CN101195853A - 一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法。带钢坯在加热炉内加热,加热过程包括预热段、加热段和均热段,其特征在于:在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。本发明的方法缩短了加热时间,减少了钢坯在高温区域的停留时间,可使钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内,并提高了金属的回收率;降低燃料消耗,节约能源;与在钢坯表面涂保护涂层等方法相比,降低成本和劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于钢坯加热时防止表面脱碳的方法。
背景技术
在高碳钢的加热过程中,防止钢坯脱碳一直是冶金工作者需要解决的重要课题。有的冶金工作者在高碳钢的表面涂保护涂层防止钢坯脱碳。例如,据《轧钢》1996年第四期“高碳钢防脱碳保护涂层研究”一文报道,在轴承钢的表面涂保护层可使脱碳合格率提高20%。
CN1127789公开了一种防止钢铁材料加热氧化的涂料,特别适用于防止高碳钢坯加热氧化和脱碳。它由含碳硅胶盐矿、玻璃、钠盐和(或)钾盐及粘土组成,用水作调合剂。CN1510089提供了一种涂料,特别适用于防止高碳钢坯加热时脱碳的涂料,它主要由石墨、玻璃粉、硅酸盐、氧化物组成,用水玻璃作粘合剂,用水作稀释剂。其化学组成按重量百分比为:Cl5%~35%,SiO225%~45%,CaO0%~15%,MgO0%~10%,Al2O30%~15%,R2O5%~20%,其余为水。
目前,通常采用的方法是控制加热炉内的气氛、加热时间和加热温度。例如,据陈永等在《钢铁钒钛》2002年第二期34~37页“降低钢轨脱碳层深度的研究”一文报道,加热时间越长,温度越高,钢轨的脱碳层越深。均热炉内呈还原性的气氛有利于降低钢轨脱碳层深度,钢轨的脱碳层深度可保持在0.2~0.5mm范围内。
上述防止脱碳的方法各有优缺点。均热炉内呈还原性气氛防止脱碳的方法工艺操作简单,但炉内的CO浓度高,浪费能源,而且此时炉内的氧气量不足,使钢坯加热缓慢;在钢坯的表面涂保护涂层,效果好,但不适应于钢铁工业的大规模生产,并且增加生产成本和工人的劳动强度。
CN1438334公开了一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法。该加热方法是在高碳钢加热期或在预热期、加热期、保温期整个加热过程中,采用强氧化性气氛加热钢坯或钢锭。强氧化性气氛用空气过剩系数控制,空气过剩系数(空气与燃料,如煤气、重油等的比值)为1.2~1.4。但这种方法使钢坯或钢锭表面产生大量的氧化铁皮,造成钢铁成材率降低。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷,本发明提供一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,该方法可使带钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内。
本发明提供一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,带钢坯在加热炉内加热,加热过程包括预热段、加热段和均热段,其特征在于:在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。
所述微正压是指压力为10~40Pa(表压);所述弱氧化性气氛为焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛,其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1,空气过剩系数为1.05~1.1。
优选的,预热段温度为550~800℃,加热速度为5.5~10℃/min;加热段温度1100℃~1200℃,均热段温度1160℃~1260℃;钢坯在炉时间65~95分钟;钢坯的目标开轧温度:1060~1100℃;加热均匀性要求:长度方向温差≤35℃;粗轧机出口黑印温差<30℃。
优选的,当钢坯在低温阶段(550~700℃)时,加热速度为6~8℃/min。
本发明方法的优化的工艺步骤和技术参数如下:
铸坯入炉方式采用热装时,钢坯入炉温度500~550℃,预热段温度780℃,加热段温度1110~1160℃,均热段温度1160~1250℃;钢坯在炉时间65~85分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,钢带表面脱碳层小于0.04mm。
优选的,预热段温度780℃,加热段温度1160℃,均热段温度1170~1200℃,钢坯在炉时间70~75分钟。
铸坯入炉方式采用冷装时,钢坯入炉温度150~200℃,预热段温度750℃,加热段温度1110~1170℃,均热段温度1160~1250℃,钢坯在炉时间70~95分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,钢带表面脱碳层小于0.05mm。
优选的,预热段温度750℃,加热段温度1170℃,均热段温度1200~1230℃,钢坯在炉时间70~80分钟。
所述带钢坯的厚度为110~130mm,优选120mm。带钢坯的宽度为280~450mm。
加热炉内的加热期的技术控制关键是:高温快烧。一是保持炉内微正压弱氧化性气氛;二是钢坯处在加热过程中,提高升温速度,使钢坯温度在较短的时间内即可达到目标值,缩短钢坯在高温区停留时间。
本发明的有益效果是:快速加热,缩短了加热时间,减少了钢坯在高温区域的停留时间,可使钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内,并提高了金属的回收率;降低燃料消耗,节约能源;与在钢坯表面涂保护涂层等方法相比,降低成本和劳动强度。本发明特别适用于步进梁蓄热式加热炉加热高碳类结构钢、工具钢。
具体实施方式
本发明的方法高碳钢在加热炉内加热,带钢坯(厚度120mm)在加热炉内加热,加热过程包括预热段、加热段和均热段,其特征在于:在加热期中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。本发明方法的优化的工艺步骤和技术参数如下:
(1)铸坯入炉方式采用热装时,钢坯入炉温度500~550℃,预热段温度780℃,带钢坯的温度为750℃。此时,带钢坯表面的原始氧化铁皮开始脱落,氧由钢坯表面向内部扩散,钢坯表面被缓慢氧化,生成新的氧化铁皮层。
加热段温度1160℃,带钢坯的温度为1130℃。此时,钢坯温度逐步升高至较高水平,带钢坯表面氧化加剧。加热炉内的加热期的技术控制关键是:高温快烧。一是保持炉内微正压、弱氧化性气氛;二是钢坯处在加热过程中,提高升温速度,使钢坯温度在较短的时间内即可达到目标值,缩短钢坯在高温区停留时间,减轻钢坯在高温环境中的氧化程度。
均热段温度1170~1220℃,带钢坯温度1140~1190℃。
钢坯在炉时间70~75分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,钢带表面脱碳层小于0.04mm。
(2)铸坯入炉方式采用冷装时,钢坯入炉温度150~200℃,预热段温度750℃,带钢坯的温度为720℃。此时,带钢坯表面的原始氧化铁皮开始脱落,氧由钢坯表面向内部扩散,钢坯表面被缓慢氧化,生成新的氧化铁皮层。
加热段温度1170℃,带钢坯的温度为1140℃。此时,钢坯温度逐步升高至较高水平,带钢坯表面氧化加剧。加热炉内的加热期的技术控制关键是:高温快烧。一是保持炉内微正压、弱氧化性气氛;二是钢坯处在加热过程中,提高升温速度,使钢坯温度在较短的时间内即可达到目标值,缩短钢坯在高温区停留时间,减轻钢坯在高温环境中的氧化程度。
均热段温度1200~1230℃,带钢坯温度1170~1200℃。
钢坯在炉时间75~80分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,钢带表面脱碳层小于0.05mm。
以下通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1:
在生产65Mn(碳范围0.62~0.70%)厚度为3.3mm×325mm钢带时采用附图1的工艺流程。
在图1所示的工艺步骤中,步进梁式加热炉加热120mm×360mm 65Mn优质碳素结构钢钢坯,采用了本发明的方法。铸坯入炉方式采用热装,钢坯入炉温度500~550℃。为了防止65Mn钢带表面严重脱碳,步进梁式加热炉的加热工艺参数如下:
加热炉 | 最高炉温度℃ | 最高钢坯温度℃ | 总加热时间min | 钢带表面脱碳层 |
预热段 | 780 | 750 | 71 | 0.033mm |
加热段 | 1160 | 1130 | ||
均热段 | 1190 | 1160 |
加热过程中采用微正压(压力为10~40Pa(表压))、弱氧化性气氛(焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛),其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1,空气过剩系数为1.05~1.1。预热段温度780℃,加热段温度1160℃,均热段温度1190℃,钢坯在炉时间71分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢时,检验钢带表面脱碳层为0.033mm。
实施例2
在生产65Mn(碳范围0.62~0.70%)厚度为3.3mm×325mm钢带时采用附图1的工艺流程。
在图1所示的工艺步骤中,步进梁式加热炉加热120mm×360mm 65Mn优质碳素结构钢钢坯,采用了本发明的方法。铸坯入炉方式采用冷装,钢坯入炉温度150~200℃。为了防止65Mn钢带表面严重脱碳,步进梁式加热炉的加热工艺参数如下:
加热炉 | 最高炉温度℃ | 最高钢坯温度℃ | 总加热时间min | 钢带表面脱碳层 |
预热段 | 750 | 720 | 80 | 0.05mm |
加热段 | 1170 | 1140 | ||
均热段 | 1230 | 1200 |
加热过程中采用微正压(压力为10~40Pa(表压))、弱氧化性气氛(焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛),其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1,空气过剩系数为1.05~1.1。预热段温度750℃,加热段温度1170℃,均热段温度1230℃,钢坯在炉时间80分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,检验钢带表面脱碳层为0.05mm。
Claims (7)
1.一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,带钢坯在加热炉内加热,加热过程包括预热段、加热段和均热段,其特征在于:在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。
2.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,其特征在于,所述微正压是指压力为10~40Pa(表压);所述弱氧化性气氛为焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛,其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1,空气过剩系数为1.05~1.1。
3.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,其特征在于,预热段温度为550~800℃,加热速度为5.5~10℃/min;加热段温度1100℃~1200℃,均热段温度1160℃~1260℃;钢坯在炉时间65~95分钟;钢坯的目标开轧温度:1060~1100℃;加热均匀性要求:长度方向温差≤35℃;粗轧机出口黑印温差<30℃。
4.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,其特征在于,铸坯入炉方式采用热装时,钢坯入炉温度500~550℃,预热段温度780℃,加热段温度1110~1160℃,均热段温度1160~1250℃;钢坯在炉时间65~85分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,钢带表面脱碳层小于0.04mm。
5.一种如权利要求4所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,其特征在于,预热段温度780℃,加热段温度1160℃,均热段温度1170~1200℃,钢坯在炉时间70~75分钟。
6.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,其特征在于,铸坯入炉方式采用冷装时,钢坯入炉温度150~200℃,预热段温度750℃,加热段温度1110~1170℃,均热段温度1160~1250℃,钢坯在炉时间70~95分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时,钢带表面脱碳层小于0.05mm。
7.一种如权利要求6所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法,其特征在于,预热段温度750℃,加热段温度1170℃,均热段温度1200~1230℃,钢坯在炉时间70~80分钟。
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