局限于实验模拟加热工艺的研究，而实际线材生产与实验过程存在较大差异，缺乏直接实际生产运用性。且这类研究以弹簧钢、冷镦钢这类合金钢为主，针对钢帘线用盘条表面脱碳的研究很少。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的在于提供一种能够控制钢帘线用热轧盘条的表面脱碳，将钢帘线盘条的脱碳层厚度减小至55μm以下的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法，钢帘线用热轧盘条的生产工艺包括以下步骤：加热钢坯、控温轧制成盘条、吐丝成卷、控制冷却、后处理并得到盘条成品。所述控制方法包括：在所述加热钢坯的步骤中，关闭位于预热段和加热段相邻处的部分烧嘴，以避免加热段的温度影响与其靠近的预热段的温度，并控制预热段温度为700～760℃、预热时间为56～66分钟，加热段前半段温度为890～930℃、加热段后半段加热温度为930～970℃，加热段加热时间为56～66分钟，均热段温度为970～1010℃、均热时间为44～52分钟；在所述控温轧制成盘条的步骤中，控制开轧温度为950～980℃；在所述在所述控温轧制成盘条的步骤中，控制吐丝温度为860～890℃；在控制冷却的步骤中，采用斯太尔摩控冷线进行盘卷的轧后控制冷却，控制盘卷在相变前冷速为12～15℃/s，相变阶段冷速5～7℃/s，相变后平均冷速为4～6℃/s，使冷却后、后处理前的盘条表面温度小于或等于150℃。

根据本发明的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法的一个实施例，所述控温轧制成盘条的步骤包括使钢坯依次通过粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组及减定径机组形成盘条的步骤，其中，控制盘条进入精轧机组入口的温度为850～890℃，控制盘条进入减定径机组入口的温度为850～880℃。

根据本发明的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法的一个实施例，所述盘条成品的公称直径为5.5mm。

根据本发明的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法的一个实施例，所述盘条成品的一边局部总脱碳层深度不大于盘条成品公称直径的1.2％。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：运用了高线机组的设备优势，通过对钢帘线用热轧盘条的加热制度、调整控制轧制、控制冷却工艺的优化设计，降低盘条表面脱碳层厚度，提高钢帘线用热轧盘条的使用性能。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1A是本发明示例性实施例的P72LXA钢帘线用热轧盘条的样品一的高倍检验金相组织示意图。

图1B是本发明示例性实施例的P72LXA钢帘线用热轧盘条的样品二的高倍检验金相组织示意图。

图1C是本发明示例性实施例的P72LXA钢帘线用热轧盘条的样品三的高倍检验金相组织示意图。

图2A是本发明示例性实施例的P82LXA钢帘线用热轧盘条的样品一的高倍检验金相组织示意图。

图2B是本发明示例性实施例的P82LXA钢帘线用热轧盘条的样品二的高倍检验金相组织示意图。

图2C是本发明示例性实施例的P82LXA钢帘线用热轧盘条的样品三的高倍检验金相组织示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法。

钢帘线用热轧盘条的生产工艺包括以下步骤：加热钢坯、控温轧制成盘条、吐丝成卷、控制冷却、后处理并得到盘条成品。

根据本发明示例性实施例的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法包括：在所述加热钢坯的步骤中，关闭位于预热段和加热段相邻处的部分烧嘴，以避免加热段的温度影响与其靠近的预热段的温度，并控制预热段温度为700～760℃、预热时间为56～66分钟，加热段前半段温度为890～930℃、加热段后半段加热温度为930～970℃，加热段加热时间为56～66分钟，均热段温度为970～1010℃、均热时间为44～52分钟；在所述控温轧制成盘条的步骤中，控制开轧温度为950～980℃；在所述在所述控温轧制成盘条的步骤中，控制吐丝温度为860～890℃；在控制冷却的步骤中，采用斯太尔摩控冷线进行盘卷的轧后控制冷却，控制盘卷在相变前冷速为12～15℃/s，相变阶段冷速5～7℃/s，相变后平均冷速为4～6℃/s，使冷却后、后处理前的盘条表面温度小于或等于150℃。

在加热钢坯的步骤中，通常使用的钢坯加热炉为步进式加热炉。炉内各段气氛均为弱还原性气氛(空燃比控制在0.70～0.80)。申请人经过反复验证发现，加热段的温度会影响靠近加热段的预热段的温度，相当于延长了高温加热段的长度，进而延长了钢的高温加热时间，而随着钢加热温度的升高，脱碳层就愈加加深，特别是在加热段的高温作用下，脱碳层的厚度随着温度升高而迅速增加。因此，在本发明中适当关闭与预热段相邻的加热段的部分烧嘴(例如，一组烧嘴)，以及关闭与加热段相邻的预热段的部分烧嘴(例如，一组烧嘴)，从而缩短高温加热段的停留时间，减少钢坯在加热阶段的氧化脱碳。控制预热段温度为700～760℃、预热时间为56～66分钟，加热段前半段温度为890～930℃、加热段后半段加热温度为930～970℃，加热段加热时间为56～66分钟，均热段温度为970～1010℃、均热时间为44～52分钟。控制加热段及均热段的温度和加热时间，可以有效保证开轧温度，如果这两段区域的加热温度过低或加热时间过短，将无法保证开轧温度或使连铸坯的温度不均匀；若温度高了或加热时间长了，将增加坯料的烧损和表面脱碳影响钢坯质量，并造成原始奥氏体晶粒的粗大降低其强度及塑韧性。而要保证加热段和均热段的温度和时间，需合理设计预热段温度及加热时间，如果预热段温度低了或加热时间短了将使接下来的加热段温度不够或钢坯内外温度不均，如果预热段温度高了将增加坯料内部应力增加裂纹缺陷产生的机率，如果预热段加热时间长了降低轧钢节奏影响生产效率。

根据本发明，在高温轧制成盘条的步骤中，为了既控制原始晶粒度又降低轧辊磨损需合理控制轧制温度，故开轧温度控制在950～980℃，若开轧温度高于该范围会导致原始奥氏体晶粒度粗大，如果开轧温度低于该范围会加重轧辊磨损增加生产成本。

具体地，控温轧制成盘条的步骤包括使钢坯依次通过粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组及减定径机组形成盘条的步骤，其中，控制盘条进入精轧机组入口的温度为850～890℃，进入减定径机组入口的温度为850～880℃。在本示例中，适当降低钢在精轧及减定径轧制温度，可以保证钢的强度。

在所述吐丝成卷的步骤中，控制吐丝温度为860～890℃。申请人经反复试验发现，在加热及轧制温度相同的情况下，钢的氧化铁皮与表面脱碳层比例受吐丝温度的影响极大。钢的氧化与脱碳是同时发生的，但钢在吐丝过程中处于自然空气中，氧气含量很高，氧化速度大于脱碳速度。随着氧化铁皮的生成，钢的脱碳将被减弱或抑制。所以适当提高钢的吐丝温度，增大氧化铁皮与表面脱碳层比例，以达到降低成品表面脱碳层厚度的目的。在所述控制冷却的步骤中，采用斯太尔摩控冷线进行盘卷的轧后控制冷却，控制盘卷在相变前冷速为12～15℃/s，相变阶段冷速5～7℃/s，相变后平均冷速为4～6℃/s，使冷却后、后处理前的盘条表面温度小于或等于150℃。在本发明中，适当提高轧后冷却速度，特别是相变后的冷速，有助于降低钢表面脱碳层厚度。

本实施例中，通过调整轧制前的加热炉加热制度、采用控制轧制、控制冷却技术等改进，优化盘条氧化铁皮与表面脱碳层比例，有效地控制了钢帘线用热轧盘条表面脱碳。

为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。

在下面的示例中，生产试制了公称直径为5.5mm的牌号为P72LXA和P82LXA的钢帘线用热轧盘条各3炉，分别命名为样品一、样品二和样品三。

本发明钢帘线用热轧盘条的生产主要工艺流程：开轧坯(钢坯的尺寸为150mm×150mm)的检查、修磨→钢坯入炉→步进炉加热→高压水除鳞→粗轧→1#飞剪切头(事故碎断)→中轧→2#飞剪切头、尾(事故碎断)→中轧两架轧制→预精轧→1#、2#水箱冷却→3#飞剪切头(事故碎断)→精轧→3#、4#水箱冷却→减定径→5#水箱冷却→夹送辊→吐丝机→散卷冷却→集卷收集、运输→检查质量、取样、剪除头尾→打捆、称重挂标牌→卸卷→入库。

其中，加热炉中的钢坯加热条件优化控制如下表1所示。

表1 Φ5.5mm钢帘线用热轧盘条的加热制度

控制轧制时盘条进入精轧机组入口的温度为850～890℃，进入减定径机组入口的温度为850～880℃，吐丝温度为860～890℃。

控制冷却采用斯太尔摩控冷线进行，斯太尔摩辊道速率的控制如表2所示，斯太尔摩风机风量的控制如表3所示，实现控制盘卷在相变前冷速为12～15℃/s，相变阶段冷速5～7℃/s，相变后平均冷速为4～6℃/s，并使冷却后盘条的表面温度≤150℃。

表2 斯太尔摩辊道速率

牌号

辊道段位

1段

2段

3段

4段

5段

6段

7段

P72LXA

速率(m/s)

0.66

0.66

0.66

0.66

0.69

0.72

0.76

P82LXA	速率(m/s)	0.60	0.60	0.63	0.66	0.69	0.72	0.76
									牌号	辊道段位	8段	9段	10段	11段	12段	13段
P72LXA	速率(m/s)	0.80	0.84	0.88	0.92	0.92	0.92
									P82LXA	速率(m/s)	0.80	0.84	0.88	0.92	0.92	0.92

表3 斯太尔摩风机风量

牌号	风机编号	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	8#	9#	10#
												P72LXA	风量(HZ)	43	43	43	43	40	40	38	38	38	38
P82LXA	风量(HZ)	42	42	42	42	40	40	38	38	38	38

本示例严格按上述钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法进行，所得各样品的成品经检验后各项指标如表4以及图1A至图2C所示。

表4 Φ5.5mm的钢帘线用热轧盘条的表面脱碳层厚度

内控要求A级钢帘线用热轧盘条达到的具体指标为：所获得的盘条的一边局部总脱碳层(铁素体+过渡层)深度应不大于盘条公称直径的1.2％。由表4、图1A至图2C可知，根据本发明的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法生产的Φ5.5mm的钢帘线用热轧盘条的表面脱碳控制效果很好，达到了内控标准，也满足了用户对钢帘线用盘条表面脱碳的控制要求。

综上所述，通过加热制度优化设计、调整控轧控冷工艺，优化盘条氧化铁皮与表面脱碳层比例，将钢帘线用热轧盘条表面脱碳有效地控制在用户使用要求范围内。试制生产出的Φ5.5mm钢帘线用热轧盘条在表面脱碳层厚度控制方面，达到A级钢帘线用热轧盘条的行业普遍要求甚至优于行业普遍水平，满足用户的生产要求。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (4)

1.一种钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法，钢帘线用热轧盘条的生产工艺包括以下步骤：加热钢坯、控温轧制成盘条、吐丝成卷、控制冷却、后处理并得到盘条成品，其特征在于，所述控制方法包括：

在所述加热钢坯的步骤中，关闭位于预热段和加热段相邻处的部分烧嘴，以避免加热段的温度影响与其靠近的预热段的温度，并控制预热段温度为700～760℃、预热时间为56～66分钟，加热段前半段温度为890～930℃、加热段后半段加热温度为930～970℃，加热段加热时间为56～66分钟，均热段温度为970～1010℃、均热时间为44～52分钟；

在所述控温轧制成盘条的步骤中，控制开轧温度为950～980℃；在所述吐丝成卷的步骤中，控制吐丝温度为860～890℃；

在所述控制冷却的步骤中，采用斯太尔摩控冷线进行盘卷的轧后控制冷却，控制盘卷在相变前冷速为12～15℃/s，相变阶段冷速5～7℃/s，相变后平均冷速为4～6℃/s，使冷却后、后处理前的盘条表面温度小于或等于150℃。

2.根据权利要求1所述的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法，其特征在于，所述控温轧制成盘条的步骤包括使钢坯依次通过粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组及减定径机组形成盘条的步骤，其中，控制盘条进入精轧机组入口的温度为850～890℃，控制盘条进入减定径机组入口的温度为850～880℃。

3.根据权利要求1所述的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法，其特征在于，所述盘条成品的公称直径为5.5mm。

4.根据权利要求1所述的钢帘线用热轧盘条表面脱碳层的控制方法，其特征在于，所述盘条成品的一边局部总脱碳层深度不大于盘条成品公称直径的1.2％，所述总脱碳层为铁素体+过渡层。