CN111250555B - 一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置及使用方法，该装置包括吹气管、热轧盘条移动区域、斯太尔摩辊道、侧导轨、保温罩；该方法包括控制钢坯加热制度、精轧机出口温度、吐丝速度、吹气管吹气参数，最终实现在盘条入集卷筒时，搭接点温度在640±20℃，非搭接点温度在610±20℃，搭接点和非搭接点的氧化皮厚度控制在7～12μm之间，[FeO]层厚度控制在4.5～9.0μm的目标。本发明通过吹气管吹气，匹配加热、轧制等参数，提高通条盘卷氧化皮厚度的均匀性，控制总体氧化皮厚度在10μm左右，以达到免酸洗的目的。

Description

一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置和使用方法
技术领域
本发明属于轧钢领域，特别是涉及到一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置和使用方法。
背景技术
在热轧制过程中，对于一些含硅的焊丝钢盘条，从盘条表面由里到外由[Fe2SiO4]、[FeO]、[Fe3O4]、[Fe2O3]等氧化皮结构组成。近年来由于环保压力逐渐加大，下游客户普遍在寻求替代酸洗去除原始盘条氧化皮的机械剥离技术，比如砂带打磨、机械修磨等。
钢厂原有工艺大都是低温吐丝和缓冷工艺，而且在斯太尔摩控冷线上，盘卷的搭接和非搭接区域的冷却速度不一样，导致氧化皮的组成比例以及总厚度变化较大，且成品盘条表面出现红锈与青色两种周期变化的颜色，掉落的氧化皮的呈块状，有的呈粉末状。通过这种轧制方法形成的氧化皮在强酸环境下都能去除干净，但采用机械修磨、砂带打磨等机械剥离的方法后，钢表面会出现间断性发黑，氧化皮难以去除干净等氧化皮剥离不均匀的问题。
为了改善焊丝钢氧化皮机械剥离的均匀性，一方面，需要提高吐丝温度，提高氧化皮中[FeO]的比例，改善机械剥离性能；另一方面，要快速冷却，抑制薄硬质、难以剥离的[Fe3O4]的生成。但在快冷的条件下，盘条在斯太尔摩控冷线上，搭接点与非搭接点温度相差很大，导致盘条表面氧化皮的结构和比例分布不均匀，最终导致氧化皮机械剥离不干净，达不到免酸洗的要求。
专利CN108237146A公开了一种帘线钢氧化铁皮剥离性能的控制方法，其成分中对Si元素含量没有要求，且通过传统的控轧控冷制度，增加高温停留时间，延迟斯太尔摩上的相变，而没有控制盘条搭接点与非搭接点的冷速，导致氧化皮厚度在5～16μm之间，氧化皮厚度变化不均匀，相对于酸洗法去除氧化皮，效果改善，但对于机械剥壳去除氧化皮，效果有待认证。
专利CN102601129A公开了一种低碳冷镦钢热轧盘条表面氧化皮的控制方法，其成分中对Si元素含量没有要求，且通过控制吐丝温度在880～920之间，通过调节保温罩开启数量和风机开度，来调节氧化皮厚度，且氧化皮厚度在14.1～34.2μm之间，氧化皮较厚且不均匀，且成品主要采用酸洗法去除氧化皮。
专利CN105436214A公开一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法，该装置和方法主要是解决同圈温度不均匀问题，而且只是减少搭接点处氧化皮生成量，没有全方位调节氧化皮厚度、比例的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置和使用方法，通过高吐丝温度和快冷的工艺，并在斯太尔摩冷却线上布置吹气管，控制整个盘条温度冷却的准确性和均匀性，改善焊丝钢盘条的机械剥离均匀性，从而解决焊丝钢盘条氧化皮机械剥离不干净的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置，包括：吹气管、热轧盘条移动区域、斯太尔摩辊道、侧导轨、保温罩，其特征在于：斯太尔摩辊道水平放置，斯太尔摩辊道两侧固定侧导轨，保温罩设置在斯太尔摩辊道、侧导轨上部，保温罩内部顶端设有吹气管；在保温罩内部顶端距离吐丝管5.0～6.0m处开始设置第一组吹气管，从第一组吹气管开始，在长4.6m的保温罩内部上端沿斯太尔摩辊道上布置4～5组吹气管，间隔0.2～0.5m，共在16个保温罩下布置64～80组吹气管，每一组吹气管由8根吹气管组成；吹气管直径为4～5cm，吹气管出气位置安装喷雾龙头，喷雾龙头喷出的液滴直径范围为100～150μm，喷雾龙头距离斯太尔摩辊道高度为25～35cm。
优选的，每组吹气管靠近侧挡板的第一根吹气管距离挡板距离为0～10cm，第二根吹气管与第一根吹气管距离为10～20cm，第三根吹气管与第二根吹气管距离为15～20cm，第四根吹气管与第三根吹气管距离为20～30cm，第五根吹气管与第四根吹气管距离为40～50cm，且第五根吹气管与第四根吹气管、第六根吹气管与第三根吹气管、第七根吹气管与第二根吹气管、第八根吹气管与第一根吹气管分别关于辊道中心线对称分布。
一种免酸洗焊丝钢盘条冷却装置的使用方法，使用前述提高焊丝钢盘条氧化皮机械剥离均匀性的装置，具体步骤如下：
1)方坯横截面尺寸为140×140mm，采用加热炉进行加热，加热段温度985±30℃，均热段温度1110±20℃；
2)在高速轧机上进行轧制，除鳞水压18～21MPa，精轧机出口温度1020±20℃，吐丝温度930±30℃，吐丝速度100～105m/s；
3)在斯太尔摩冷却线的热轧盘条移动区域通过吹气管向盘条搭接点位置吹空气或水雾进行冷却；当吹气管内通空气时，空气温度≤45℃，第一根吹气管和第五根吹气管气体流量在0.5～1L/s；第二根吹气管和第六根吹气管气体流量在0.3～0.8L/s；第三根吹气管和第七根吹气管气体流量在0.15～0.6L/s；第四根吹气管和第八根吹气管气体流量在0～0.05L/s，控冷线辊道速度为0.30～0.40m/s；当吹气管内通水雾时，水雾温度在50～85℃，第一根吹气管和第五根吹气管的水雾流量在0.35～0.5L/min；第二根吹气管和第六根吹气管的水雾流量在0.20～0.45L/min；第三根吹气管和第七根吹气管的水雾流量在0.12～0.32L/min；第四根吹气管和第八根吹气管的水雾流量在0～0.25L/min，控冷线辊道速度为0.30～0.40m/s；
4)盘条过斯太尔摩冷却线后，成品打包。
优选的，通过吹气管向盘条搭接点位置吹气以提高其冷却速度，使盘条搭接点的冷却速度与非搭接点冷速接近，实现在盘条入集卷筒时，搭接点温度在640±20℃，非搭接点温度在610±20℃，搭接点和非搭接点的氧化皮厚度均在7～12μm，其中[FeO]层厚度控制在4.5～9.0μm。
优选的，上述方法生产的焊丝钢盘条，其成分按重量百分比由以下组分组成：C0.04～0.13％，Si 0.1～1.0％，Mn 0.49～1.69％，P≤0.02％，S≤0.02％，N≤0.005％，以及Cr、Ni、Cu和Mo中的一种或者以上，且Cr、Ni、Cu、Mo含量之和＜5％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
1)通过在斯太尔摩冷却线上布置吹气管组合以及调节吹气流量，缩小盘条搭接点和非搭接点的温度差，相比传统采用吹风装置的斯太尔摩冷却线，提高了整个盘卷的温度控制精度；
2)吐丝温度与吹气冷却工艺的匹配，控制了各个搭接点位置的氧化皮厚度均在7～12μm，且氧化皮厚度的均匀性较好，氧化皮中[FeO]层厚度在4.5～9.0μm之间，改善了含硅焊丝钢盘条的机械剥离性能，达到免酸洗的目的。
附图说明
图1是本发明中吹气管在斯太尔摩冷却线上分布的截面图。
其中1-吹气管、2-热轧盘条移动区域、3-斯太尔摩辊道、4-侧导轨、5-保温罩、1-1为第一根吹气管、1-2为第二根吹气管、1-3为第三根吹气管、1-4为第四根吹气管、1-5为第五根吹气管、1-6为第六根吹气管、1-7为第七根吹气管、1-8为第八根吹气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置，包括：吹气管1、热轧盘条移动区域2、斯太尔摩辊道3、侧导轨4、保温罩5，其特征在于：斯太尔摩辊道3水平放置，斯太尔摩辊道3两侧固定侧导轨4，保温罩5设置在斯太尔摩辊道3、侧导轨4上部，保温罩5内部顶端设有吹气管1；在保温罩5内部顶端距离吐丝管5m处开始设置第一组吹气管1，从第一组吹气管1开始，在保温罩5内部上端沿斯太尔摩辊道3运行方向每隔0.3m布置一组吹气管1，共布置72组吹气管，每一组吹气管1由8根吹气管1组成；吹气管1直径为4.5cm，吹气管出气位置安装有喷雾龙头，喷雾龙头喷出的液滴直径范围为100～150μm，喷雾龙头距离斯太尔摩辊道3高度为30cm。
每组吹气管1靠近侧挡板的第一根吹气管1-1距离挡板距离为10cm，第二根吹气管1-2与第一根吹气管1-1距离为15cm，第三根吹气管1-3与第二根吹气管1-2距离为20cm，第四根吹气管1-4与第三根吹气管1-3距离为30cm，第五根吹气管1-5与第四根吹气管1-4距离为50cm，且第五根吹气管1-5与第四根吹气管1-4、第六根吹气管1-6与第三根吹气管1-3、第七根吹气管1-7与第二根吹气管1-2、第八根吹气管1-8与第一根吹气管1-1分别关于辊道中心线对称分布。
本发明中焊丝钢盘条的成分按重量百分比由以下组分组成，C 0.04～0.13％，Si0.1～1.0％，Mn 0.49～1.69％，P≤0.02％，S≤0.02％，N≤0.005％，以及Cr、Ni、Cu和Mo中的一种或者以上，且含量低于5％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
上述焊丝钢盘条的生产方法，具体步骤如下：
采用转炉或者电炉炼钢，制得方坯；然后轧线上进行轧制，轧制工序主要包括控制钢坯加热温度、吐丝温度、斯太尔摩控冷线辊道速度、斯太尔摩控冷线内接通的吹气管分布、吹气类型和吹气流量、集卷温度等。
以下结合实施例和对比例对本发明的技术方案作进一步说明。
试验钢盘条的主要化学成分如表1所示，余量为Fe以及不可避免杂质元素。
实施例1～8和9～16分别对应A～H成分的试验钢，采用本发明所述的化学成分的生产工艺见表2，其记录1-1至1-8的气体流量，对比例中没有采用吹气管装置。由表3可知，使用本发明所述技术方案生产的成品盘条表面氧化铁皮平均厚度在7～12μm之间，对比实施例相比的成品盘条表面氧化铁皮平均厚度在10～19μm，因此采用本发明所述技术方案生产的成品盘条表面氧化铁皮平均厚度明显较薄，达到了本发明的技术目的。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的方法，均落在本发明要求的保护范围。
表1试验钢盘条化学成分
Figure GDA0003003331300000041
Figure GDA0003003331300000051
表2不同成分焊丝钢在斯太尔摩冷却线吹气管分布区域的气体流量
吹气管位置 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 气体类型 备注
A-H 0.5 0.45 0.32 0.25 0.46 0.42 0.29 0.23 水雾 实施例1～8
A-H 0.95 0.85 0.59 0.5 1.0 0.92 0.59 0.49 空气 实施例9～16
A-H 0 0 0 0 0 0 0 0 无 对比例1～8
表3不同成分焊丝钢搭接点与非搭接点的各层氧化皮厚度
Figure GDA0003003331300000052
Figure GDA0003003331300000061

Claims (3)

1.一种免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置，包括：吹气管(1)、热轧盘条移动区域(2)、斯太尔摩辊道(3)、侧导轨(4)、保温罩(5)，其特征在于：斯太尔摩辊道(3)水平放置，斯太尔摩辊道(3)两侧固定侧导轨(4)，保温罩(5)设置在斯太尔摩辊道(3)、侧导轨(4)上部，保温罩(5)内部顶端设有吹气管(1)；在保温罩(5)内部顶端距离吐丝管5.0～6.0m处开始设置第一组吹气管(1)，从第一组吹气管(1)开始，在长4.6m的保温罩(5)内部上端沿斯太尔摩辊道(3)上布置4～5组吹气管(1)，间隔0.2～0.5m，共在16个保温罩下布置64～80组吹气管，每一组吹气管(1)由8根吹气管(1)组成；吹气管(1)直径为4～5cm，吹气管出气位置安装喷雾龙头，喷雾龙头喷出的液滴直径范围为100～150μm，喷雾龙头距离斯太尔摩辊道(3)高度为25～35cm；
所述每组吹气管(1)靠近侧挡板的第一根吹气管(1-1)距离挡板距离为0～10cm，第二根吹气管(1-2)距离第一根吹气管(1-1)10～20cm，第三根吹气管(1-3)距离第二根吹气管(1-2)15～20cm，第四根吹气管(1-4)距离第三根吹气管(1-3)20～30cm，第五根吹气管(1-5)距离第四根吹气管(1-4)40～50cm，且第五根吹气管(1-5)与第四根吹气管(1-4)、第六根吹气管(1-6)与第三根吹气管(1-3)、第七根吹气管(1-7)与第二根吹气管(1-2)、第八根吹气管(1-8)与第一根吹气管(1-1)分别关于辊道中心线对称分布。
2.一种免酸洗焊丝钢盘条冷却装置的使用方法，使用权利要求1所述免酸洗焊丝钢盘条的冷却装置，其特征在于：
1)方坯横截面尺寸为140×140mm，在加热炉中加热，加热段温度985±30℃，均热段温度1110±20℃；
2)在无扭高速线材轧机上进行轧制，除鳞水压18～21MPa，精轧机出口温度1020±20℃，吐丝温度930±30℃，吐丝速度100～105m/s；
3)在斯太尔摩冷却线上通过吹气管(1)向盘条搭接点位置吹空气或水雾进行冷却；当吹气管(1)内通空气时，空气温度≤45℃，第一根吹气管(1-1)和第五根吹气管(1-5)气体流量在0.5～1L/s；第二根吹气管(1-2)和第六根吹气管(1-6)气体流量在0.3～0.8L/s；第三根吹气管(1-3)和第七根吹气管(1-7)气体流量在0.15～0.6L/s；第四根吹气管(1-4)和第八根吹气管(1-8)气体流量在0～0.05L/s，控冷线辊道速度为0.30～0.40m/s；当吹气管(1)内通水雾时，水雾温度在50～85℃，第一根吹气管(1-1)和第五根吹气管(1-5)的水雾流量在0.35～0.5L/min；第二根吹气管(1-2)和第六根吹气管(1-6)的水雾流量在0.2～0.45L/min；第三根吹气管(1-3)和第七根吹气管(1-7)的水雾流量在0.12～0.32L/min；第四根吹气管(1-4)和第八根吹气管(1-8)的水雾流量在0～0.25 L/min，控冷线辊道速度为0.30～0.40m/s；
4)过斯太尔摩冷却线后，成品打包；
所述方法生产的焊丝钢盘条，其成分按重量百分比由以下组分组成：C 0.04～0.13％，Si 0.1～1.0％，Mn 0.49～1.69％，P≤0.02％，S≤0.02％，N≤0.005％，以及Cr、Ni、Cu和Mo中的一种或者以上，且Cr、Ni、Cu、Mo含量之和＜5％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求2所述的一种免酸洗焊丝钢盘条冷却装置的使用方法，其特征在于：通过吹气管(1)向盘条搭接点位置吹气以提高其冷却速度，使盘条搭接点的冷却速度与非搭接点冷速接近，最终实现在盘条入集卷筒时，搭接点温度在640±20℃，非搭接点温度在610±20℃，搭接点和非搭接点的氧化皮厚度均在7～12μm，其中FeO层厚度控制在4.5～9.0μm。
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