CN113680814B - 一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法 - Google Patents

一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,该方法包括斯太尔摩风冷控制工序,斯太尔摩风冷控制工序采用三段式冷却工艺:第一段为吐丝温度900±15℃至进保温罩温度735±15℃的温度区间,在第一段的温度区间内,使线材表面冷却速度控制在6℃/s以上;第二段为进保温罩温度735±15℃至集卷温度450±15℃的温度区间,在第二段的温度区间内,使线材表面冷却速度控制在2℃/s以下;第三段为集卷温度450±15℃至室温的温度区间,在第三段的温度区间内,采用自然冷却的方式进行冷却。采用本发明的方法能够使线材表面铁皮结构更适合机械式反复弯曲除鳞,铁皮以大块片状脱落,提高了线材的表面质量。

Description

一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法。
背景技术
中碳低合金线材是预应力混凝土管桩结构的重要原料,经除鳞、拉丝、刻螺纹和调质处理工艺制成预应力钢棒,与传统建筑用材热轧钢筋相比,在生产成本和安全性方面具有明显优势,受到广泛应用。然而,节能减排环保的要求越来越高,传统的酸洗法除鳞逐渐被淘汰,而机械式反复弯曲除鳞逐渐被推广应用。但实际中由于氧化铁皮的剥离性质,脱落不彻底,挂粉困难,拉丝模具损耗大,生产成本增加,线材表面更容易形成微裂纹,延迟断裂敏感性提高,导致在拉拔过程中甚至在室温放置下发生延迟断裂,形成大量废品,严重影响生产效率。
降低预应力钢棒的延迟断裂敏感性成为降低断丝率的重点,目前采取的措施主要从化学成分控制、微合金化处理和控轧控冷工艺调整方面入手,并未有文献和专利以控制表面形成的氧化铁皮结构,使机械剥壳后线材表面光洁,拉拔性能更好,避免形成表面微裂纹来降低延迟断裂敏感性。
发明内容
本发明提供了一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,在满足线材组织和性能要求的前提下,根据缓冷型斯太尔摩风冷线特点,控制氧化铁皮结构以适应于机械剥壳工艺,降低钢棒延迟断裂敏感性。
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
根据本发明,提供了一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,该方法包括:斯太尔摩风冷控制工序,斯太尔摩风冷控制工序采用三段式冷却工艺:第一段为吐丝温度900±15℃至进保温罩温度735±15℃的温度区间,在第一段的温度区间内,使线材表面冷却速度控制在6℃/s以上;第二段为进保温罩温度735±15℃至集卷温度450±15℃的温度区间,在第二段的温度区间内,使线材表面冷却速度控制在2℃/s以下;第三段为集卷温度450±15℃至室温的温度区间,在第三段的温度区间内,采用自然冷却的方式进行冷却。
根据本发明的一个实施例,该方法还包括精轧温度控制工序,精轧温度控制工序包括将中碳低合金线材进精轧温度控制在950±15℃。
根据本发明的一个实施例,该方法还包括精轧后冷却控制工序,精轧后冷却控制工序包括控制精轧后线材表面以25~35℃/s的冷却速度进行冷却。
根据本发明的一个实施例,在精轧后冷却控制工序中,精轧后线材表面的冷却速度通过调整精轧后水箱入口水量、水压来控制。
根据本发明的一个实施例,该方法还包括吐丝温度控制工序,吐丝温度控制工序包括将吐丝温度控制为900±15℃并且将吐丝速度控制为30~35m/s。
根据本发明的一个实施例,在斯太尔摩风冷控制工序中,通过控制风机开启度、保温罩开/关、辊道速度来实现线材表面在第一段和第二段的温度区间内的冷却速度的控制。
根据本发明的一个实施例,辊道速度首段为0.3m/s,并逐渐递增至0.34m/s。
根据本发明的一个实施例,在第一段的温度区间内,风机开启度为100%,风量为20万m3/h,对应的保温罩全部打开。
根据本发明的一个实施例,在第二段的温度区间内,风机开启度为0%,对应的保温罩全部关闭。
根据本发明的一个实施例,中碳低合金线材的化学成分按质量百分比计包括:C:0.28%~0.32%、Si:0.80%~0.90%、Mn:0.95%~1.15%、P:≤0.015%、S:≤0.010%,其余为Fe及不可避免的杂质。
采用上述技术方案所产生的有益效果包括:
(1)通过控制第一段温度区间内的冷却速度,改变氧化铁皮厚度,减少难以去除的Fe2O3相的生成,控制氧化铁皮中FeO的比例;
(2)通过控制第二段温度区间内的冷却速度,确保线材能够充分地完成相变,得到均匀的铁素体+珠光体组织,力学性能优良,并加快相变之后的应力释放,促进氧化铁皮中析出Fe3O4颗粒,增加氧化铁皮密度和强度;
(3)通过控制进精轧温度,调整精轧后水箱入口水量、水压,避开Fe2SiO4形成温度,降低线材表面氧化速率,提高线材表面质量;
(4)通过本发明的方法使得线材表面氧化铁皮占增重的质量分数控制在0.50%~0.60%,FeO相含量≤60%,Fe3O4相含量≥39%,Fe2O3相含量≤1.0%,不含有Fe2SiO4相,用户在机械除鳞过程中,氧化铁皮以大块片状脱落,脱落后表面光洁,易挂拉拔润滑粉,拉拔过程和成品断丝率明显降低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
根据需要,本发明说明书中公开了本发明的具体实施例;然而,应当理解在此公开的实施例仅为可通过多种、可替代形式实施的本发明的示例。在下文的描述中,在构想的多个实施例中描述了多个操作参数和部件。这些具体的参数和部件在本说明书中仅作为示例而并不意味着限定。
本发明提供了一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,该方法包括:
将中碳低合金线材进精轧温度控制在950±15℃;
调整精轧后水箱入口水量、水压,然后以25~35℃/s的冷却速度进行冷却,以降低热轧线材表面氧化速率,避开Fe2SiO4形成温度,使线材基体接触面不出现难以去除的Fe2SiO4
将冷却的线材在900±15℃的吐丝温度、30~35m/s的吐丝速度下进行吐丝,以保证获得厚度适中的氧化铁皮,且以物相FeO为主,极少的先共析Fe3O4相,不含有Fe2SiO4相;
将吐丝的线材铺放在运行的辊道上,辊道速度首段为0.3m/s,并逐渐递增至0.34m/s;
之后进行斯太尔摩风冷工序,采用三段式冷却工艺;
冷却工艺第一段控制吐丝温度900±15℃至进保温罩温度735±15℃,在这一温度区间内,风机开启度为100%,风量为20万m3/h,对应的保温罩全部打开,使线材表面冷却速度控制在6℃/s以上,以获得厚度适中的氧化铁皮,减少难以去除的Fe2O3相生成;
冷却工艺第二段控制进保温罩温度735±15℃至集卷温度450±15℃,在这一温度区间内,风机开启度为0%,对应的保温罩全部关闭,使线材表面冷却速度控制在2℃/s以下,促进氧化铁皮中析出Fe3O4颗粒,提高氧化铁皮致密度和强度;
冷却工艺第三段为集卷温度450±15℃至室温,在这一温度区间内,采用自然冷却,该温度段对氧化铁皮的构成和特性不产生影响。
本发明的中碳低合金线材的化学成分为,按质量百分比计:C:0.28%~0.32%、Si:0.80%~0.90%、Mn:0.95%~1.15%、P:≤0.015%、S:≤0.010%,其余为Fe及不可避免的杂质。
采用本发明的方法使中碳低合金线材表面铁皮结构更适合机械式反复弯曲除鳞,在机械除鳞过程中,铁皮以大块片状脱落,脱落后表面光洁,易挂拉拔润滑粉,拉拔过程和成品断丝率明显降低。
下面通过具体的实施例对本发明进行具体的说明。
实施例
某金属制品公司采用本发明技术制得φ12.5mm规格的中碳低合金线材,各个实施例的化学成分按质量百分比计见表1。
表1线材化学成分表(按质量百分比计,%)
实施例编号 C Si Mn P S 余量
实施例1 0.30 0.80 1.06 0.015 0.007 Fe和不可避免的杂质
实施例2 0.29 0.80 1.02 0.014 0.008 Fe和不可避免的杂质
实施例3 0.30 0.81 1.00 0.015 0.005 Fe和不可避免的杂质
实施例4 0.28 0.90 0.95 0.013 0.010 Fe和不可避免的杂质
实施例5 0.32 0.85 1.15 0.012 0.009 Fe和不可避免的杂质
实施例6 0.31 0.83 1.05 0.014 0.006 Fe和不可避免的杂质
实施例中的每个实例的实际控制工艺参数见表2。所述吐丝的线材铺放在运行的辊道上,辊道速度均为首段为0.3m/s,并逐渐递增至0.34m/s。
表2线材控制参数表
Figure BDA0003227022210000051
采用上述技术方案生成的中碳低合金线材,线材的性能指标及铁皮控制情况见表3。由表3可以看出:通过本发明的方法使得线材表面氧化铁皮占增重的质量分数控制在0.50%~0.60%,FeO相含量≤60%,Fe3O4相含量≥39%,Fe2O3相含量≤1.0%,不含有Fe2SiO4相。实施例中线材的组织和力学性能均满足使用要求,氧化铁皮中不含有Fe2SiO4,用户在机械除鳞过程中,氧化铁皮以大块片状脱落,脱落后表面光洁,易挂拉拔润滑粉,拉拔过程和成品未出现断丝。
表3线材性能指标及铁皮控制情况
Figure BDA0003227022210000061
应理解的是虽然这样的方法等的步骤描述为按照一定的顺序排列发生,但这样的方法可以采用以这里描述的顺序之外的顺序完成的描述的步骤实施操作。进一步应该理解的是,某些步骤可以同时执行,可以添加其他步骤,或者可以省略这里所述的某些步骤。换言之,这里的方法的描述提供用于说明某些实施例的目的,并且不应该以任何方式解释为限制要求保护的发明。
上述实施例,特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例,并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。在基本上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下,可以对上述实施例做出许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,包括:
斯太尔摩风冷控制工序,斯太尔摩风冷控制工序采用三段式冷却工艺:
第一段为吐丝温度900±15℃至进保温罩温度735±15℃的温度区间,在第一段的温度区间内,使线材表面冷却速度控制在6℃/s以上,获得一定厚度的氧化铁皮,减少Fe2O3相的生成;
第二段为进保温罩温度735±15℃至集卷温度450±15℃的温度区间,在第二段的温度区间内,使线材表面冷却速度控制在2℃/s以下,促进氧化铁皮中析出Fe3O4颗粒,提高氧化铁皮致密度和强度;
第三段为集卷温度450±15℃至室温的温度区间,在第三段的温度区间内,采用自然冷却的方式进行冷却。
2.根据权利要求1所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,还包括精轧温度控制工序,精轧温度控制工序包括将中碳低合金线材进精轧温度控制在950±15℃。
3.根据权利要求1所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,还包括精轧后冷却控制工序,精轧后冷却控制工序包括控制精轧后线材表面以25~35℃/s的冷却速度进行冷却。
4.根据权利要求3所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,在精轧后冷却控制工序中,精轧后线材表面的冷却速度通过调整精轧后水箱入口水量、水压来控制。
5.根据权利要求1所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,还包括吐丝温度控制工序,吐丝温度控制工序包括将吐丝温度控制为900±15℃并且将吐丝速度控制为30~35m/s,获得一定厚度的氧化铁皮,且以物相FeO为主。
6.根据权利要求1所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,在斯太尔摩风冷控制工序中,通过控制风机开启度、保温罩开/关、辊道速度来实现线材表面在第一段和第二段的温度区间内的冷却速度的控制。
7.根据权利要求6所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,辊道速度首段为0.3m/s,并逐渐递增至0.34m/s。
8.根据权利要求6所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,在第一段的温度区间内,风机开启度为100%,风量为20万m3/h,对应的保温罩全部打开。
9.根据权利要求6所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,在第二段的温度区间内,风机开启度为0%,对应的保温罩全部关闭。
10.根据权利要求1所述的中碳低合金线材表面氧化铁皮控制方法,其特征在于,中碳低合金线材的化学成分按质量百分比计包括:C:0.28%~0.32%、Si:0.80%~0.90%、Mn:0.95%~1.15%、P:≤0.015%、S:≤0.010%,其余为Fe及不可避免的杂质。
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