CN110328229B - 适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制方法 - Google Patents
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Abstract
适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制方法：常规冶炼并浇铸成坯；对铸坯加热；高压水除鳞；热轧；吐丝；进行后续工艺。本发明既能保证氧化铁皮的厚度在16‑25um范围内，还能控制氧化铁皮中的Fe3O4含量不超过25%，更好地满足客户机械除磷的需要，既环保又保证产品性能及质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢的冶炼方法，确切地属于一种帘线钢盘条氧化铁皮控制的冶炼方法，更适合于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制的冶炼方法。
背景技术
汽车轮胎用帘线钢，是生产轮胎支撑骨架-钢帘线的最重要原料。一般是将帘线钢盘条除鳞后进行粗拉，然后热处理后镀铜、镀锌，再次拉拔至0.15-0.38mm之间，再进行捻股。由于拉拔的变形量很大，除了内部质量外，对盘条的表面质量要求也很严格。特别是氧化铁皮的厚度和组成直接影响盘条的除鳞效果。而70级帘线钢盘条，是目前使用最广泛的一种帘线钢盘条。
之前，帘线钢盘条一般采用酸洗的方式进行除鳞。由于钢种除鳞方式对环境有污染，经本技术领域的技术人员的研发现，目前已较广泛采用了盘条机械剥壳的方式进行除鳞。然而，盘条氧化铁皮太薄或太厚都对机械除鳞会产生较大的影响。因为盘条在机械剥壳的拉拔过程中，铁基体由于有一定的塑性，所以在收到拉力时发生塑性变形，而附着在铁基体上的Fe2O3、 Fe3O4、FeO层不可避免的收到附加的延伸变形，进而产生附加的拉应力。由于铁基体上的 Fe2O3、Fe3O4、FeO层的塑性很差，当附加应力超过许用应力时，裂纹就在氧化铁皮层和铁基体层内产生，此时外层的氧化铁皮就被切分成孤立的氧化铁皮岛示。而且随着伸长率的提高，裂纹沿着铁基体与氧化铁皮的界面扩展，从而使氧化铁皮脱落。较薄的氧化铁皮由于其自身结合力差，在受到外力时形成的氧化铁皮岛很小，形成粉状脱落，裂纹扩展不可持续，因此较薄的氧化铁皮机械除鳞时除鳞率较差；而较厚的氧化铁皮自身结合力强，在收到外力时形成的氧化铁皮岛较大，裂纹扩展时顺利，因此机械除鳞时破鳞率高。此外，氧化铁皮太厚，机械除鳞的时间也较长，效率较低，同时对用户的成材率有较大影响。有研究指出，氧化铁皮生成量与除鳞率有一定的正相关性，但是当单位面积氧化铁皮生成量超过一定数值时，除鳞率就不会随着其升高而显著升高。因此必须将氧化铁皮的厚度控制在不低于15μm，但也不能高于28μm，并同时控制氧化铁皮的组成才能大幅提高帘线钢盘条机械剥壳的效率。
经检索：中国专利申请号为CN201610974216.7的文献，其公开了《一种热轧帘线钢盘条氧化铁皮控制方法》。该文献是用于采用机械除鳞方式的拉丝类帘线钢热轧盘条的表面氧化铁皮的控制，其通过控制吐丝温度和斯太尔摩冷却工艺来控制帘线碳钢热轧盘条的表面氧化铁皮的构成与厚度，调节终轧后水箱水量将吐丝温度保证在850～870℃温度区间。从相关资料及现场实践生产来看，当吐丝温度低于890℃时，轧制的帘线钢盘条，并不能彻底消除盘条产生红锈的现象。这是因为氧化铁皮与基体塑性存在差异，高温轧制时氧化铁皮与基体一起变形并保持完整性，低温轧制时氧化铁皮变形量大，容易产生裂纹、脱落，基体会进一步被氧化，在冷却水和富氧环境下极容易生成红锈，不能满足用户更高要求。
中国专利申请号为CN201410282904.8的文献，其公开了《一种适于酸洗除鳞的80级帘线钢盘条》，其化学成分wt％：C0.79～0.83％，Mn0.20～0.45％，Si0.20～0.35％，P≤0.010％， S≤0.010％，Mg0.0002～0.0010％，Al：0.00020％～0005％，Cu≤0.05％。铁水硫含量＜0.005％；转炉冶炼终点[P]≤0.010％，[K]≤0.0001％，[Mg]≤0.0003％，Al≤0.0002％。LF精练温度1530～ 1580℃，时间60～100min。连铸中间包钢水过热度≤30℃。连轧坯加热总在炉时间2.5～3h，下均热温度1100±15℃；钢坯出加热炉后高压水除鳞压力不低于15MPa；盘条吐丝温度860～ 890℃，终轧变形速率≤120s-1，盘条相变前风冷速度25～28℃/s，相变过程中风冷速度2～ 4℃/s。该文献虽然强度级别满足了用户的更高要求，但在氧化铁皮厚度控制如同上述文献，不能彻底消除盘条产生红锈的现象。这是因为氧化铁皮与基体塑性存在差异，高温轧制时氧化铁皮与基体一起变形并保持完整性，低温轧制时氧化铁皮变形量大，容易产生裂纹、脱落，基体会进一步被氧化，在冷却水和富氧环境下极容易生成红锈，不能满足用户更高要求。
帘线钢盘条表面氧化铁一般可分为三层，Fe2O3、Fe3O4、FeO由外到内分层同时存在，成分不同的氧化层的松脆性以及与基体的附着力均不相同。氧化铁皮的厚度因其形成条件不同而差异很大，氧化铁皮中各层的厚度也各不相同，但是各层的形貌较为固定，FeO层疏松，有较大的孔洞；Fe3O4层相对致密，也有较多的缺陷和孔隙；Fe2O3层最紧密，但厚度极薄，一般不易分辨。此外，从工艺角度来说，各种氧化铁皮与金属的附着力是不同的，FeO的破坏应力约为0.04kg/mm2，Fe3O4的破坏应力约为4kg/mm2，Fe2O3的破坏应力约为1kg/mm2。由此可见，出现对除鳞最有利的情况应该是盘条氧化铁皮的主要成分为FeO，并应尽量降低氧化铁皮中Fe3O4的含量。
所以，对使用广泛的70级帘线钢盘条的氧化铁皮厚度和结构进行控制，满足下游用户机械除鳞的效果，具有非常的现实意义。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种氧化铁皮厚度控制在16-25um，氧化铁皮中的Fe3O4含量不超过25％，既环保又保证产品性能及质量的适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮控制的冶炼方法。
实现上述目的的措施：
适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制的冶炼方法，其步骤：
1)常规冶炼并浇铸成坯；
2)对铸坯加热，控制均热段温度1030～1130℃，加热时间在100-200min；
3)高压水除鳞至铸坯表面干净；
4)进行热轧，并控制粗轧开轧温度在980～1040℃；常规精轧；
5)进行吐丝工艺：在其间，控制吐丝温度在930～950℃，并同时降低斯太尔摩线辊道出口速度到35～45m/min；在风冷时，关掉全部风量的20～30％；在保温罩保温时，将占全部保温罩的20～30％的部分予以覆盖；
6)进行后续工艺。
其在于：所述70级帘线钢盘条的组分及重量百分比含量为：C：0.69～0.75wt％、Si：0.15～0.30wt％、Mn：0.40～0.60wt％、P≤0.025wt％、S≤0.015wt％，且控制P+S≤0.030wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地：粗轧开轧温度在990～1025℃。
优选地：吐丝温度在935～945℃，并同时降低斯太尔摩线辊道出口速度到36～42m/min。
本发明之所以控制吐丝温度在930～950℃，优选地控制在935～945℃，是由于盘条终轧后，提高吐丝温度的目的是，高温状态下氧化速度加快，Fe大量转变为FeO与Fe3O4，提高氧化铁皮总厚度。吐丝温度过低，氧化铁皮中易形成Fe2O3组织。吐丝温度过高，氧化铁皮中的Fe3O4组织所占比例就会升高。控制吐丝温度的范围，可以保证70级帘线钢盘条表面氧化铁皮中 Fe3O4组织所占比例控制在25％以下。
本发明之所以降低斯太尔摩线辊道出口速度到35～45m/min；在风冷时，关掉全部风量的 20～30％，在保温罩保温时，将占全部保温罩的20～30％的部分予以覆盖，是由于防止在600℃左右的低温阶段，FeO大量转变为Fe3O4的发生。同时降低相变后辊道速度，使盘条在辊道停留时间变长，冷却时间相应变长，盘条冷却更充分，并可以提高冷却速度，减少氧化铁中FeO→Fe3O4+Fe的转变量，降低其Fe3O4的含量，同时冷却时间的延长，可以保证氧化铁皮的厚度在16-25um的范围内，能更好地满足下游用户机械除鳞的需要。
本发明与现有技术相比，保证氧化铁皮的厚度在16-25um范围内，还能控制氧化铁皮中的Fe3O4含量不超过25％，更好地满足客户机械除鳞的需要，既环保又保证产品性能及质量。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例的化学成分取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺取值列表；
表3为本发明各实施例及对比例的氧化铁皮检测情况。
本发明各实施例均按照以下步骤进行：
1)常规冶炼并浇铸成坯；
2)对铸坯加热，控制均热段温度1030～1130℃，加热时间在100-200min；
3)高压水除鳞至铸坯表面干净；
4)进行热轧，并控制粗轧开轧温度在980～1040℃；常规精轧；
5)进行吐丝工艺：在其间，控制吐丝温度在930～950℃，并同时降低斯太尔摩线辊道出口速度到35～45m/min；在风冷时，关掉全部风量的20～30％；在保温罩保温时，将占全部保温罩的20～30％的部分予以覆盖；
6)进行后续工艺。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表(wt％)
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数
注：对比例1、2采用的是表1中的实施例7、8的成分进行生产的。
表3本发明各实施例及对比例的氧化铁皮检测情况
从表3中可以看出，在加热时间、加热温度、粗轧开轧温度大致相当的情况下，通过控制辊道速度、风量，在吐丝温度886℃时，得到的盘条氧化铁皮厚度仅为12.7um，同时盘条有红锈现象发生。而在其他工艺大致相同，仅提高吐丝温度提高到955℃时，得到的盘条尽管没有红锈现象发生，但氧化铁皮厚度高于28um，也不能满足用户的需求。
Claims (3)
1.适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制方法，其步骤：
1）常规冶炼并浇铸成坯；
2）对铸坯加热，控制均热段温度1030～1130℃，加热时间在135-200min；
3）高压水除鳞至铸坯表面干净；
4）进行热轧，并控制粗轧开轧温度在980～1040℃；常规精轧；
5）进行吐丝工艺：在其间，控制吐丝温度在936~950℃，并同时降低斯太尔摩线辊道出口速度到35～45m/min；在风冷时，关掉全部风量的20～30%；在保温罩保温时，将占全部保温罩的20～30%的部分予以覆盖；
6）进行后续工艺。
2.如权利要求1所述的适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制方法，其特征在于：所述70级帘线钢盘条的组分及重量百分比含量为：C：0.69～0.75 wt %、Si：0.15～0.30 wt %、Mn：0.40～0.60 wt %、P≤0.025 wt %、S≤0.015 wt %，且控制P+S≤0.030wt %，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的适用于机械除鳞的70级帘线钢盘条氧化铁皮厚度控制方法，其特征在于：粗轧开轧温度在990～1025℃。
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