TWI818628B - 鋼胚表面熔渣之去除方法、碳鋼材及合金鋼材 - Google Patents
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Abstract
本發明有關於一種鋼胚表面熔渣之去除方法、碳鋼材及合金鋼材。此去除方法係將經特定溫度的燒除處理之鋼胚維持於特定溫度下,並利用特定壓力的水沖洗鋼胚表面,以在表面生成之熔渣未固化前,將其快速去除,從而縮短去除熔渣的時間,並縮短碳鋼材及合金鋼材之製造時間。
Description
本發明係有關於一種鋼胚表面熔渣之去除方法及其所製得之碳鋼材與合金鋼材,且特別是有關於一種維持鋼胚表面於特定溫度下所進行之熔渣去除方法及其所製得之碳鋼材與合金鋼材。
大鋼胚經鍊鋼製程後,大鋼胚表面會有許多線縫缺陷。早期,雖可藉由燒除處理改善線縫缺陷及脫碳層,但是於燒除處理時,燒除所產生之熔渣會四處噴濺,而沾附於大鋼胚表面,因此產生新的表面缺陷。近來,發展出二次除鏽處理,其係利用砂輪片研磨大鋼胚表面的熔渣,以將其去除。
然而,此二次除鏽處理浪費人力及電力,且需要大量的砂輪片,故增加成本。有鑑於此,亟需發展一種新的鋼胚表面熔渣之去除方法,以改善上述缺點。
有鑑於上述之問題,本發明之一態樣是在提供一種鋼胚表面熔渣之去除方法。此去除方法維持經特定溫度的燒除處理後之鋼胚在特定溫度下且以特定壓力的水沖洗,以快速去除鋼胚表面之熔渣。
本發明之另一態樣是在提供一種碳鋼材。此碳鋼材利用前述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得。
本發明之又一態樣是在提供一種合金鋼材。此合金鋼材利用前述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得。
根據本發明之一態樣,提出一種鋼胚表面熔渣之去除方法。此去除方法包含對煉鋼所得之鋼胚進行燒除處理,以獲得燒除後鋼胚;以及對燒除後鋼胚進行去除處理,以去除熔渣。於燒除處理中,燒除處理之燒除溫度為大於950℃且不大於1300℃,且熔渣形成於燒除後鋼胚之表面。於進行去除處理時,燒除後鋼胚持溫於950℃至1100℃,並以具有不小於170巴之壓力的水沖洗表面。
依據本發明之一實施例,在進行去除處理之前,去除方法排除降溫處理,降溫處理係將燒除後鋼胚降溫至小於950℃。
依據本發明之另一實施例,於去除處理期間,鋼胚之移動速度為0.5m/sec至1.5m/sec。
依據本發明之又一實施例,壓力為170巴至220巴。
根據本發明之另一態樣,提出一種碳鋼材。此碳鋼材利用前述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得,其中碳鋼材包含低碳鋼及/或高碳鋼。
依據本發明之一實施例,低碳鋼之平均火花時間為不大於3分鐘。
依據本發明之另一實施例,高碳鋼之平均火花時間為不大於4.5分鐘。
根據本發明之又一態樣,提出一種合金鋼材。此合金鋼材利用前述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得,其中合金鋼材包含多元合金鋼及/或單元金鋼。
依據本發明之一實施例,多元合金鋼之平均火花時間為不大於4.5分鐘。
依據本發明之另一實施例,單元合金鋼之平均火花時間為不大於7.5分鐘。
應用本發明之鋼胚表面熔渣之去除方法,其中將經特定溫度的燒除處理後之鋼胚維持於特定溫度下,並利用特定壓力的水沖洗鋼胚表面,以在表面生成之熔渣未固化前,將其快速去除,從而縮短去除熔渣的時間。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而,可以理解的是,實施例提供許多可應用的發明概念,其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明,並非用以限定本發明之範圍。
本發明之鋼胚表面熔渣之去除方法係將經大於950℃且不大於1300℃的燒除處理後之鋼胚維持於950℃至1100℃下,並利用不小於170巴之壓力的水沖洗鋼胚表面,以在鋼胚表面生成之熔渣未固化前,將其快速去除。因此相較於習知的使用砂輪片除去熔渣之方法,本發明之去除方法可免除使用砂輪片,並避免使用砂輪片而增長的時間,從而縮短去除熔渣的時間,並降低砂輪片的成本。
請參閱圖1,在鋼胚表面熔渣之去除方法100中,對煉鋼所得之鋼胚進行燒除處理,以獲得燒除後鋼胚,如操作110所示。在一些實施例中,鋼胚可包含製造碳鋼材及/或合金鋼材之鋼胚。
煉鋼製程之條件為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所慣用之條件,例如:1100℃至1200℃之煉鋼溫度。再者,燒除處理係用以改善煉鋼後鋼胚的線縫缺陷及脫碳層。以大於950℃且不大於1300℃之燒除溫度對煉鋼後鋼胚進行燒除處理,且於燒除處理期間,熔渣會形成於燒除後鋼胚之表面。詳述之,燒除處理之高溫會局部熔化鋼胚,故形成熔渣於燒除後鋼胚之表面上。此熔渣會降低所製得之鋼材的品質,所以必需去除。倘若燒除溫度不大於950℃,過低溫度不能改善煉鋼後鋼胚的線縫缺陷及脫碳層。反之,倘若燒除溫度大於1300℃,過高溫度會產生過多的熔渣。
在進行操作110後,對燒除後鋼胚進行去除處理,以去除熔渣,如操作120所示。前述去除處理係將燒除後鋼胚持溫於950℃至1100℃,並以具有不小於170巴之壓力的水沖洗燒除後鋼胚之表面,以去除熔渣。前述之持溫之目的係確保在生成之熔渣未固化前,將其快速去除。
倘若燒除後鋼胚之燒除溫度小於950℃,熔渣已經固化於鋼胚表面,故無法以水除去。反之,倘若燒除後鋼胚之溫度大於1100℃,鋼胚的表面處於過熱的狀態,水不能發揮沖洗的效果,亦無法除去熔渣。
此外,倘若水壓力小於170巴,過小壓力之水無法除去熔渣。較佳地,水壓力可為170巴至220巴。當水壓力為170巴至220巴時,水可除去熔渣,且不浪費水。
在一些實施例中,於去除處理期間,鋼胚之移動速度可為0.5m/sec至1.5m/sec。當移動速度為前述之範圍時,水與熔渣有足夠的接觸時間,以利於除去熔渣。
在較佳的實施例中,進行去除處理之前,去除方法100排除降溫處理。當燒除後鋼胚之溫度一直維持在不小於950℃時,生成之熔渣不會固化,所以容易被去除。
在一些應用例中,鋼胚表面熔渣之去除方法100可藉由高壓型噴嘴進行,其中高壓型噴嘴之數量可依據鋼胚表面的面積而定,例如,愈大面積使用愈多噴嘴,以同時對整個鋼胚表面進行熔渣之去除。在此些應用例中,噴嘴的噴射方向可與鋼胚表面的法線沒有特別限制,較佳地,二者可呈現70度至20度之角度。
本發明之另一態樣是提出一種碳鋼材。此碳鋼材利用前述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得。碳鋼材可包含低碳鋼及/或高碳鋼。
舉例而言,低碳鋼可包含鋼種編號為AISI 1006之鋼材,其含有不大於0.08重量百分比之碳、0.25重量百分比至0.40重量百分比之錳、不大於0.040重量百分比之磷及不大於0.050重量百分比之硫。其次,高碳鋼可包含鋼種編號為AISI 1050之鋼材,其含有0.5重量百分比之碳,且其餘組成元素及含量如本發明所屬技術領域中具有通常知識者所習知者。
進一步,對於所製得之鋼材利用後述之火花時間試驗來評價去除熔渣之效果。舉例而言,在低碳鋼之實施中,低碳鋼之平均火花時間為不大於3分鐘。在高碳鋼之實施中,高碳鋼之平均火花時間為不大於4.5分鐘。
根據本發明之又一態樣,提出一種合金鋼材。此合金鋼材利用前述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得。合金鋼材可包含多元合金鋼及/或單元金鋼。
本發明之單元金鋼係指僅包含一種金屬元素之鋼胚,但不排除製程中無法除去或必然殘留之餘量(如小於0.001重量百分比)的金屬元素。
此外,多元合金鋼可包含鋼種編號為AISI 8620之鋼材,其含有0.5重量百分比之鉻、0.2重量百分比之鉬及0.5重量百分比之鎳。再者,單元合金鋼可包含鋼種編號為AISI 5120之鋼材,其含有0.17重量百分比至0.22重量百分比之碳、0.15重量百分比至0.3重量百分比之矽、0.7重量百分比至0.9重量百分比之錳、不大於0.035重量百分比之碘及不大於0.04重量百分比之硫。
在一些實施例中,多元合金鋼之平均火花時間可為不大於4.5分鐘。在另一些實施例中,單元合金鋼之平均火花時間可為不大於7.5分鐘。
根據前述碳鋼材及合金鋼材之平均火花時間之結果,本發明之鋼胚表面熔渣之去除方法可適用於多種類型之鋼材。較佳地,去除方法可適用於碳鋼材(如低碳鋼與高碳鋼)及多元合金鋼。更佳地,去除方法更適用於多元合金鋼。
鋼材之製造
實施例1
實施例1之鋼材的製造係於鋼胚進行煉鋼處理後,再以大於950℃且不大於1300℃之溫度對鋼胚進行燒除處理,且在燒除處理後,立即於鋼胚尚處於950℃至1100℃下,以170巴至220巴之高壓水沖洗鋼胚之表面,鋼胚之移動速度為0.5m/sec至1.5m/sec,以去除燒除處理所產生之熔渣,再依序經過粗軋、精軋、剪切及冷卻之製程,以製得實施例1之鋼材。然後以後述之評價方式進行評價。
實施例2至4及比較例1至4
實施例2至4及比較例1至4之鋼材係以實施1相似的方法進行。不同的是,實施例2至4及比較例1至4使用不同的鋼胚種類,且比較例1至4未經去除處理。前述實施例1至4及比較例1至4之具體條件及評價結果如下表1所示。
評價方式
火花之試驗
火花之試驗係分別以矽滾輪貼近各實施例及各比較例所製得之鋼材表面,其中當鋼材表面存在熔渣時,滾動的矽滾輪會磨擦熔渣,而產生火花,且在矽滾輪磨掉熔渣後,火花便消失,故以火花產生的時間做為評價去除熔渣的效果。火花產生的時間愈短,去除熔渣的效果愈佳。
表1
AISA 編號 | 鋼材 種類 | 去除 處理 | 樣本 數量 | 平均火花時間 (分鐘) | ||
實施例 | 1 | 1006 | 低碳鋼 | 有 | 30 | 1.27 |
2 | 1050 | 高碳鋼 | 有 | 67 | 3.63 | |
3 | 8620 | 合金鋼 | 有 | 70 | 3.54 | |
4 | 5120 | 合金鋼 | 有 | 25 | 5.69 | |
比較例 | 1 | 1006 | 低碳鋼 | 未 | 30 | 3.27 |
2 | 1050 | 高碳鋼 | 未 | 76 | 4.65 | |
3 | 8620 | 合金鋼 | 未 | 100 | 4.58 | |
4 | 5120 | 合金鋼 | 未 | 19 | 7.85 |
請參閱表1,相較於未使用除處理之比較例1,屬於相同鋼材種類(即低碳鋼)之實施例1所測得之平均火花時間較短,即熔渣去除的效果較佳。相同地,對應於相同種類的鋼材之各實施例及比較例也存在相同的結果,故去除處理可有效去除鋼胚表面之熔渣。
此外,此些實施例去除熔渣所花費的時間比習知使用砂輪片除去熔渣之方法所需花費的時間更短,故此些實施例可縮短去除熔渣的時間,並降低使用砂輪片的成本。
綜上所述,本發明之鋼胚表面熔渣之去除方法係將經特定溫度的燒除處理後之鋼胚維持於特定溫度下,並利用特定壓力的水沖洗鋼胚表面,以在表面生成之熔渣未固化前,將其快速去除,從而縮短去除熔渣的時間。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:方法
110,120:操作
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解,現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是,各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下:
圖1係繪示根據本發明之一實施例的鋼胚表面熔渣之去除方法的流程圖。
100:方法
110,120:操作
Claims (9)
- 一種鋼胚表面熔渣之去除方法,包含:對煉鋼所得之一鋼胚進行一燒除處理,以獲得一燒除後鋼胚,其中該燒除處理之一燒除溫度為大於950℃且不大於1300℃,且一熔渣形成於該燒除後鋼胚之一表面;以及對該燒除後鋼胚進行一去除處理,以去除該熔渣,其中進行該去除處理時,該燒除後鋼胚持溫於950℃至1100℃,鋼胚之一移動速度為0.5m/sec至1.5m/sec,並以具有不小於170巴之一壓力的一水沖洗該表面。
- 如請求項1所述之去除方法,其中在進行該去除處理之前,該去除方法排除一降溫處理,該降溫處理係將該燒除後鋼胚降溫至小於950℃。
- 如請求項1所述之去除方法,其中該壓力為170巴至220巴。
- 一種碳鋼材,利用如請求項1至3之任一項所述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得,其中該碳鋼材包含一低碳鋼及/或一高碳鋼。
- 如請求項4所述之碳鋼材,其中該低碳鋼之一平均火花時間為不大於3分鐘。
- 如請求項4所述之碳鋼材,其中該高碳鋼之一平均火花時間為不大於4.5分鐘。
- 一種合金鋼材,利用如請求項1至3之任一項所述之鋼胚表面熔渣之去除方法所製得,其中該合金鋼材包含一多元合金鋼及/或一單元金鋼。
- 如請求項7所述之合金鋼材,其中該多元合金鋼之一平均火花時間為不大於4.5分鐘。
- 如請求項7所述之合金鋼材,其中該單元金鋼之一平均火花時間為不大於7.5分鐘。
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