專利名稱：一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼材的熱處理方法，尤其是加熱時(shí)防止鋼坯或鋼錠表面脫碳的方法。
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)《鋼鐵釩鈦》2002第二期“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)。
另外，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％。該資料同時(shí)表明，用約20只鋼坯在加熱爐內(nèi)作對(duì)比試驗(yàn)，最終軋制成φ20mm的軸承鋼，檢驗(yàn)φ20mm軸承鋼的脫碳層深度，不涂保護(hù)涂層的為0.203mm和0.174mm，涂保護(hù)涂層的為0.116mm和0.058mm。
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，而此時(shí)爐內(nèi)的氧氣量不足，空氣過(guò)剩系數(shù)(空氣與燃料，如煤氣、重油等的比值)通常為0.9～1.2，使鋼坯的加熱緩慢，且防止脫碳的效果不明顯；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。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是鋼坯或鋼錠在加熱爐或均熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱期、加熱期和保溫期，其特征在于在加熱期中采用強(qiáng)氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠，空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。
本發(fā)明的有益效果是，①可使鋼坯或鋼錠表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內(nèi)；②加熱時(shí)間短，節(jié)約能源；③不增加成本；④不增勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明特別適用于均熱爐和步進(jìn)式加熱爐加熱高碳類工具鋼和軸承鋼，不適用于推鋼式加熱爐加熱高碳類工具鋼和軸承鋼。
本發(fā)明的方法高碳鋼在加熱爐或均熱爐內(nèi)加熱，鋼坯或鋼錠在加熱爐或均熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱期、加熱期和保溫期，其特征在于在加熱期中采用強(qiáng)氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠，空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。
本發(fā)明方法的一種優(yōu)化的工藝步驟和技術(shù)參數(shù)如下①當(dāng)鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內(nèi)的預(yù)熱期時(shí)，鋼坯(鋼錠)的溫度為室溫至700℃，爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.0～1.4之間。
此時(shí)，預(yù)熱期鋼坯(鋼錠)表面的原始氧化層首先破裂，并有小部分脫落。
②當(dāng)鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內(nèi)的加熱期時(shí)，鋼坯(鋼錠)的溫度為700～1250℃，爐內(nèi)溫度控制在1000～1350℃，爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。
加熱期的初始階段，鋼坯(鋼錠)溫度約為700～850℃，鋼坯(鋼錠)表面的原始氧化層大量脫落，鋼坯(鋼錠)表面裸露在加熱(均熱)爐爐氣中，此時(shí)，因?yàn)闋t內(nèi)存在有強(qiáng)氧化性氣氛，裸露的鋼坯(鋼錠)表面被迅速氧化，即鋼坯(鋼錠)在前道工序形成的脫碳層被燒掉，鋼坯(鋼錠)表面形成新的氧化層。
當(dāng)鋼坯(鋼錠)處在加熱期的中期時(shí)，鋼坯(鋼錠)溫度約為800～950℃，鋼坯(鋼錠)表面的氧化層全部形成。此時(shí)，鋼坯(鋼錠)表面繼續(xù)脫碳，隨著脫碳的進(jìn)行，在鋼坯(鋼錠)表面氧化層和鋼坯(鋼錠)基體的狹小空間處形成高濃度CO氣氛(CO含量60～90％)，該層高濃度的CO氣氛可阻止鋼坯(鋼錠)的脫碳。
加熱(均熱)爐內(nèi)的加熱期的技術(shù)控制關(guān)鍵是一是鋼坯(鋼錠)處在加熱期時(shí)，鋼坯(鋼錠)的加熱速度應(yīng)快，控制加熱速度快的方法為提高加熱期的最高加熱溫度，加熱(均熱)爐在加熱期的最高加熱溫度可高于保溫期50～150℃；二是要求空氣過(guò)剩系數(shù)大于通常加熱(均熱)爐內(nèi)的控制水平，本發(fā)明的方法要求空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間，而通常的空氣過(guò)剩系數(shù)控制范圍在0.9～1.2之間。
③當(dāng)鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內(nèi)的加熱期后期和保溫(均熱)期時(shí)，該期的鋼坯(鋼錠)溫度均為高溫區(qū)，溫度約為1150～1250℃，此時(shí)，爐溫控制在1200～1250℃，空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.0～1.4之間。
當(dāng)鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內(nèi)的加熱期后期和保溫(均熱)期時(shí)，應(yīng)盡可能的不破壞鋼坯(鋼錠)表面的氧化層，直到當(dāng)鋼坯(鋼錠)出爐為止。
采用本發(fā)明的方法防止高碳鋼鋼坯(鋼錠)脫碳的關(guān)鍵是在加熱期，只要加熱期采用了強(qiáng)氧化性氣氛和快速加熱的方法，即可防止鋼坯(鋼錠)表面的脫碳。預(yù)熱期、保溫(均熱)期根據(jù)具體情況，也可采用氧化性氣氛和快速加熱的方法。
實(shí)施例在生產(chǎn)T11A(碳范圍1.05～1.14％)φ6.5mm盤(pán)條時(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)式加熱爐加熱110mm×110mmT11A碳工鋼鋼坯，采用了本發(fā)明的方法。為了防止T11A碳工鋼表面的脫碳，步進(jìn)式加熱爐的加熱工藝見(jiàn)下表

針對(duì)上表具體描述如下①步進(jìn)式加熱爐加熱110mm×110mm鋼坯時(shí)，在整個(gè)加熱過(guò)程的預(yù)熱、加熱期和保溫期三個(gè)階段，均采用本發(fā)明方法的強(qiáng)氧化性氧氣氛加熱，強(qiáng)氧化性氣氛的空氣過(guò)剩系數(shù)(空氣與煤氣的比值)控制在1.2～1.4之間。
②當(dāng)110mm×110mm鋼坯處在步進(jìn)式加熱爐的預(yù)熱期時(shí)，鋼坯的溫度約為700℃以下，預(yù)熱段最高爐溫控制在1050～1100℃之間，爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。此時(shí)，鋼坯表面的原始氧化層首先破裂，并有小部分脫落。
③當(dāng)110mm×110mm鋼坯處在步進(jìn)式加熱爐加熱期時(shí)，鋼坯的溫度約為700～1250℃，最高爐溫控制在1200～1250℃之間，爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。
④當(dāng)110mm×110mm鋼坯處在步進(jìn)式加熱爐保溫期時(shí)，鋼坯的溫度約為1150～1180℃，最高爐溫控制在1150～1200℃之間，爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。
總的加熱時(shí)間為50～70min。
經(jīng)過(guò)上述加熱工藝加熱后的鋼坯，軋制成φ6.5mm盤(pán)條后，檢驗(yàn)T11A鋼的脫碳層在0.037～0.097mm之間，平均為0.061mm。
權(quán)利要求
1.一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，鋼坯或鋼錠在加熱爐或均熱爐內(nèi)加熱，加熱過(guò)程包括預(yù)熱期、加熱期和保溫期，其特征在于在加熱期中采用強(qiáng)氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠，空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.2～1.4之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述加熱期鋼坯或鋼錠溫度為700～1250℃，爐內(nèi)溫度控制在1000～1350℃之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述加熱期爐內(nèi)溫度高于保溫期爐內(nèi)溫度50～150℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述預(yù)熱期鋼坯或鋼錠的溫度為室溫至700℃，爐內(nèi)空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.0～1.4之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述加熱期后期和保溫期鋼坯或鋼錠溫度為1150～1250℃，爐內(nèi)溫度控制在1200～1250℃之間，空氣過(guò)剩系數(shù)控制在1.0～1.4之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(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。本發(fā)明的方法可使鋼坯或鋼錠表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內(nèi)，而且加熱時(shí)間短、節(jié)約能源。
文檔編號(hào)C21D9/70GK1438334SQ0311741
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者劉明, 姚永國(guó), 陳小龍, 馮妍, 賈濟(jì)海, 羅開(kāi)金 申請(qǐng)人:攀枝花鋼鐵有限責(zé)任公司鋼鐵研究院