TWI485259B

TWI485259B - 小鋼胚表面缺陷之減微化方法

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Publication number: TWI485259B
Application number: TW101151146A
Authority: TW
Original assignee: China Steel Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-05-21
Also published as: TW201425589A

Description

小鋼胚表面缺陷之減微化方法

本發明是有關於一種製造方法，特別是指一種小鋼胚表面缺陷之減微化方法。

在汽車彈簧應用領域中所使用的盤元，為了提高抗鬆弛及應力疲勞的特性，而採用高矽(1.3%~1.6%)含量的鋼材。而高矽鋼在煉鋼以及熱軋製程中，其表面會形成由氧化鐵(FeO)與四氧化矽二鐵(Fe2SiO₂ ，Fayalite)所共晶組成的矽酸鹽銹皮，四氧化矽二鐵在高溫下為熔融狀態的玻璃質，對銹皮有錨定的效果而使得銹皮不易去除。而且在熱軋過程中，亦會因加熱而增加銹皮生成量，並進而軋入銹皮造成缺陷，使得表面品質不佳。

因此，日本公開特許公報JP2004-25280「含矽鋼板的熱軋延方法」中所揭示的一除銹方法，說明矽含量高於1%之鋼板可藉由將加熱爐溫度控制在1170℃以下，並在超高壓噴水除銹過程中配合適當的鋼材移動速度，即可有效去除鋼板表面的銹皮。而含矽量、加熱爐溫度、鋼板移動速度，及噴水除銹壓力之條件可最佳化為以下兩組方程式：(1)T≦A×〔Si〕² +B×〔Si〕+C，〔Si〕≦1.4%；及(2)T≦D×〔Si〕+E，〔Si〕>1.4%；其中，A=784×x² -1121.7×x+936.3、B=-2134×x² +3064.2×x-2608.6、C=1324.7×x² -1734.5×x+2641.1、 D=-66.2×x² +188.2×x-203.6、E=28.5×x² -35×x+1162.8、x=P/V，且〔Si〕：鋼中矽含量、P：除銹水壓(MPa)、V：噴水除銹時鋼材的移動速度(m/min)、T：加熱爐溫。

然而前述方法需另外購置超高壓噴水設備，因此除需增加投資於設備之成本，且所耗能量亦較高。

因此，本發明之目的，即在提供一種可在原有製程設備下以變更製程條件方式達成之小鋼胚表面缺陷之減微化方法。

於是，本發明小鋼胚表面缺陷之減微化方法，包含一加熱步驟、一燒除步驟、一軋延步驟，及一剪切步驟。

該加熱步驟是使每一大鋼胚在一預定的在爐時間內，依序通過一加熱爐的一預熱區、一加熱區，及一均熱區中以進行加熱動作，在該加熱區及該均熱區中，溫度小於1160℃且空燃比在2.5~3.5的範圍內。

該燒除步驟是將經過該加熱步驟後的該等大鋼胚送入一燒除機中，且在該燒除機中該等大鋼胚是以一預定的燒除速度輸送，該燒除機通入天然氣與高壓氧氣以使天然氣能點火燒熔該等大鋼胚表面之銹皮，而高壓氧氣能將熔融之銹皮吹離該等大鋼胚。

該軋延步驟是將經燒除步驟後的該等大鋼胚以多數軋輥進行軋延動作，而該剪切步驟是將軋延後的每一大鋼胚進行剪切動作，以形成多數小鋼胚。

本發明之功效在於，能在原有製程設備下，藉由調低該加熱區及該均熱區之爐溫至1160℃以下，減輕熱效應而降低銹皮的生成量。而空燃比在2.5~3.5的範圍內，則能使加熱爐爐氛偏還原性而減少氧化反應，同樣能減低銹皮的生成量。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

特別說明的是，以下說明內容中所述之大鋼胚與小鋼胚，一般而言，大於118mm×118mm之鋼胚稱為大鋼胚，而小於118mm×118mm則稱為小鋼胚。此外，在本較佳實施例中，所製作之大鋼胚為高矽含量(1.3%~1.6%)的鋼材。

參閱圖1，為本發明小鋼胚表面缺陷之減微化方法之較佳實施例，包含一連鑄步驟2、一加熱步驟3、一除銹步驟4、一燒除步驟5、一軋延步驟6，及一剪切步驟7。

首先進行該連鑄步驟2，將鋼液21注入一鑄模22內，而在注入的過程中，需通入惰性氣體，並持續添加鑄粉使鑄粉能覆蓋在該鑄模22內鋼液21的液面上，接著鋼液進入一鑄道23內經噴水冷卻後凝固，然後進行焰切即形成多數大鋼胚1；在本較佳實施例中，所通入之惰性氣體為氬氣。由於鋼液21注入該鑄模22內時，所通入之惰性氣體若流量過大則容易在初凝胚殼上形成氣泡而造成如附件1所示之氣孔缺陷，因此在本較佳實施例中，惰性氣體的流量壓力值需控制在0.8kg/cm² 以下；此外，注入過程中使用之鑄粉中的碳所生成的一氧化碳(CO)氣體，也同樣會在初凝胚殼上形成氣泡，因此使用低含碳量的鑄粉亦可改善所述氣孔缺陷。

接著進行該加熱步驟3，使每一大鋼胚1在一預定的在爐時間內，依序通過一加熱爐31的一預熱區311、一加熱區312，及一均熱區313中進行加熱動作，以使該等大鋼胚1能加熱至預定溫度而利於後續的軋延動作，而該加熱爐31中通入有氣體燃料。

由於加熱爐31溫度影響銹皮的厚度甚巨，而銹皮的厚度又影響後續燒除步驟5時銹皮燒除的效果，因此經實驗後之結果如附件2所示，當該加熱區312、均熱區313之溫度設定在1200℃時，該等大鋼胚1表面的銹皮並無法完整燒除，而當該加熱區312、均熱區313之溫度設定在1100℃時，該等大鋼胚1表面的銹皮則可被完全燒除，如此便證實了降低該加熱區312、均熱區313之爐溫確實能有效減少銹皮的生成量。但過低的溫度可能使該等大鋼胚1在該軋延步驟6時無法順利咬入軋輥61，造成生產困難，因此經實驗可減低銹皮厚度並順利生產之爐溫需小於1160℃。此外，降低加熱爐31中的空氣燃料流量比(以下簡稱空燃比)，可使加熱爐31爐氛偏還原性而減少氧化的發生，因此同樣也能減少銹皮的生成量，如附件3所示，當該加熱區312、均熱區313之空燃比為4.5時，表面仍附著有薄薄的銹皮而使得大鋼胚1呈現較低的亮度，但當空燃比降為3.0時，則大鋼胚1表面銹皮完整燒除而呈現高亮度。參閱附件4，大鋼胚1的在爐時間亦為銹皮厚度的重要影響因素，而由大鋼胚1在完成該除銹步驟4與該燒除步驟5後之結果可知，在其他條件大致不變的情況下，將大鋼胚1的在爐時間縮短為79分鐘，即可大幅改善銹皮生成量。綜合上述實驗結果，在本較佳實施例中，該加熱區312及該均熱區313之爐溫為1159℃，該加熱區312及該均熱區313之空燃比為3，而該等大鋼胚1的在爐時間則為79分鐘。

再來是該除銹步驟4，將該等大鋼胚1以高壓水柱沖刷，以進行物理方式的除銹。

接著進行該燒除步驟5，將經過該除銹步驟4後的該等大鋼胚1送入一燒除機51中，且在該燒除機51中該等大鋼胚1是以一預定的燒除速度輸送，該燒除機51通入有天然氣與高壓氧氣，藉由該等大鋼胚1本身之高溫能將天然氣點火並燒熔表面的銹皮，並靠著高壓氧氣配合該等大鋼胚1的移動而能將熔融之銹皮吹離該等大鋼胚1。參閱附件5，藉由調整高壓氧氣流量壓力及燒除速度，可影響燒除的深度，而由實驗結果顯示，將高壓氧氣流量壓力增加為3kg/cm² 而燒除速度降低為20m/min，可使大鋼胚1表面銹皮完整燒除。

然後是該軋延步驟6，將經燒除步驟5後的該等大鋼胚1以多數軋輥61進行軋延動作。

最後是該剪切步驟7，將軋延後的每一大鋼胚1進行剪切動作，如此便形成多數小鋼胚8。

綜上所述，本發明小鋼胚表面缺陷之減微化方法，能在不改變原製程設備的情況下，透過在該加熱步驟3中，降低該加熱區312、均熱區313之爐溫、調低該加熱區312、均熱區313之空燃比，以及限制該等大鋼胚1的在爐時間，而能減少大鋼胚1表面銹皮的生成量；此外，在該燒除步驟5中增加高壓氧流量壓力，並同時放慢燒除速度，能使銹皮的燒除更加完整，藉由上述加熱步驟3、燒除步驟5中製程條件的調整，能減低該等大鋼胚1的銹皮生成量，進而減低銹皮軋入所衍生出之小鋼胚8表面缺陷。再者，在連鑄步驟2中降低通入之惰性氣體流量，及使用低碳鑄粉能減少大鋼胚1表面氣孔缺陷的生成，也能減低由該等大鋼胚1表面氣孔缺陷的生成，同樣能在原有製程設備下，減低小鋼胚8表面缺陷，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧大鋼胚

2‧‧‧連鑄步驟

21‧‧‧鋼液

22‧‧‧鑄模

23‧‧‧鑄道

3‧‧‧加熱步驟

31‧‧‧加熱爐

311‧‧‧預熱區

312‧‧‧加熱區

313‧‧‧均熱區

4‧‧‧除銹步驟

5‧‧‧燒除步驟

51‧‧‧燒除機

6‧‧‧軋延步驟

61‧‧‧軋輥

7‧‧‧剪切步驟

8‧‧‧小鋼胚

圖1是一示意圖，說明本發明小鋼胚表面缺陷之減微化方法之製程流程。