專利名稱：一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼坯加熱時(shí)防止表面脫碳的方法。

背景技術(shù)：
在高碳鋼的加熱過(guò)程中，防止鋼坯脫碳一直是冶金工作者需要解決的重要課題。有的冶金工作者在高碳鋼的表面涂保護(hù)涂層防止鋼坯脫碳。例如，據(jù)《軋鋼》1996年第四期“高碳鋼防脫碳保護(hù)涂層研究”一文報(bào)道，在軸承鋼的表面涂保護(hù)層可使脫碳合格率提高20％。
CN1127789公開(kāi)了一種防止鋼鐵材料加熱氧化的涂料，特別適用于防止高碳鋼坯加熱氧化和脫碳。它由含碳硅膠鹽礦、玻璃、鈉鹽和(或)鉀鹽及粘土組成，用水作調(diào)合劑。CN1510089提供了一種涂料，特別適用于防止高碳鋼坯加熱時(shí)脫碳的涂料，它主要由石墨、玻璃粉、硅酸鹽、氧化物組成，用水玻璃作粘合劑，用水作稀釋劑。其化學(xué)組成按重量百分比為Cl5％～35％，SiO225％～45％，CaO0％～15％，MgO0％～10％，Al2O30％～15％，R2O5％～20％，其余為水。
目前，通常采用的方法是控制加熱爐內(nèi)的氣氛、加熱時(shí)間和加熱溫度。例如，據(jù)陳永等在《鋼鐵釩鈦》2002年第二期34～37頁(yè)“降低鋼軌脫碳層深度的研究”一文報(bào)道，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，鋼軌的脫碳層越深。均熱爐內(nèi)呈還原性的氣氛有利于降低鋼軌脫碳層深度，鋼軌的脫碳層深度可保持在0.2～0.5mm范圍內(nèi)。
上述防止脫碳的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。均熱爐內(nèi)呈還原性氣氛防止脫碳的方法工藝操作簡(jiǎn)單，但爐內(nèi)的CO濃度高，浪費(fèi)能源，而且此時(shí)爐內(nèi)的氧氣量不足，使鋼坯加熱緩慢；在鋼坯的表面涂保護(hù)涂層，效果好，但不適應(yīng)于鋼鐵工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)，并且增加生產(chǎn)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
CN1438334公開(kāi)了一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法。該加熱方法是在高碳鋼加熱期或在預(yù)熱期、加熱期、保溫期整個(gè)加熱過(guò)程中，采用強(qiáng)氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠。強(qiáng)氧化性氣氛用空氣過(guò)剩系數(shù)控制，空氣過(guò)剩系數(shù)(空氣與燃料，如煤氣、重油等的比值)為1.2～1.4。但這種方法使鋼坯或鋼錠表面產(chǎn)生大量的氧化鐵皮，造成鋼鐵成材率降低。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，該方法可使帶鋼坯表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，帶鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱段、加熱段和均熱段，其特征在于在加熱過(guò)程中采用微正壓、弱氧化性氣氛加熱帶鋼坯。
所述微正壓是指壓力為10～40Pa(表壓)；所述弱氧化性氣氛為焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和空氣的混合氣氛，其中焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣比為1∶1，空氣過(guò)剩系數(shù)為1.05～1.1。
優(yōu)選的，預(yù)熱段溫度為550～800℃，加熱速度為5.5～10℃/min；加熱段溫度1100℃～1200℃，均熱段溫度1160℃～1260℃；鋼坯在爐時(shí)間65～95分鐘；鋼坯的目標(biāo)開(kāi)軋溫度1060～1100℃；加熱均勻性要求長(zhǎng)度方向溫差≤35℃；粗軋機(jī)出口黑印溫差＜30℃。
優(yōu)選的，當(dāng)鋼坯在低溫階段(550～700℃)時(shí)，加熱速度為6～8℃/min。
本發(fā)明方法的優(yōu)化的工藝步驟和技術(shù)參數(shù)如下 鑄坯入爐方式采用熱裝時(shí)，鋼坯入爐溫度500～550℃，預(yù)熱段溫度780℃，加熱段溫度1110～1160℃，均熱段溫度1160～1250℃；鋼坯在爐時(shí)間65～85分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，鋼帶表面脫碳層小于0.04mm。
優(yōu)選的，預(yù)熱段溫度780℃，加熱段溫度1160℃，均熱段溫度1170～1200℃，鋼坯在爐時(shí)間70～75分鐘。
鑄坯入爐方式采用冷裝時(shí)，鋼坯入爐溫度150～200℃，預(yù)熱段溫度750℃，加熱段溫度1110～1170℃，均熱段溫度1160～1250℃，鋼坯在爐時(shí)間70～95分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，鋼帶表面脫碳層小于0.05mm。
優(yōu)選的，預(yù)熱段溫度750℃，加熱段溫度1170℃，均熱段溫度1200～1230℃，鋼坯在爐時(shí)間70～80分鐘。
所述帶鋼坯的厚度為110～130mm，優(yōu)選120mm。帶鋼坯的寬度為280～450mm。
加熱爐內(nèi)的加熱期的技術(shù)控制關(guān)鍵是高溫快燒。一是保持爐內(nèi)微正壓弱氧化性氣氛；二是鋼坯處在加熱過(guò)程中，提高升溫速度，使鋼坯溫度在較短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到目標(biāo)值，縮短鋼坯在高溫區(qū)停留時(shí)間。
本發(fā)明的有益效果是快速加熱，縮短了加熱時(shí)間，減少了鋼坯在高溫區(qū)域的停留時(shí)間，可使鋼坯表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內(nèi)，并提高了金屬的回收率；降低燃料消耗，節(jié)約能源；與在鋼坯表面涂保護(hù)涂層等方法相比，降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明特別適用于步進(jìn)梁蓄熱式加熱爐加熱高碳類結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的方法高碳鋼在加熱爐內(nèi)加熱，帶鋼坯(厚度120mm)在加熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱段、加熱段和均熱段，其特征在于在加熱期中采用微正壓、弱氧化性氣氛加熱帶鋼坯。本發(fā)明方法的優(yōu)化的工藝步驟和技術(shù)參數(shù)如下 (1)鑄坯入爐方式采用熱裝時(shí)，鋼坯入爐溫度500～550℃，預(yù)熱段溫度780℃，帶鋼坯的溫度為750℃。此時(shí)，帶鋼坯表面的原始氧化鐵皮開(kāi)始脫落，氧由鋼坯表面向內(nèi)部擴(kuò)散，鋼坯表面被緩慢氧化，生成新的氧化鐵皮層。
加熱段溫度1160℃，帶鋼坯的溫度為1130℃。此時(shí)，鋼坯溫度逐步升高至較高水平，帶鋼坯表面氧化加劇。加熱爐內(nèi)的加熱期的技術(shù)控制關(guān)鍵是高溫快燒。一是保持爐內(nèi)微正壓、弱氧化性氣氛；二是鋼坯處在加熱過(guò)程中，提高升溫速度，使鋼坯溫度在較短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到目標(biāo)值，縮短鋼坯在高溫區(qū)停留時(shí)間，減輕鋼坯在高溫環(huán)境中的氧化程度。
均熱段溫度1170～1220℃，帶鋼坯溫度1140～1190℃。
鋼坯在爐時(shí)間70～75分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，鋼帶表面脫碳層小于0.04mm。
(2)鑄坯入爐方式采用冷裝時(shí)，鋼坯入爐溫度150～200℃，預(yù)熱段溫度750℃，帶鋼坯的溫度為720℃。此時(shí)，帶鋼坯表面的原始氧化鐵皮開(kāi)始脫落，氧由鋼坯表面向內(nèi)部擴(kuò)散，鋼坯表面被緩慢氧化，生成新的氧化鐵皮層。
加熱段溫度1170℃，帶鋼坯的溫度為1140℃。此時(shí)，鋼坯溫度逐步升高至較高水平，帶鋼坯表面氧化加劇。加熱爐內(nèi)的加熱期的技術(shù)控制關(guān)鍵是高溫快燒。一是保持爐內(nèi)微正壓、弱氧化性氣氛；二是鋼坯處在加熱過(guò)程中，提高升溫速度，使鋼坯溫度在較短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到目標(biāo)值，縮短鋼坯在高溫區(qū)停留時(shí)間，減輕鋼坯在高溫環(huán)境中的氧化程度。
均熱段溫度1200～1230℃，帶鋼坯溫度1170～1200℃。
鋼坯在爐時(shí)間75～80分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，鋼帶表面脫碳層小于0.05mm。
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1 在生產(chǎn)65Mn(碳范圍0.62～0.70％)厚度為3.3mm×325mm鋼帶時(shí)采用附

圖1的工藝流程。
在圖1所示的工藝步驟中，步進(jìn)梁式加熱爐加熱120mm×360mm 65Mn優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼坯，采用了本發(fā)明的方法。鑄坯入爐方式采用熱裝，鋼坯入爐溫度500～550℃。為了防止65Mn鋼帶表面嚴(yán)重脫碳，步進(jìn)梁式加熱爐的加熱工藝參數(shù)如下 加熱過(guò)程中采用微正壓(壓力為10～40Pa(表壓))、弱氧化性氣氛(焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和空氣的混合氣氛)，其中焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣比為1∶1，空氣過(guò)剩系數(shù)為1.05～1.1。預(yù)熱段溫度780℃，加熱段溫度1160℃，均熱段溫度1190℃，鋼坯在爐時(shí)間71分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼時(shí)，檢驗(yàn)鋼帶表面脫碳層為0.033mm。
實(shí)施例2 在生產(chǎn)65Mn(碳范圍0.62～0.70％)厚度為3.3mm×325mm鋼帶時(shí)采用附圖1的工藝流程。
在圖1所示的工藝步驟中，步進(jìn)梁式加熱爐加熱120mm×360mm 65Mn優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼坯，采用了本發(fā)明的方法。鑄坯入爐方式采用冷裝，鋼坯入爐溫度150～200℃。為了防止65Mn鋼帶表面嚴(yán)重脫碳，步進(jìn)梁式加熱爐的加熱工藝參數(shù)如下 加熱過(guò)程中采用微正壓(壓力為10～40Pa(表壓))、弱氧化性氣氛(焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和空氣的混合氣氛)，其中焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣比為1∶1，空氣過(guò)剩系數(shù)為1.05～1.1。預(yù)熱段溫度750℃，加熱段溫度1170℃，均熱段溫度1230℃，鋼坯在爐時(shí)間80分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，檢驗(yàn)鋼帶表面脫碳層為0.05mm。
權(quán)利要求
1.一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，帶鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱段、加熱段和均熱段，其特征在于在加熱過(guò)程中采用微正壓、弱氧化性氣氛加熱帶鋼坯。
2.一種如權(quán)利要求1所述的防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，其特征在于，所述微正壓是指壓力為10～40Pa(表壓)；所述弱氧化性氣氛為焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和空氣的混合氣氛，其中焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣比為1∶1，空氣過(guò)剩系數(shù)為1.05～1.1。
3.一種如權(quán)利要求1所述的防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，其特征在于，預(yù)熱段溫度為550～800℃，加熱速度為5.5～10℃/min；加熱段溫度1100℃～1200℃，均熱段溫度1160℃～1260℃；鋼坯在爐時(shí)間65～95分鐘；鋼坯的目標(biāo)開(kāi)軋溫度1060～1100℃；加熱均勻性要求長(zhǎng)度方向溫差≤35℃；粗軋機(jī)出口黑印溫差＜30℃。
4.一種如權(quán)利要求1所述的防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，其特征在于，鑄坯入爐方式采用熱裝時(shí)，鋼坯入爐溫度500～550℃，預(yù)熱段溫度780℃，加熱段溫度1110～1160℃，均熱段溫度1160～1250℃；鋼坯在爐時(shí)間65～85分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，鋼帶表面脫碳層小于0.04mm。
5.一種如權(quán)利要求4所述的防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，其特征在于，預(yù)熱段溫度780℃，加熱段溫度1160℃，均熱段溫度1170～1200℃，鋼坯在爐時(shí)間70～75分鐘。
6.一種如權(quán)利要求1所述的防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，其特征在于，鑄坯入爐方式采用冷裝時(shí)，鋼坯入爐溫度150～200℃，預(yù)熱段溫度750℃，加熱段溫度1110～1170℃，均熱段溫度1160～1250℃，鋼坯在爐時(shí)間70～95分鐘。軋制成厚度為3.3mm的鋼帶時(shí)，鋼帶表面脫碳層小于0.05mm。
7.一種如權(quán)利要求6所述的防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，其特征在于，預(yù)熱段溫度750℃，加熱段溫度1170℃，均熱段溫度1200～1230℃，鋼坯在爐時(shí)間70～80分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法。帶鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱段、加熱段和均熱段，其特征在于在加熱過(guò)程中采用微正壓、弱氧化性氣氛加熱帶鋼坯。本發(fā)明的方法縮短了加熱時(shí)間，減少了鋼坯在高溫區(qū)域的停留時(shí)間，可使鋼坯表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內(nèi)，并提高了金屬的回收率；降低燃料消耗，節(jié)約能源；與在鋼坯表面涂保護(hù)涂層等方法相比，降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C21D1/74GK101195853SQ20071011564
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者亓偉偉, 平 周, 湯化勝, 王奉縣, 霍孝新, 王騰飛, 于全成 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司