CN112547825A - 一种气保焊丝钢铸坯的加热方法和加热炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气保焊丝钢铸坯的加热方法和加热炉，所述方法包括，将Si的质量分数≥0.7％的气保焊丝钢铸坯进行预热和第一加热，获得第一加热铸坯；将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，获得第二加热铸坯；将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，完成气保焊丝钢铸坯加热。本发明提供的加热方法，所生产的盘条，其氧化铁皮嵌入深度不超过25μm，冷拉制做焊丝时拉拔断裂率≤0.5次/吨，使盘条具有良好的加工性能，同时铜镀层附着均匀牢固，保证了焊丝具有良好的表面质量。
Description
技术领域
本发明属于加热炉加热技术领域，尤其涉及一种气保焊丝钢铸坯的加热方法和加热炉。
背景技术
气保焊丝钢是气保焊丝的原料，为了保证焊接后的焊缝质量，比如强度、洁净度等，气保焊丝钢含有较高的硅含量，可达0.7～1.2％。气保焊丝钢的铸坯，在轧制前的加热过程中，表面会发生氧化。
气保焊丝钢的制备工艺为将铸坯加热后进行拉拔获得盘条，然后将盘条拉拔至φ0.8～φ1.6mm规格，再经表面镀铜后制成焊丝。但是，目前工艺，在制备焊丝的过程中容易出现拉拔断裂问题，同时镀铜层不连续，易脱落，使得焊丝生产效率大幅度降低，也影响了成品的质量。
发明内容
本发明实施例提供了一种气保焊丝钢铸坯的加热方法和加热炉，以解决气保焊丝钢的铸坯拉拔制成盘条，在盘条拉拔制备焊丝中，易出现拉拔断裂与成品焊丝表面镀铜脱落的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，所述方法包括，
将Si的质量分数≥0.7％的气保焊丝钢铸坯进行预热和第一加热，获得第一加热铸坯；
将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，获得第二加热铸坯；
将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，完成气保焊丝钢铸坯加热。
进一步地，所述将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，包括，
将所述第一加热铸坯在25～60min的时间内第二加热至温度为980～1000℃。
进一步地，所述将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，包括，
将所述第二加热铸坯在25～60min的时间内第三加热至温度为1080～1120℃。
进一步地，所述预热温度为700～780℃，所述预热时间为5～12min。
进一步地，所述第一加热温度为770～800℃，所述第一加热时间为20～48min。
进一步地，所述预热、所述第一加热、所述第二加热和所述第三加热的总时间为75～180min。
进一步地，所述铸坯中，Si的质量分数为0.7～1.2％，Mn的质量分数为Mn≥1.4％。
进一步地，所述Si和所述Mn的质量分数比值＞0.5。
进一步地，所述铸坯加热在加热炉中进行，所述加热炉的装炉制度为如下任意一种空步式入炉制度：入一空一、入一空二，所述加热炉加热采用换向加热，所述换向周期为40～80秒。
第二方面，本发明提供了一种加热炉，采用所述加热炉完成上述的气保焊丝钢铸坯的加热，所述加热炉包括预热段、加热一段、加热二段、均热段和挡墙，所述预热段、加热一段、加热二段、均热段顺序设置，所述预热在所述加热炉的预热段进行，所述第一加热在所述加热炉的加热一段进行，所述第二加热在所述加热炉的加热二段进行，所述第三加热在所述加热炉的均热段进行；
所述挡墙有两个，两个所述挡墙分别设置于所述加热一段和所述加热二段之间、所述加热二段和所述均热段之间，所述挡墙的高度为1200～1500mm。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供了一种气保焊丝钢铸坯的加热方法和加热炉，在加热过程中，采用第二加热和第三加热温度依次升高的温度曲线，且第三加热温度不超过1120℃，由于铸坯中含有极高的硅含量，因此在加热中易形成Fe2SiO4。Fe2SiO4在1177℃以下为固态，而超过1177℃后，Fe2SiO4熔化变为液态。因此，一方面，本发明实施例的最高加热温度比传统加热最高温度低，避免生产液相的Fe2SiO4，从而使其无法与结构疏松的FeO相互包裹结合，不会生成结构复杂的铁橄榄石层，较低的温度使Fe2SiO4呈现固态，且Fe2SiO4与钢基体之间的结合力较小，传统的16～25MPa的除鳞水压力即可将其除去。同时控制第二加热时间和第三加热时间，在实现铸坯奥氏体化和温度均匀的基础上，减少生成的氧化铁皮的量，同时消除了影响生产和质量的过深氧化裂纹。本发明通过第二加热和第三加热温度和时间的控制，既避免了难以去除的铁橄榄石层的生成，使得16～25MPa的除鳞水压力下可以将氧化铁皮去除，又减少了生成的氧化铁皮的量，同时避免了氧化铁皮切入基体所导致的拉拔断裂以及镀铜层与基体结合力差的问题。本发明提供的加热方法，制备的气保焊丝盘条，其氧化铁皮嵌入深度不超过25μm，冷拉拔断裂率≤0.5次/吨，所制备的焊丝的铜镀层附着均匀牢固。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为气保焊丝钢的现有技术中的加热曲线和本发明实施例的加热曲线；
图2为在图1的现有技术加热曲线下，气保焊丝钢铸坯一次除鳞后的宏观形貌；
图3是气保焊丝钢ER70S-G差热实验曲线；
图4-9是气保焊丝钢ER70S-G在空气中加热至1100℃，分别保温1.5h、2h、2.5h、3h、4h、6h后的近表面氧化特征表面形貌；
图10是不同空步式入炉制度的加热时间；
图11是设置不同数量和高度挡墙下加热一段的温度；
图12是以本发明实施例1加热后的铸坯皮下微观形貌；
图13是以本发明实施例2加热后的铸坯皮下微观形貌；
图14是以本发明实施例3加热后的铸坯皮下微观形貌；
图15是本发明实施例加热后的铸坯作为原料制备的盘条的表面形貌(一)；
图16是本发明实施例加热后的铸坯作为原料制备的盘条的表面形貌(二)；
图17是本发明实施例(右)和对比例1(左)加热后的铸坯作为原料制备的焊丝的宏观形貌；
图18是对比例1加热后的铸坯作为原料制备的盘条横断面近表面位置的微观形貌；
图19是对比例1加热后的铸坯作为原料制备的焊丝镀铜后的外观形貌；
图20是本发明实施例和对比例1的气保焊丝钢ER70S-G盘条氧化铁皮嵌入最大深度。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
在本发明中，“第一”、“第二”和“第三”不表示顺序，可以理解为名词。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一方面，本发明实施例提供了一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，所述方法包括，
S1，将Si的质量分数≥0.7％的气保焊丝钢铸坯进行预热和第一加热，获得第一加热铸坯；
S2，将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，获得第二加热铸坯；
S3，将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，完成气保焊丝钢铸坯加热。
现有技术中，轧钢加热炉内温度一般在加热二段出现最高温度区(约1200℃)，出炉前利用加热三段来实现钢坯温度的均匀，其加热曲线参见图1。对于气保焊丝钢，其化学成分中含有较高的硅含量，在高温下硅极易于界面处发生离子扩散作用，而在界面处聚集，导致界面处形成富硅区，相邻区域则形成贫硅区，最终形成两种区域交替出现。硅选择性氧化后与FeO形成铁橄榄石相Fe2SiO4。铁橄榄石相Fe2SiO4在1177℃以下为固态，而超过1177℃后，Fe2SiO4熔化变为液态，进入结构疏松的FeO相，与FeO呈相互包裹状态，此外液态的Fe2SiO4也易于浸入粗大的奥氏体晶界。温度降低后，凝固的Fe2SiO4在基体和氧化铁皮之间形成一层结构复杂的铁橄榄石层，嵌入到基体中。Fe2SiO4粘度高，需要30～40MPa的除鳞水压力才能去除，而目前线材产线配置的除鳞水压力不超过25MPa，故一次除鳞很难将这类氧化铁皮去除干净，图2为图1中现有技术加热曲线工艺下加热后的铸坯经过一次除鳞后的宏观形貌图片，颜色较暗的部位为未除掉的氧化铁皮，由图2可以明显看出大量的氧化铁皮无法去除，铸坯表面残留的氧化铁皮，在后续的轧制过程中被压入基体，并在随后的轧制中，硬脆的氧化铁皮破碎，进一步扩大了影响的范围，中、精轧时，该氧化铁皮仍然不能去除，导致基体表面产生显著的氧化铁皮嵌入型缺陷。常规的换热式加热炉和蓄热式加热炉由于经济高效，加热效率更高，被广泛使用，但是炉内总是存在局部高温区，反而加剧了上述缺陷的产生。带有上述缺陷的气保焊丝钢盘条，在使用中，一方面氧化铁皮嵌入可能成为拉拔断裂的主要诱因，另一方面氧化铁皮进一步进入焊丝加工工序，影响了镀铜质量，从而破坏了焊丝品质。
本发明实施例的加热工艺中，采用第二加热段和第三加热段加热温度依次升高且第三加热温度不超过1120℃的温度控制曲线，一方面，本发明实施例的最高加热温度比传统加热最高温度低，避免生产液相的Fe2SiO4，从而无法生成结构复杂的铁橄榄石层。固相的Fe2SiO4与钢基体之间的结合力较小，传统的16～25MPa的除鳞水压力即可将其除去。同时控制第二加热时间和第三加热时间，在实现铸坯奥氏体化和温度均匀的基础上，减少生成的氧化铁皮的量。通过第二加热和第三加热温度和时间的控制，既避免了难以去除的铁橄榄石层的生成，使得16～25MPa的除鳞水压力下可以将氧化铁皮去除，又减少了生成的氧化铁皮的量，同时避免了氧化铁皮切入基体所导致的拉拔断裂以及镀铜层与基体结合力差的问题。
第二加热段是将第一加热铸坯继续加热至预设温度区间。第二加热温度过高可能导致铸坯热应力增大，加大铸坯断裂风险，产生严重生产事故，也会加剧铸坯氧化损耗等相关缺陷的发生；第二加热时间过长则延长了加热工序时长，增大能耗，加剧氧化、脱碳等缺陷的发生，导致铸坯及轧材质量的降低。
第三加热温度过高，会使Fe2SiO4变为液相，从而形成结构复杂的铁橄榄石层，难以去除。第三加热时间过长，会生成更多的氧化铁皮。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，包括，
将所述第二加热铸坯在25～60min的时间内第三加热至温度为1080～1120℃。
第三加热温度过低，无法实现铸坯奥氏体化。第三加热时间过短，无法使铸坯加热均匀。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，包括，
将所述第一加热铸坯在25～60min的时间内第二加热至温度为980～1000℃。
第二加热温度过低则不能保障铸坯后续加热工艺效果，第二加热时间过短则影响加热质量，不能保证铸坯心表温度均匀，进而影响后续工艺，
作为本发明实施例的一种实施方式，预热温度可以为700～780℃，预热时间可以为5～12min。
预热是将室温或带有余温的气保焊丝钢铸坯加热至700～780℃温度，从而保证铸坯满足后续加热和轧制工艺要求。预热温度过低则影响铸坯后续加热工艺效果，产生断面内温度不均匀，进而影响轧制生产以及热轧材组织和性能等质量指标；预热温度过高或预热时间过短，可能导致铸坯热应力急剧增大，加大铸坯断裂风险，产生严重生产事故，另一方面预热温度过高也会延长铸坯高温区域时间，加重了氧化损耗及与氧化相关缺陷的发生；预热时间过长，占用了后续加热工序时长，不利于加热工艺效果的实现。
作为本发明实施例的一种实施方式，第一加热温度可以为770～800℃，第一加热时间可以为20～48min。
第一加热段是将预热铸坯继续加热至770～800℃的温度区间，并实现铸坯第一阶段的加热均匀。第一加热温度过低则不能保障铸坯后续加热工艺效果，过高可能导致铸坯热应力急剧增大，加大铸坯断裂风险，产生严重生产事故，也会延长铸坯表面在高温区的时间，加重了氧化损耗及相关缺陷的发生；第一加热时间过短不能保证铸坯心表温度均匀，进而影响加热质量，时间过长则延长了加热工序时长，增大能耗，加剧氧化、脱碳等缺陷的发生，导致铸坯及轧材质量的降低。
进一步地，所述预热、所述第一加热、所述第二加热和所述第三加热的总时间为75～180min。
图3气保焊丝钢ER70S-G差热实验曲线，根据图3可知，气保焊丝钢在800℃以后，氧化速率加剧，氧化烧损严重，极大的影响了成材率。控制加热总时间，可以控制生成的氧化铁皮的量。图4-9是典型气保焊丝钢ER70S-G在空气中加热至1100℃，分别保温1.5h、2h、2.5h、3h、4h、6h后，利用扫描电镜SEM观察到的气保焊丝钢ER70S-G近表面氧化特征表面形貌。根据图4-9可知，随着保温时间越长，气保焊丝钢表面的氧化反应持续发生，裂纹显著加深。加热总时间过短，无法实现铸坯奥氏体化和温度均匀。
作为本发明实施例的一种实施方式，气保焊丝钢铸坯包括如下质量分数的化学成分：C：≤0.15％，Si：0.7～1.2％、Mn≥1.4％，P≤0.035％，S≤0.035％，Si和Mn的质量分数比值＞0.5。
当Si和Mn的质量分数比值≤0.5时，在加热过程中，Mn可以与部分Si反应生成硅锰酸盐，从而抑制了Fe2SiO4相的生成。
作为本发明实施例的一种实施方式，气保焊丝钢铸坯还可以包括如下至少一种的化学成分：
Ti≤0.35％，Ni≤3.0％，Cr≤1.0％，Cu≤0.50％，Mo≤0.80％，V≤0.15％。
Ti元素会提高Si的活性，使其更易在加热过程中形成Fe2SiO4相，因此限制Ti≤0.35％。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述铸坯加热中，残氧含量为1～3％。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述铸坯加热在加热炉中进行，所述加热炉的装炉制度为如下任意一种空步式入炉制度：入一空一、入一空二。本发明实施例中，入一空一是指铸坯每入炉一支后即空过一步，再入炉下一支铸坯，如此往复，也即是每两支铸坯之间空隔一步；入一空二是指铸坯每入炉一支后即空过两步，再入炉下一支铸坯；入二空一是指铸坯每连续入炉两支后即空过一步，再连续入炉两支。
铸坯采用入二空一入炉，加热时间可控制在约120～220min，平均约150min，影响时间的因素仍是轧制节奏；采用入一空二或入一空一入炉方式，加热时间基本可控制100min左右(见图10)，此时轧制节奏已降至加热炉的负荷以下，加热时间从轧制周期的压迫中解脱，实现主动控制。实际上，入二空一装炉时，预热温度即入炉温度＜750℃，第一加热温度即加热一段温度为778～782℃，第二加热温度即加热二段温度为970～1000℃，第三加热温度即均热段温度为1110～1120℃；入一空二装炉时，预热温度即入炉温度＜780℃，第一加热温度即加热一段温度为790～820℃，第二加热温度即加热二段温度为980～1000℃，第三加热温度即均热段温度为1090～1110℃。可见，受到加热炉装炉量不同的影响，不同装炉制度下各区温度略有差异。
现用的加热炉，装入量大，≥80支，采用步进式装入制度，步频约40秒，而气保焊丝钢成品盘条直径为5.5mm，根据轧制节奏，单支盘条的轧制周期超2min，故若采用不空步的密排方式，铸坯在加热炉中处理时间将达到3小时以上，接近4小时，这样的处理时间将会严重加剧氧化行为。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述加热炉加热采用换向加热，所述换向的周期为40～80秒。
换向加热是指在加热炉内铸坯头尾两端循环变换加热，也即是头一侧先加热，同时尾一侧为停止状态，达到预设时间后，换尾一侧加热，而同时头一侧停止。在上述的两个加热位置之间每变换一次的时间就是换向周期。对本发明实施例所用的蓄热式加热炉来说，换向周期对能耗有较大影响，存在最佳值。通过作用于加热能耗，换向周期对加热炉内热场分布产生影响。将换向周期控制于40-80秒内，随着换向周期的缩短，均热段的空烟和煤烟的温度呈增加的趋势，且换向周期为40秒的加热二段温度明显高于换向周期为80秒的加热二段温度，说明缩短换向周期，蓄热体蓄热能力提高。
第二方面，本发明实施例提供了一种加热炉，采用所述加热炉完成上述的一种气保焊丝钢铸坯的加热。
所述加热炉包括预热段、加热一段、加热二段、均热段和挡墙，所述预热段、加热一段、加热二段、均热段顺序设置，所述预热在所述加热炉的预热段进行，所述第一加热在所述加热炉的加热一段进行，所述第二加热在所述加热炉的加热二段进行，所述第三加热在所述加热炉的均热段进行；
所述挡墙有两个，两个所述挡墙分别设置于所述加热一段和所述加热二段之间、所述加热二段和所述均热段之间。
在加热一段和加热二段以及加热二段和均热段的接壤位置设置挡墙，可以有效的阻止高温区域热量流向低温区域，使各段分别实现各自主要功能，更加具有显著优势；并且能够很好的稳定加热一段区域的流场，保证加热一段加热的均匀性，为稳定生产气保焊丝钢盘条提供了条件。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述挡墙的高度为1200～1500mm。
将挡墙高度控制为1200～1500mm，可以显著降低加热一段铸坯温度，图11是设置不同数量的挡墙，在不同高度下统计的加热一段的温度，由图11可以看出，在加热一段和加热二段之间以及加热二段和均热段之间分别设置有一个挡墙，加热一段的温度最低。
当挡墙设置在加热一段和加热二段之间，挡墙高1000mm时，加热一段温度在880℃波动，波动范围较大，偶有超过950℃的情况；
当挡墙设置在加热一段和加热二段之间，挡墙升高至1200mm进而至1500mm时，加热一段温度降低明显，温度在800℃波动，铸坯上仅有个别点温度超过900℃；
当挡墙同时设置在加热一段和加热二段之间以及加热二段和均热段之间，加热一段温度继续降低，可达到780℃左右，最低可降至约750℃。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本发明的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法和加热炉进行详细说明。
实施例1
实施例1所用气保焊丝钢铸坯的化学成分质量百分比为：C：0.07％、Si：0.89％、Mn：1.43％、P：0.012％、S：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。铸坯的尺寸为160mm×160mm×12000mm。
加热炉装炉制度：入一空一。
加热炉加热工艺为：预热温度即入炉温度730℃，预热时间为8min，加热一段温度770℃，加热一段加热时间为32min，加热二段温度990℃，加热二段加热时间为40min，均热段温度1080℃，均热时间为40min。加热总时间为120min。
采用焦炉煤气作为燃料。
残氧含量：2-3％。
实施例2
实施例2所用气保焊丝钢铸坯的化学成分质量百分比为：C：0.05％、Si：0.80％、Mn：1.46％、P：0.014％、S：0.015％，Ti：0.19％，余量为Fe及不可避免的杂质。铸坯的尺寸为160mm×160mm×12000mm。
加热炉装炉制度：入一空二。
加热炉加热工艺为：预热温度即入炉温度760℃，预热时间6min，加热一段温度790℃，加热一段加热时间为24min，加热二段温度990℃，加热二段加热时间为30min，均热段温度1090℃，均热段加热时间为30min。加热总时间为90min。铸坯的尺寸为160mm×160mm×12000mm。
采用焦炉煤气作为燃料。
残氧含量：1-2.5％。
实施例3
实施例3所用气保焊丝钢铸坯的化学成分质量百分比为：C：0.05％、Si：0.77％、Mn：1.46％、P：0.012％、S：0.015％，Ti：0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。铸坯的尺寸为160mm×160mm×12000mm。
加热炉装炉制度：入一空二。
加热炉加热工艺为：预热温度即入炉温度760℃，预热时间5min，加热一段温度790℃，加热一段加热时间为21min，加热二段温度1000℃，加热二段加热时间为26min，均热段温度1110℃，均热段加热时间为26min。加热总时间为78min。
采用焦炉煤气作为燃料。
残氧含量：1-2.5％。
实施例4
实施例4所用气保焊丝钢铸坯的化学成分质量百分比为：C：0.07％、Si：0.72％、Mn：1.35％、P：0.0075％、S：0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。铸坯的尺寸为150mm×150mm×12000mm。
加热炉装炉制度：入一空一。
加热炉加热工艺为：预热温度即入炉温度750℃，预热时间为10min，加热一段温度780℃，加热一段加热时间为30min，加热二段温度990℃，加热二段加热时间为28min，均热段温度1100℃，均热时间为26min。加热总时间为94min。
采用焦炉煤气作为燃料。
残氧含量：2-3％。
对比例1
对比例1提供了气保焊丝钢铸坯的加热方法，铸坯的化学成分如表1所示，其余为Fe和不可避免的杂质。
加热炉装入制度为无空步的正常逐支入炉。
加热炉加热工艺为：预热温度即入炉温度850℃，预热时间为12min，加热一段温度920℃，加热一段加热时间为52min，加热二段温度1150℃，加热二段加热时间为64min，均热段温度1080℃，均热时间为64min。加热总时间为192min。
对比例2
对比例2以实施例1为参照，与实施例1不同的是，加热二段的加热温度为1050℃，加热时间为80min；均热段的加热温度为1150℃，均热段的加热时间为80min，其余与实施例1相同。
表1
| 编号 | C/％ | Si/％ | Mn/％ | P/％ | S/％ | Ti/％ |
| 实施例1 | 0.07 | 0.89 | 1.43 | 0.012 | 0.006 | / |
| 实施例2 | 0.05 | 0.80 | 1.46 | 0.014 | 0.015 | 0.19 |
| 实施例3 | 0.05 | 0.77 | 1.46 | 0.012 | 0.015 | 0.20 |
| 实施例4 | 0.07 | 0.72 | 1.35 | 0.007 | 0.005 | / |
| 对比例1 | 0.06 | 0.84 | 1.45 | 0.012 | 0.012 | / |
| 对比例2 | 0.07 | 0.89 | 1.43 | 0.012 | 0.006 | / |
表2
| 编号 | 氧化铁皮嵌入深度/μm | 铜镀层附着情况 |
| 实施例1 | 0-25 | 均匀牢固 |
| 实施例2 | 0-25 | 均匀牢固 |
| 实施例3 | 0-25 | 均匀牢固 |
| 实施例4 | 0-25 | 均匀牢固 |
| 对比例1 | 0-70 | 有明显脱落 |
| 对比例2 | 0-120 | 有明显脱落 |
将实施例1-4，对比例1-2加热后的铸坯进行热轧至φ5.5mm，获得盘条，随机取样统计氧化铁皮的嵌入深度，对盘条冷拉拔后进行镀铜处理，获得φ0.8-1.6mm的焊丝，观察焊丝表面铜镀层附着情况，结果如表2所示。其中，在冷拉拔过程中，实施例1-4的铸坯热轧后的焊条在冷拉拔制备焊丝的过程中，断裂次数为≤0.5次/吨，对比例1的铸坯热轧后的焊条冷拉拔断裂次数≥5次/吨。
根据表2可知，实施例1-4加热后的铸坯作为原料制备的盘条，其氧化铁皮嵌入深度不超过25μm，进一步所制作焊丝铜镀层附着均匀牢固。对比例1-3加热后的铸坯作为原料，所制备盘条氧化铁皮嵌入深度上限为70-120μm，个别样品甚至超200μm，进一步制作焊丝的铜镀层也有明显的脱落情况。
图12-14是本发明实施例1-3加热后的铸坯皮下微观形貌，由图可以看出，铸坯基体与氧化铁皮界面平滑整齐，钢材基体边缘基本无较深的嵌入型氧化裂纹产生。图15-16是本发明实施例加热后的铸坯作为原料制备的盘条的表面形貌，由图15和图16可以看出，盘条表面无裂纹。图18是对比例1加热后的铸坯作为原料制备的盘条横断面近表面位置的微观形貌，由图18可以看出，其皮下存在微观裂纹，裂纹长度可达218.69μm。图19是对比例1加热后的铸坯作为原料制备的焊丝镀铜后的外观形貌，其存在镀铜层脱落的现象。图20是本发明实施例和对比例1的气保焊丝钢ER70S-G盘条氧化铁皮嵌入最大深度，由图可知对比例1的氧化铁皮嵌入深度明显大于本发明实施例，这是由于对比例1的加热工艺下生成了结构复杂的铁橄榄石层，深入基体难以去除，在后续的轧制工艺中嵌入基体所致。
本发明提供了一种气保焊丝钢铸坯加热方法和加热炉，该加热方法避免了气保焊丝钢铸坯在蓄热式加热炉高效加热工艺下表面过氧化，有效控制了氧化裂纹的发生，改善了表面氧化铁皮的去除效果。
本方法的优点在于，在现有装备条件下，采用了入一空一和入一空二的空步式入炉措施，以及增砌炉内挡墙的手段，来优化加热工艺，该加热工艺突破了传统的加热工艺方法，有效控制了气保焊丝钢表面氧化行为，避免了生成难以去除的氧化铁皮，导致的镀铜层易脱落的问题，同时解决了其嵌入基体内形成氧化裂纹缺陷所致的冷拉拔断裂问题，改善了焊丝的表面质量，保障了盘条的使用性能，本加热方法还发挥了蓄热式加热炉经济高效的加热方式，在产品质量上也获得了满意的保证。本发明技术措施实施应用后，气保焊丝钢盘条氧化铁皮嵌入缺陷改善效果显著，缺陷深度基本可稳定控制达到目标≤25μm，冷拉制做焊丝时拉拔断裂率≤0.5次/吨，使盘条具有良好的加工性能，同时铜镀层附着均匀牢固，保证了焊丝具有良好的表面质量。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述方法包括，
将Si的质量分数≥0.7％的气保焊丝钢铸坯进行预热和第一加热，获得第一加热铸坯；
将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，获得第二加热铸坯；
将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，完成气保焊丝钢铸坯加热。
2.根据权利要求1所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述将所述第一加热铸坯在≤60min的时间内第二加热至温度≤1000℃，包括，
将所述第一加热铸坯在25～60min的时间内第二加热至温度980～1000℃。
3.根据权利要求1所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述将所述第二加热铸坯在≤60min的时间内第三加热至温度≤1120℃，包括，
将所述第二加热铸坯在25～60min的时间内第三加热至温度1080～1120℃。
4.根据权利要求1所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述预热温度为700～780℃，所述预热时间为5～12min。
5.根据权利要求1所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述第一加热温度为770～800℃，所述第一加热时间为20～48min。
6.根据权利要求1所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述预热、所述第一加热、所述第二加热和所述第三加热的总时间为75～180min。
7.根据权利要求1所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述气保焊丝钢铸坯中，Si的质量分数为0.7～1.2％，Mn的质量分数为Mn≥1.4％，所述Si和所述Mn的质量分数比值＞0.5。
8.根据权利要求7所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法，其特征在于，所述气保焊丝钢铸坯中，Ti的质量分数≤0.35％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种气保焊丝钢铸坯的加热方法其特征在于，所述铸坯加热在加热炉中进行，所述加热炉的装炉制度为如下任意一种空步式入炉制度：入一空一、入一空二，所述加热炉加热采用换向加热，所述换向的周期为40～80秒。
10.一种加热炉，采用所述加热炉完成权利要求1-9任一项所述的气保焊丝钢铸坯的加热，其特征在于，
所述加热炉包括预热段、加热一段、加热二段、均热段和挡墙，所述预热段、加热一段、加热二段、均热段顺序设置，所述预热在所述加热炉的预热段进行，所述第一加热在所述加热炉的加热一段进行，所述第二加热在所述加热炉的加热二段进行，所述第三加热在所述加热炉的均热段进行；
所述挡墙有两个，两个所述挡墙分别设置于所述加热一段和所述加热二段之间、所述加热二段和所述均热段之间，所述挡墙的高度为1200～1500mm。
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