CN114632815B - 一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法，包括：对于机械剥壳工艺的盘条控制工艺和对于酸洗盘条控制工艺。本发明所提供的生产方法可以根据用户去除氧化铁皮工艺的不同选择不同的生产方法，得到适应用户工艺的盘条氧化铁皮的厚度和组成成分，可以适合酸洗工艺，同时也可以适合机械剥壳工艺。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼和轧制工艺领域，尤其涉及一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法。
背景技术
拉拔线材一般都是要去除氧化铁皮后，进行下一步的拉拔，而去除氧化铁皮的方式有酸洗、减酸洗、机械剥壳三种常用方式，机械剥壳又称为免酸洗工艺。免酸洗拉拔工艺主要采用机械弯曲剥壳，以及钢丝刷或尼龙刷去除氧化铁皮，然后采用在线快速磷化的方法对盘条表面进行预处理，免酸洗拉拔工艺与酸洗拉拔工艺完全相同。
随着世界环境组织对环保、生态系统的重视以及“碳中和、碳达峰”环保的压力，越来越多的绞线生产用户选用机械剥壳工艺代替酸洗工艺，而机械剥壳工艺受原始盘条表面氧化铁皮厚度和组成成分影响较大。机械剥壳工艺的盘条表面氧化铁皮的干净与否直接影响在线磷化的质量，从而直接决定了盘条拉拔的断丝率以及拉拔速度和模具损耗，因此盘条氧化铁皮去除的质量是影响盘条在线磷化质量最为重要的因素之一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法，包括：
对于机械剥壳工艺的盘条控制工艺：调整Cr含量，取消V元素的加入，精轧机入口温度控制在850～900℃，精轧过程温升控制在30～60℃；吐丝温度控制在880～900℃；起步辊道速度0.65m/s；调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度：1#～8#风机开启100％，其余风机关；控制盘条进保温罩温度在700～750℃，出保温罩温度在490～540℃；得到的氧化铁皮厚度较厚，厚度为9～15μm。
对于酸洗盘条控制工艺：精轧机入口温度控制在850～900℃，精轧过程温升控制在30～60℃；吐丝温度控制在850～870℃；起步辊道速度0.55m/s；调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度：1#～9#风机开启100％，控制盘条进保温罩温度在730～770℃，出保温罩温度在480～530℃，得到的氧化铁皮厚度较薄，厚度为2～6μm。
进一步的，涉及的高碳钢的化学成分组成为以质量百分比计算为：C：0.79～0.95％，Si：0.15％～1.05％、Mn：0.55％～0.90％、P≤0.020％、S≤0.015％，V：0.01％～0.070％，Cr：0.15％～0.45％，Ni+Cu≤0.1％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，涉及的高碳钢的化学成分组成为以质量百分比计算为：C：0.88％，Si：0.95％，Mn：0.65％，P：0.016％，S：0.003％，Cr：0.37％，V：0.042％，Ni：0.01％，Cu：0.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明所提供的生产方法，可以根据用户去除氧化铁皮工艺的不同选择不同的生产方法，得到适应用户工艺的盘条氧化铁皮的厚度和组成成分，可以适合酸洗工艺，同时也可以适合机械剥壳工艺。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为酸洗工艺得到的氧化铁皮厚度；
图2为机械剥壳工艺得到的氧化铁皮厚度。
具体实施方式
一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法，根据用户去除氧化铁皮的不同工艺要求获得不同厚度、不同组成成分的氧化铁皮。不同工艺思路：一般热轧产品表面氧化铁皮结构都固定的，内层是疏松的FeO，中间层是致密的Fe3O4，外层是柱状结晶Fe2O3。FeO易于机械除鳞，Fe3O4不易于机械除鳞，Fe2O3为红色氧化铁皮应避免产生。对于机械剥壳盘条表面氧化铁皮一定要厚，相反酸洗的盘条表面氧化铁皮薄，根据前期对盘条氧化铁皮的研究分析得出FeO含量的多少是满足剥离性成分组成的关键，因此要提高FeO在氧化铁皮的成分比例。结合力学角度吉布斯自由能原理分析，在高温阶段可以产生上述三种氧化铁皮，FeO容易产生，同时反应速率要高于Fe3O4。如果要是想得到免酸洗工艺的氧化铁皮的厚度和组成成分，应在轧制过程中要尽量提高在高温阶段的停留时间，提高吐丝温度是有效可行的办法。低温区会发生共析转变FeO会生成Fe3O4和Fe，通过加大冷却速度可以抑制FeO的分解，因此增加高温转变停留时间抑制低温阶段FeO的分解是切实可行的。通过对FeO与基体的膨胀系数的查询，基体的膨胀系数要大于FeO。通过对盘条氧化铁皮厚度的研究发现在快速冷却的条件下，盘条基体的收缩要更大，氧化铁皮则收缩小，氧化铁皮内部产生压应力。所以随着厚度的增加，压应力相应的增加。当压应力大于氧化膜的临界破坏应力时，氧化铁皮会开裂或剥离，研发免酸洗工艺盘条要控制盘条的氧化铁皮厚度得以实现。高碳钢在斯太尔摩冷却线的工艺要求要快速强制风冷。通过调整辊道速度来控制线圈间距，并控制每台风机的风量、开启的风机数量及风量分配来达到一定的冷却速率。控冷关键是减少铁素体的析出，得到单一的珠光体组织。因而要求有较高的冷却速度，以强制风冷抑制先析出先共析渗碳体，得到细小片层间距的珠光体组织，因此对于高碳钢只能通过调整精轧温度控制，吐丝温度控制以及化学成分来控制氧化铁皮的组成和厚度。本发明涉及钢种的成分C：0.79～0.95％，Si：0.15％～1.05％、Mn：0.55％～0.90％、P≤0.020％、S≤0.015％，V：0.01％～0.070％，Cr：0.15％～0.45％，Ni+Cu≤0.1％。控制精轧温度、吐丝温度、辊道速度以及风机风量的目的是控制氧化铁皮结构和总厚度。根据高碳钢空气气氛连续氧化行为曲线，对于机械剥壳工艺的盘条，要微调化学成分，适当提高精轧温度和吐丝温度，避免水冷减少氧化铁皮的生成，在不影响盘条索氏体化率的条件下，尽量减少风机风量，使氧化亚铁少生产三氧化二铁或四氧化三铁，得到厚度相对较厚的氧化铁皮。对于酸洗工艺的盘条控制工艺正好相反。
具体工艺如下。
对于机械剥壳工艺的盘条控制工艺：化学成分需要进行微调，在调整Cr含量，取消V元素的加入，精轧机入口温度控制在850～900℃范围内，精轧过程温升控制在30～60℃范围内；吐丝温度控制在880～900℃范围内；起步辊道速度0.65m/s，调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度，1#～8#风机开启100％，其余风机关，控制盘条进保温罩温度在700～750℃范围内，出保温罩温度在490～540℃范围内。得到的氧化铁皮厚度较厚，厚度为9～15μm。
对于酸洗盘条控制工艺：精轧机入口温度控制在850～900℃范围内，精轧过程温升控制在30～60℃范围内；吐丝温度控制在850～870℃范围内；起步辊道速度0.55m/s，调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度，1#～9#风机开启100％，控制盘条进保温罩温度在730～770℃范围内，出保温罩温度在480～530℃范围内，得到的氧化铁皮厚度较薄，厚度为2～6μm。
实施例1
本发明是在深入分析高碳钢盘条氧化铁皮氧化物形成规律的基础上，对热轧盘条控轧控冷过程各工艺环节提出量化控制的工艺参数，优化目前线材作业区高碳钢盘条生产工艺，得到用户所需要的氧化铁皮厚度和组成成分。
涉及高碳钢实例的化学成分组成为C：0.88％，Si：0.95％，Mn：0.65％，P：0.016％，S：0.003％，Cr：0.37％，V：0.042％，Ni：0.01％，Cu：0.05％。
对于机械剥壳工艺的盘条控制工艺：化学成分需要进行微调，调整Cr含量为0.042％，取消V元素的加入，精轧机入口温度896℃，精轧过程温升控制在45℃范围内；吐丝温度892℃；起步辊道速度0.65m/s，调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度，1#～8#风机开启100％，其余风机关，控制盘条进保温罩温度728℃，出保温罩温度513℃。
对于酸洗盘条控制工艺：化学成分不变，精轧机入口温度864℃，精轧过程温升76℃；吐丝温度858℃；起步辊道速度0.55m/s，调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度，1#～9#风机开启100％，控制盘条进保温罩温度754℃，出保温罩温度507℃。
在金相显微镜下观察不同工艺得到的氧化铁皮厚度和形貌，高压水除鳞压力12～15MPa，机械剥壳与酸洗两种工艺得到的氧化铁皮厚度明显不同，酸洗工艺得到的氧化铁皮厚度如图1所示，氧化铁皮的厚度6.00～8.82μm，机械剥壳工艺得到的氧化铁皮厚度如图2所示，氧化铁皮厚度2.70～3.19μm，机械剥壳工艺得到的氧化铁皮厚度是酸洗工艺的2.5倍。两种不同工艺氧化铁皮的组成成分比例如下表，主要通过控制得到不同比例的FeO比例，机械剥壳工艺FeO比例大于酸洗工艺的。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护。
Claims (1)
1.一种控制高碳钢氧化铁皮厚度及组成成分的生产方法，其特征在于，包括：
对于机械剥壳工艺的盘条控制工艺：调整Cr含量，取消V元素的加入，精轧机入口温度控制在850～900℃，精轧过程温升控制在30～60℃；吐丝温度控制在880～900℃；起步辊道速度0.65m/s；调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度：1#～8#风机开启100%，其余风机关；控制盘条进保温罩温度在700～750℃，出保温罩温度在490～540℃；得到的氧化铁皮厚度较厚，厚度为9～15μm；
对于酸洗盘条控制工艺：精轧机入口温度控制在850～900℃，精轧过程温升控制在30～60℃；吐丝温度控制在850～870℃；起步辊道速度0.55m/s；调节斯太尔摩风冷线保温罩开启数量和风机开启度：1#～9#风机开启100%，控制盘条进保温罩温度在730～770℃，出保温罩温度在480～530℃，得到的氧化铁皮厚度较薄，厚度为2～6μm。
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