CN113695387B - 一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，盘条冷却过程分为四个阶段：第一阶段冷却，盘条冷却速度控制在3～8℃/s，第一阶段盘条终冷温度不低于850℃；第二阶段冷却，盘条冷却速度控制在13～18℃/s，第二阶段盘条终冷温度为650～700℃；第三阶段冷却，盘条冷却速度控制在4～9℃/s，第三阶段盘条终冷温度为620～650℃；第四阶段冷却，盘条冷却速度控制在5～10℃/s，第四阶段盘条终冷温度为200～300℃；盘条的氧化铁皮中FeO含量不低于60％，FeO层晶粒最大尺寸为10～18um。通过分阶段控温冷却等措施，使高碳钢盘条表面氧化铁皮的晶粒粗化，提高盘条机械除鳞性能。
Description
技术领域
本发明涉及盘条生产技术领域，尤其涉及一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法。
背景技术
高碳钢盘条是国民经济生产中的重要原材料，广泛用于道路、汽车、建筑等行业。高碳钢盘条生产过程会在表面形成一层氧化铁皮，这层氧化铁皮对盘条的表面能够起到保护作用，防止盘条在运输过程中氧化或锈蚀，但需要在拉拔前去除干净，防止氧化铁皮带入钢丝表面形成钢丝表面缺陷。盘条表面氧化铁皮的机械除鳞性能是衡量盘条氧化铁皮能否在机械除鳞过程去除干净的指标。
为了提高盘条表面氧化铁皮机械除鳞性能，各生产企业普遍采用了提高吐丝温度以增加铁皮厚度、增加铁皮中FeO含量等方法。目前，还没有对氧化铁皮本身晶粒尺寸特征进行研究的报道。而盘条表面氧化铁皮与盘条基体密切接触，如果氧化铁皮的晶粒尺寸较大，在机械除鳞过程易于在外力的作用下快速去除。如果氧化铁皮的晶粒尺寸小，在机械除鳞过程中的除鳞性能较差。为此，需要对盘条表面氧化铁皮的晶粒尺寸进行深入研究。
授权公告号为CN109794515B的中国发明专利公开了“一种提高高碳钢盘条氧化铁皮机械剥离性能的方法”,将连铸坯料放置于加热炉中加热至1040～1120℃，控制坯料在炉时间为60～180min；对出加热炉后的连铸坯料进行高压水除鳞，并经轧制得到中间坯料；将中间坯料进行吐丝工序后，经冷却工序，得到盘条成品。其通过优化加热、轧制、吐丝、冷却过程的相关工艺参数，调节氧化铁皮厚度、Fe3O4组成比例及索氏体含量，并控制氧化铁皮厚度为8～14μm、Fe3O4组成比例为10～40％，基体索氏体含量达到85％以上，在确保力学性能的前提下，提高氧化铁皮的机械剥离性能，使客户在机械除鳞时盘条表面氧化铁皮以大片状和长条状剥落且表面无氧化铁皮残留。
上述技术方案记载了对盘条氧化铁皮厚度和成分等方面的控制措施，但并未就盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制开展研究。
发明内容
本发明提供了一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，通过分阶段控温冷却等措施，使高碳钢盘条表面氧化铁皮的晶粒粗化，有利于盘条机械除鳞性能的提高，为提高盘条氧化铁皮机械除鳞性能提供了新的技术手段。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，盘条的碳含量不低于0.7wt％；盘条的生产过程包括:钢水冶炼及连铸、钢坯连轧、盘条轧制、盘条冷却；其中，盘条冷却过程分为以下四个阶段：
第一阶段冷却，盘条冷却速度控制在3～8℃/s，第一阶段盘条终冷温度不低于850℃；
第二阶段冷却，盘条冷却速度控制在13～18℃/s，第二阶段盘条终冷温度为650～700℃；
第三阶段冷却，盘条冷却速度控制在4～9℃/s，第三阶段盘条终冷温度为620～650℃；
第四阶段冷却，盘条冷却速度控制在5～10℃/s，第四阶段盘条终冷温度为200～300℃；
盘条的氧化铁皮中FeO含量不低于60％，FeO层晶粒最大尺寸为10～18um。
所述钢水冶炼及连铸过程中，采用转炉-LF炉精炼-连铸工艺生产连铸坯；所述钢坯连轧过程中，连轧加热过程均热段温度为1150～1250℃，均热时间为40～50min；所述盘条轧制过程中，连轧坯加热时总在炉时间为2.5～3小时，均热段温度为1110℃～1150℃，均热时间为30～40min；连轧坯加热后经高压水除鳞处理，除鳞压力≥12MPa；轧制过程中轧件入双模块轧机温度为940±10℃，盘条吐丝温度控制在920±10℃。
连铸坯的横截面尺寸为长×宽＝200～300mm×200～400mm。
连轧坯的横截面尺寸为长×宽＝150～200mm×150～200mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过对盘条吐丝后进行四阶段控制冷却，使盘条表面氧化铁皮中FeO含量不低于60％，氧化亚铁层的晶粒尺寸达到10～18um，盘条在机械除鳞过程中，氧化铁皮呈现大块状脱落，具有良好的机械除鳞性能。
附图说明
图1是本发明所述高碳钢盘条氧化铁皮晶粒的形貌显微照片。
具体实施方式
本发明所述一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，盘条的碳含量不低于0.7wt％；盘条的生产过程包括:钢水冶炼及连铸、钢坯连轧、盘条轧制、盘条冷却；其中，盘条冷却过程分为以下四个阶段：
第一阶段冷却，盘条冷却速度控制在3～8℃/s，第一阶段盘条终冷温度不低于850℃；
第二阶段冷却，盘条冷却速度控制在13～18℃/s，第二阶段盘条终冷温度为650～700℃；
第三阶段冷却，盘条冷却速度控制在4～9℃/s，第三阶段盘条终冷温度为620～650℃；
第四阶段冷却，盘条冷却速度控制在5～10℃/s，第四阶段盘条终冷温度为200～300℃；
盘条的氧化铁皮中FeO含量不低于60％，FeO层晶粒最大尺寸为10～18um。
所述钢水冶炼及连铸过程中，采用转炉-LF炉精炼-连铸工艺生产连铸坯；所述钢坯连轧过程中，连轧加热过程均热段温度为1150～1250℃，均热时间为40～50min；所述盘条轧制过程中，连轧坯加热时总在炉时间为2.5～3小时，均热段温度为1110℃～1150℃，均热时间为30～40min；连轧坯加热后经高压水除鳞处理，除鳞压力≥12MPa；轧制过程中轧件入双模块轧机温度为940±10℃，盘条吐丝温度控制在920±10℃。
连铸坯的横截面尺寸为长×宽＝200～300mm×200～400mm。
连轧坯的横截面尺寸为长×宽＝150～200mm×150～200mm。
本发明所述一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，通过盘条生产过程控制实现，盘条生产过程如下
1、钢水冶炼和连铸：高碳钢连铸坯采用转炉-LF炉精炼-连铸工艺生产，连铸坯规格为(200～300)mm×(200～300)mm。
2、钢坯连轧：连铸坯进加热炉进行加热，为连轧坯生产做准备。连轧坯加热过程均热段温度1150～1250℃，均热时间40～50min。通过高温加热，使连轧坯的组织处于奥氏体区，为轧制创造条件。连轧坯规格为(150～200)mm×(150～200)mm。
3、盘条轧制：连轧坯加热总在炉时间2.5～3小时。均热段温度1110℃～1150℃，均热时间30～40min。连轧坯加热后，经过高压水除鳞处理，除鳞压力≥12MPa，保证钢坯表面除鳞干净，防止钢坯氧化铁皮在盘条轧制过程轧入轧件形成盘条表面缺陷。轧制过程中轧件入双模块轧机温度控制在940±10℃，盘条吐丝温度控制在920±10℃。通过高温轧制和吐丝，为控制盘条表面氧化铁皮晶粒尺寸奠定基础。
4、盘条冷却：盘条吐丝后在风冷辊道上进行冷却。本发明中，盘条冷却分为以下四个阶段：
1)第一阶段冷却；盘条冷却速度控制在3～8℃/s，第一阶段盘条终冷温度不低于850℃，目的是继续延长盘条在高温段的停留时间，为促进盘条表面氧化铁皮晶粒尺寸创造条件。规定第一阶段冷却最低盘条温度的目的，是防止在该阶段缓慢冷却过程中盘条温度过低，抑制内部网状渗碳体的析出。
2)第二阶段冷却；盘条冷却速度控制在13～18℃/s，第二阶段盘条终冷温度在650～700℃之间。该阶段的目的是使盘条快速冷却下来，抑制氧化铁皮中FeO的分解，使得盘条氧化铁皮具有较高的FeO含量。同时，通过第二阶段的快速冷却，使盘条快速通过渗碳体的析出区间，抑制盘条网状渗碳体析出，提高盘条的拉拔性能。
3)第三阶段冷却；盘条冷却速度控制在4～9℃/s，第三阶段盘条终冷温度在620～650℃之间。该阶段盘条发生奥氏体向珠光体的相变，使室温盘条具有适于拉拔的细珠光体组织。该阶段的冷却速度较慢，有利于氧化铁皮晶粒尺寸的进一步长大；同时防止盘条部分奥氏体组织未转变为珠光体，最终出现马氏体组织使盘条拉拔性能恶化。
4)第四阶段冷却；盘条冷却速度控制在5～10℃/s，第四阶段盘条终冷温度在200～300℃之间。该阶段冷却目的是使盘条快速通过共析分解的温度区间，保留盘条氧化铁皮较高的FeO成分。
通过采取上述工艺措施，使盘条氧化铁皮FeO层晶粒最大尺寸控制在10～18um之间(如图1所示)，盘条FeO含量不低于60％，盘条在机械除鳞过程中，氧化铁皮呈现大块状脱落，具有良好的机械除鳞性能。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
本实施例中，盘条生产过程工艺参数及氧化铁皮晶粒尺寸、氧化亚铁含量如下表所示：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，其特征在于，盘条的碳含量不低于0.7wt％；盘条的生产过程包括:钢水冶炼及连铸、钢坯连轧、盘条轧制、盘条冷却；其中，盘条冷却过程分为以下四个阶段：
第一阶段冷却，盘条冷却速度控制在3～8℃/s，第一阶段盘条终冷温度不低于850℃；
第二阶段冷却，盘条冷却速度控制在13～18℃/s，第二阶段盘条终冷温度为650～700℃；
第三阶段冷却，盘条冷却速度控制在4～9℃/s，第三阶段盘条终冷温度为620～650℃；
第四阶段冷却，盘条冷却速度控制在5～10℃/s，第四阶段盘条终冷温度为200～300℃；
盘条的氧化铁皮中FeO含量不低于60％，FeO层晶粒最大尺寸为10～18um。
2.根据权利要求1所述一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，其特征在于，所述钢水冶炼及连铸过程中，采用转炉-LF炉精炼-连铸工艺生产连铸坯；所述钢坯连轧过程中，连轧加热过程均热段温度为1150～1250℃，均热时间为40～50min；所述盘条轧制过程中，连轧坯加热时总在炉时间为2.5～3小时，均热段温度为1110℃～1150℃，均热时间为30～40min；连轧坯加热后经高压水除鳞处理，除鳞压力≥12MPa；轧制过程中轧件入双模块轧机温度为940±10℃，盘条吐丝温度控制在920±10℃。
3.根据权利要求2所述一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，其特征在于，连铸坯的横截面尺寸为长×宽＝200～300mm×200～400mm。
4.根据权利要求2所述一种高碳钢盘条氧化铁皮晶粒尺寸的控制方法，其特征在于，连轧坯的横截面尺寸为长×宽＝150～200mm×150～200mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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