CN109821912B - 盘条的轧后处理方法、处理系统及盘条 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法、处理系统以及拉丝用低碳钢盘条。所述处理方法包括步骤：将轧制出的盘条冷却至预设温度；对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化。与现有技术相比，本发明在集卷同时在线磷化，将盘条表面的氧化皮磷化，在盘条表面形成的磷化膜层能防止盘条在储存运输过程中氧化，并在盘条加工线材制品的拉拔过程中起减摩润滑作用，而且，免除了现有技术中采用例如酸洗或剥壳等工艺去除盘条氧化皮的工序，从而避免了因去除氧化皮而造成的工序复杂、成本高、废酸和废气污染、盘条表面缺陷以及盘条延伸率异常等问题。

Description

盘条的轧后处理方法、处理系统及盘条

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种盘条的轧后处理方法、处理系统以及盘条，尤其是一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法、处理系统以及采用所述处理方法在表面形成有磷化膜层的拉丝用低碳钢盘条。

背景技术

盘条通常指成盘的小直径圆钢，其在工业生产中应用广泛。尤其是拉丝用低碳钢盘条，作为一种应用广泛的热轧线材，常用作镀锌丝、冷拔丝、焊丝、铠装电缆用镀锌丝、捆扎丝等线材制品的原材料。

盘条在轧制过程中，甚至在轧制完成后的存储运输过程中，盘条表面通常会形成氧化皮。氧化皮是铁在一定条件下与氧进行化学反应的产物，通常大致上包括FeO、Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe₂O₃·nH₂O等成分，在不同条件(如加热温度、加热速度、氧化介质)下，氧化皮的组分、晶格、含氧量、密度、厚度、体积等性质各不相同。

在将盘条拉丝前，首先需要先采用酸洗或剥壳等工艺去除盘条氧化皮，从而避免氧化皮影响后续线材制品的品质；再对去除干净氧化皮的盘条进行磷化，使盘条表面形成磷化复合物，从而给盘条基体提供保护，防止盘条在加工后续成线材制品之前发生二次氧化，并且磷化复合物可以在盘条拉拔过程中起减摩润滑作用。

然而，一方面，由于氧化皮的组分、晶格、含氧量、密度、厚度、体积等性质各不相同，盘条的氧化皮去除难度大，工序复杂，成本较高；再一方面，酸洗工序会产生大量废酸和废气，造成环境污染；另一方面，剥壳工序易造成盘条表面缺陷或盘条延伸率异常，进而对盘条拉丝过程产生不良影响，例如造成拉拔断丝等。

发明内容

为了至少解决酸洗工序造成环境污染或剥壳工序造成盘丝缺陷/异常的技术问题，本发明的目的在于提供一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法、处理系统以及拉丝用低碳钢盘条。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法，所述处理方法包括步骤：

将轧制出的盘条冷却至预设温度；

对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”之前，采用热轧工艺轧制出盘条，其中，所述热轧工艺的吐丝温度为750～850℃。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述热轧工艺为高速线材轧制工艺。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，所述预设温度为150～180℃。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，采用斯太尔摩控冷装置对盘条进行冷却，所述斯太尔摩控冷装置包括初冷区、强冷区和缓冷区，所述初冷区包括3个保温罩和3个风机，所述强冷区包括4个保温罩和4个风机，所述缓冷区包括2个保温罩和2个风机；

在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，盘条依次经过所述初冷区、所述强冷区和所述缓冷区，且：

所述初冷区的辊道速度为0.4～0.6m/s，全部保温罩打开，全部风机开启且风量为60-80％，以使盘条温度冷却至600-630℃；

所述强冷区的辊道速度为0.6～1.0m/s，全部保温罩打开，全部风机开启且风量为100％，以使盘条温度冷却至380-410℃；

所述缓冷区的辊道速度为0.4～0.6m/s，全部保温罩关闭，全部风机全部关闭，以使盘条温度冷却至150-180℃。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述步骤“对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化”中，将冷却后的盘条输送至集卷设备进行集卷，且向集卷中的盘条喷淋磷化剂，以在盘条表面形成磷化膜层；

其中，所述磷化剂为锌系磷化液，且所述锌系磷化液的酸比为20-30。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种拉丝用低碳钢盘条，所述盘条表面具有磷化膜层，所述磷化膜层通过所述处理方法形成。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理系统，所述处理系统包括热轧设备、冷却设备、集卷设备以及磷化设备，所述冷却设备的入口与所述热轧设备的出口相接，所述集卷设备的入口与所述冷却设备的出口相接，所述磷化设备包括磷化剂存储装置以及喷淋装置，所述喷淋装置通过输送管路连通所述磷化剂存储装置，且所述喷淋装置的喷头设置在所述集卷设备处并朝向所述集卷设备的工作台。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述热轧设备为高速线材热轧机，所述冷却设备为斯太尔摩控冷装置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述喷淋装置的喷头设置在所述集卷设备的工作台上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：直接对轧制出的盘条依序进行冷却、集卷，并且在集卷同时在线磷化，从而通过将盘条表面的氧化皮磷化的方式，在盘条表面形成磷化膜层，该磷化膜层可以对盘条基体进行保护，一方面防止盘条在储存运输过程中氧化，另一方面在盘条加工线材制品的拉拔过程中起减摩润滑作用；并且，更主要的是，免除了现有技术中采用例如酸洗或剥壳等工艺去除盘条氧化皮的工序，从而避免了因去除氧化皮而造成的工序复杂、成本高、废酸和废气污染、盘条表面缺陷以及盘条延伸率异常等问题；另外，在集卷同时进行磷化，利于控制磷化效果，磷化剂废料便于收集处理，避免形成排放污染。

附图说明

图1是本发明一实施方式的拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1，本发明一实施方式提供了一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法，所述处理方法包括：

将轧制出的盘条冷却至预设温度；

对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化。

也即，在轧制出盘条后，直接对盘条依序进行冷却、集卷，并且在集卷同时在线磷化，从而通过将盘条表面的氧化皮磷化的方式，在盘条表面形成磷化膜层，该磷化膜层可以对盘条基体进行保护，一方面防止盘条在储存运输过程中氧化，另一方面在盘条加工线材制品的拉拔过程中起减摩润滑作用；并且，更主要的是，免除了现有技术中采用例如酸洗或剥壳等工艺去除盘条氧化皮的工序，从而避免了因去除氧化皮而造成的工序复杂、成本高、废酸和废气污染、盘条表面缺陷以及盘条延伸率异常等问题；另外，在集卷同时进行磷化，利于控制磷化效果，磷化剂废料便于收集处理，避免形成排放污染。

可以理解的，所述处理方法还包括干燥工艺和打包工艺，具体地，所述干燥工艺也即将集卷和磷化后的盘条进行干燥，优选地进行吹风干燥；所述打包工艺也即将干燥后的盘条进行打包存储，这样即可将打包后的盘条转去进行拉拔加工，以进一步加工出镀锌丝、冷拔丝、焊丝、铠装电缆用镀锌丝、捆扎丝等线材制品，并且在拉拔加工之前无需再进行去除氧化皮的操作。

进一步地，所述盘条优选为高线盘条，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”之前，通过高速线材热轧机采用高速线材轧制工艺轧制出盘条。可以理解的是，相较于其他热轧盘条(例如普线)，在高线盘条的轧制过程中，各个阶段的温度范围要求更为严格，通过在集卷的同时进行磷化，一方面可以保证磷化质量，另一方面避免磷化过程影响到高速线材轧制时的温度控制。

优选给出高线盘条的轧制的一种具体示例，大致包括依序执行的坯料准备、加热、除磷、高速线材轧制等工艺，其中：所述坯料准备工艺中，制备出满足拉丝用低碳钢盘条预设组分的方坯，该方坯的截面尺寸为140mm×140mm-160×160mm且其长度为14m-16m；之后，将表面经过修磨的方坯装入加热炉中执行所述加热工艺，其中分预热、加热、均热三个阶段，所述预热阶段的温度为880-930℃，所述加热阶段的温度为1020-1070℃，所述均热阶段的温度为1160-1200℃；之后，将经过所述均热阶段处理之后的方坯移出加热炉，并在转移至所述高速线材热轧机之前，用水压大于等于8MPa的高压水对方坯进行除磷操作；再之后，采用所述高速线材热轧机将除磷后的方坯热轧为高线盘条，在所述高速线材轧制工艺中，采用温控技术控制开轧温度为1020-1100℃、精轧入口温度960-1000℃、精轧出口温度不大于1040℃。

进一步地，热轧轧制盘条时，吐丝温度为750～850℃。例如，在所述高速线材轧制工艺中，采用温控技术控制吐丝温度为750～850℃。经发明人研究及实验可得，降低盘条的吐丝温度(尤其是控制在750～850℃)时，能够降低热轧过程及后续的冷却过程中FeO的生成速率，有效降低氧化皮的厚度，从而利于优化磷化效果，保证氧化皮充分转化为磷化膜层。

另外，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，优选采用斯太尔摩控冷装置对盘条进行冷却，也即采用斯太尔摩冷却工艺对盘条进行冷却。

具体地，采用斯太尔摩冷却工艺对盘条依序进行预冷、强冷、缓冷三个阶段的冷却处理。相对应的，所述斯太尔摩控冷装置包括自其入口至其出口依序设置的初冷区、强冷区、缓冷区。

其中：所述初冷区包括3个保温罩和3个风机，为便于描述，下文中以1#、2#、3#对所述初冷区的3个保温罩和3个风机分别进行编号；所述强冷区包括4个保温罩和4个风机，为便于描述，下文中以4#、5#、6#、7#对所述强冷区的4个保温罩和4个风机分别进行编号；所述缓冷区包括2个保温罩和2个风机，为便于描述，下文中以8#、9#对所述缓冷区的2个保温罩和2个风机分别进行编号。

换个角度，也即，所述斯太尔摩控冷装置包括自其入口至其出口依序设置的9个保温罩和9个风机，靠近入口的3个保温罩和3个风机所对应的区域界定出所述初冷区，靠近出口的2个保温罩和2个风机所对应的区域界定出所述缓冷区，位于所述初冷区和所述缓冷区之间的其余4个保温罩和4个风机所对应的区域界定出所述强冷区。

在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，盘条依次经过所述初冷区、所述强冷区和所述缓冷区，且：

所述初冷区的辊道速度为0.4～0.6m/s，1#、2#、3#保温罩全部打开，1#、2#、3#风机全部开启且风量为60-80％，以使盘条温度降至600-630℃；

所述强冷区的辊道速度为0.6～1.0m/s，4#、5#、6#、7#保温罩全部打开，4#、5#、6#、7#风机全部开启且风量为100％，以使盘条温度快速降至380-410℃；

所述缓冷区的辊道速度为0.4-0.6m/s，8#、9#保温罩全部关闭，8#、9#风机全部关闭，以使盘条温度缓慢降至所述预设温度。

这样，通过控制吐丝温度和冷却过程，能够有效控制氧化皮的厚度和组分，使氧化皮呈现5-10μm厚的FeO内层、小于2μm厚的Fe₃O₄中层、无Fe₂O₃的结构，从而保证后续磷化效果，一方面使氧化皮通过反应转化为磷化膜层，另一方面，便于控制磷化膜层的厚度，使保护效果更佳，同时也保证了盘条的力学性能等指标。

另外，可以理解的，对盘条进行集卷及同步磷化的过程中，盘条具有余温，所述的“余温”指的是高于常温。优选地，对盘条进行集卷及同步磷化的过程中，盘条的温度为80-120℃，这样，一方面可以便于集卷并保证磷化效果，另一方面利用轧制盘条的冷却余温来完成磷化，无需在磷化过程中再对所述盘条进行二次加热，避免能量损耗。

相对应的，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，所述预设温度为150～180℃。也即，在本发明一实施方式中，通过所述斯太尔摩控冷装置，所述缓冷区使盘条温度缓慢降至150-180℃，之后盘条直接被转去集卷和磷化处理，在转移过程中部分热量散失，使得盘条在冷却余温下进行集卷和磷化。

进一步地，在所述步骤“对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化”中，将冷却后的盘条输送至集卷设备进行集卷，且向集卷中的盘条喷淋磷化剂，以在盘条表面形成磷化膜层。

其中，所述磷化剂采用具有除锈作用的锌系磷化液，其包含用作除锈剂的磷酸、磷酸三钠、柠檬酸，作为促进剂的硝酸钠，以及作为表面活性剂的苯磺酸钠。所述锌系磷化液的酸比控制在20-30，从而通过较高的酸比来促使氧化皮充分转化为磷化膜层，在所述干燥工艺后，最终所述盘条中的磷化膜层重量为3.0-5.0g/m²。

进一步地，本发明一实施方式还提供一种拉丝用低碳钢盘条，所述盘条表面具有磷化膜层，所述磷化膜层通过所述处理方法形成。这样，磷化膜层可以对盘条基体进行保护，一方面防止盘条在储存运输过程中氧化，另一方面，盘条转去进行拉拔加工时，在拉拔加工之前无需再进行去除氧化皮的操作，且在盘条加工线材制品的拉拔过程中起减摩润滑作用。

进一步地，本发明一实施方式还提供一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理系统，所述轧后处理系统适用于所述轧后处理方法，也即能够通过所述轧后处理系统可以将所述轧后处理方法予以实现。

所述处理系统包括热轧设备、冷却设备、集卷设备以及磷化设备。

其中，所述热轧设备构造出盘条热轧工位，其用于将钢坯热轧为盘条；所述冷却设备构造出盘条冷却工位，所述冷却设备的入口与所述热轧设备的出口相接，所述冷却设备用于从所述热轧设备接收盘条并将盘条冷却至预设温度；所述集卷设备构造出的盘条集卷工位，所述集卷设备的入口与所述冷却设备的出口相接，所述集卷设备用于从所述冷却设备接收盘条并将盘条进行弯曲集卷处理。也就是说，在实际应用中，钢坯在所述热轧设备处被轧制为盘条，之后热轧出的盘条通过所述冷却设备而进行冷却至所述预设温度，再之后冷却后的盘条通过所述集卷设备而被弯曲成卷。

在本申请中，所述磷化设备包括磷化剂存储装置以及喷淋装置。所述磷化剂存储装置用于存储磷化剂，其具体可以设置箱式、塔式、池式、瓶式、釜式等任意一种或多种存储装置；所述喷淋装置通过输送管路连通所述磷化剂存储装置，其用于从所述磷化剂存储装置中汲取所述磷化剂，并且所述喷淋装置的喷头设置在所述集卷设备处并且朝向所述集卷设备的工作台，以将所述磷化剂喷淋至所述集卷设备工作台上的盘条表面，从而将盘条表面的氧化皮磷化。

也就是说，本申请的所述处理系统中，所述集卷设备构造出的盘条集卷工位同时也是盘条磷化工位，其能够实现在对盘条进行集卷的同时进行磷化，从而通过将盘条表面的氧化皮磷化的方式，在盘条表面形成磷化膜层，该磷化膜层可以对盘条基体进行保护，一方面防止盘条在储存运输过程中氧化，另一方面在盘条加工线材制品的拉拔过程中起减摩润滑作用；并且，更主要的是，免除了现有技术中采用例如酸洗或剥壳等工艺去除盘条氧化皮的工序，从而避免了因去除氧化皮而造成的工序复杂、成本高、废酸和废气污染、盘条表面缺陷以及盘条延伸率异常等问题；另外，在集卷同时进行磷化，利于控制磷化效果，磷化剂废料便于收集处理，避免形成排放污染。

另外，本申请的所述处理系统中，能够实现利用轧制盘条时的冷却余温来完成磷化，无需在磷化过程中再对所述盘条进行二次加热，避免能量损耗，例如，所述预设温度设置为150～180℃，也即所述冷却设备将所述盘条冷却至150～180℃，之后，之后所述盘条被转移至所述集卷设备，在转移过程中部分热量散失，使得所述盘条在冷却余温(例如80-120℃)下进行集卷和磷化。

优选地，所述喷淋装置的喷头设置在所述集卷设备的工作台上方(包括正上方或侧上方等不同实现情况)，并向下朝向所述集卷设备的工作台喷淋磷化剂。

本发明一实施方式中，所述处理系统还包括干燥设备和打包设备。所述干燥设备用于从所述集卷设备接收集卷和磷化后的盘条，并对所述盘条进行干燥，优选地，所述干燥设备包括吹风机，所述吹风机对所述盘条进行吹风干燥；所述打包设备用于将干燥后的盘条进行打包存储。

进一步地，所述磷化剂采用具有除锈作用的锌系磷化液，其包含用作除锈剂的磷酸、磷酸三钠、柠檬酸，作为促进剂的硝酸钠，以及作为表面活性剂的苯磺酸钠。所述锌系磷化液的酸比控制在20-30，从而通过较高的酸比来促使氧化皮充分转化为磷化膜层，在干燥后，最终所述盘条中的磷化膜层重量为3.0-5.0g/m²。

进一步地，所述热轧设备优选为高速线材热轧机，所述高速线材热轧机用于将钢坯高速轧制为盘条(也即高线盘条)，相较于其他热轧设备(例如普通轧机)，所述高速线材热轧机在高线盘条的轧制过程中，各个阶段的温度范围要求更为严格，本发明通过在集卷的同时进行磷化，一方面可以保证磷化质量，另一方面避免磷化过程影响到高速轧制时的温度控制。

进一步地，所述高速线材热轧机包括依次设置的初轧部、精轧部和吐丝部。所述初轧部的入口温度界定所述高速线材热轧机的开轧温度，在优选实施例中，所述开轧温度为1020-1100℃；所述精轧部的入口温度界定所述高速线材热轧机的精轧入口温度，为960-1000℃，所述精轧部的出口温度界定所述高速线材热轧机的精轧出口温度，其不大于1040℃。

所述吐丝部的温度界定所述高速线材热轧机的吐丝温度，优选为750～850℃。经发明人研究及实验可得，降低盘条的吐丝温度(尤其是控制在750～850℃)时，能够降低热轧过程及后续的冷却过程中FeO的生成速率，有效降低氧化皮的厚度，从而利于优化磷化效果，保证氧化皮充分转化为磷化膜层。

进一步地，所述冷却设备优选为斯太尔摩控冷装置，以实现采用斯太尔摩冷却工艺对盘条进行冷却。

具体地，所述斯太尔摩控冷装置包括自其入口至其出口依序设置的初冷区、强冷区、缓冷区。参照前述的处理方法，对所述初冷区、所述强冷区、所述缓冷区的具体结构及控制进行理解，在此不再赘述。但可以理解的是，通过所述斯太尔摩控冷装置，并结合所述轧制设备，能够实现有效控制氧化皮的厚度和组分，使氧化皮呈现5-10μm厚的FeO内层、小于2μm厚的Fe₃O₄中层、无Fe₂O₃的结构，从而保证后续磷化效果，一方面使氧化皮通过反应转化为磷化膜层，另一方面，便于控制磷化膜层的厚度，使保护效果更佳，同时也保证了盘条的力学性能等指标。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)在轧制出盘条后，直接对盘条依序进行冷却、集卷，并且在集卷同时在线磷化，从而通过将盘条表面的氧化皮磷化的方式，在盘条表面形成磷化膜层，该磷化膜层可以对盘条基体进行保护，一方面防止盘条在储存运输过程中氧化，另一方面在盘条加工线材制品的拉拔过程中起减摩润滑作用；

(2)免除了现有技术中采用例如酸洗或剥壳等工艺去除盘条氧化皮的工序，从而避免了因去除氧化皮而造成的工序复杂、成本高、废酸和废气污染、盘条表面缺陷以及盘条延伸率异常等问题；

(3)另外，在集卷同时进行磷化，利于控制磷化效果，磷化剂废料便于收集处理，避免形成排放污染，尤其是采用高速线材轧制工艺轧制出盘条的情况下，能够避免磷化过程影响到高速线材轧制时的温度控制。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法，其特征在于，所述处理方法包括步骤：

采用热轧工艺轧制出盘条，其中，所述热轧工艺的吐丝温度为750～850℃；

将轧制出的盘条冷却至预设温度，所述预设温度为150～180℃；

对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化；

并且，在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，采用斯太尔摩控冷装置对盘条进行冷却，所述斯太尔摩控冷装置包括初冷区、强冷区和缓冷区，所述初冷区包括3个保温罩和3个风机，所述强冷区包括4个保温罩和4个风机，所述缓冷区包括2个保温罩和2个风机；

在所述步骤“将轧制出的盘条冷却至预设温度”中，盘条依次经过所述初冷区、所述强冷区和所述缓冷区，且：

所述初冷区的辊道速度为0.4～0.6m/s，全部保温罩打开，全部风机开启且风量为60-80％，以使盘条温度冷却至600-630℃；

所述强冷区的辊道速度为0.6～1.0m/s，全部保温罩打开，全部风机开启且风量为100％，以使盘条温度冷却至380-410℃；

所述缓冷区的辊道速度为0.4～0.6m/s，全部保温罩关闭，全部风机关闭，以使盘条温度冷却至150-180℃。

2.根据权利要求1所述的拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法，其特征在于，所述热轧工艺为高速线材轧制工艺。

3.根据权利要求1所述的拉丝用低碳钢盘条的轧后处理方法，其特征在于，在所述步骤“对冷却后的盘条进行集卷，且在集卷的同时进行磷化”中，将冷却后的盘条输送至集卷设备进行集卷，且向集卷中的盘条喷淋磷化剂，以在盘条表面形成磷化膜层；

其中，所述磷化剂为锌系磷化液，且所述锌系磷化液的酸比为20-30。

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