专利名称：高碳钢线材的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高碳钢线材表面氧化皮的控制方法，属于钢铁冶金领域。
技术背景高碳钢线材是用来制造高强度钢丝及钢丝绳的原材料，其生产过程一般 高碳钢坯料加热一初轧一中轧一精轧一吐丝一分段控冷一打包一高碳钢线材产品在高碳钢高温轧制和随后的控制冷却过程中，其表面会与空气接触发生化学 反应生成一层氧化物，俗称氧化皮。由于氧化皮硬而脆且难以形变，在线材的后 续冷拉拔加工过程中，会加剧拉拔模具的磨损从而影响产品的尺寸精度和模具的 使用寿命，同时容易导致钢丝表面出现缺陷甚至引起断丝从而对成品钢丝的质量 和企业生产的连续性造成恶劣的影响。因此，在制造高强度钢丝及钢丝绳时，高 碳钢线材一般需经过去除表面氧化皮、冷拉拔形变等工艺过程。传统上，氧化皮的去除方法以化学酸洗法为主，同时基于减少金属损耗量的 考虑，都要求钢表面的氧化皮越薄越好。随着生产工艺技术的进步和环保的要求，化学酸洗法去除氧化皮由于会造成 环境污染、去除工艺相对复杂、效率低等缺点已逐渐将被机械剥离法取代。生产 实践结果表明，高碳钢线材表面氧化皮的厚度对其机械剥离性能有较大的影响， 采用机械剥离法很难把较薄的氧化皮去除干净。由于高碳钢中含有大量的碳元素，高温下碳的氧化可保护钢基体的快速氧化； 同时，高碳钢在初轧、中轧、精轧过程中产生的氧化皮会由于形变而脱落，仅有 精轧后形成的氧化皮才能保留下来。采用传统的工艺生产，高碳钢线材表面很难 获得较厚的氧化皮。由于现代化生产节奏快且要保证高碳钢线材的力学性能，必须开发出一种获得较厚氧化皮的高碳钢线材生产工艺。 发明内容本发明是一种能获得厚氧化皮的高碳钢(碳含量为0.62% 0.82%)线材生产 工艺。具体技术方案如下1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至900 100(TC，保温 0.5 1.5小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后，在900 100(TC下进行初轧、 中轧和预精轧，然后在900 95(TC下进行精轧工艺过程；3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850 900°C，控冷线上控制工艺如下第3 6号风机风量为全功率开启时风量 的80 95%;第7 8号风机风量为全功率开启时风量的80 95%;辊道 速度为1.5 2.0m/s。4) 集巻、打包成高碳钢线材产品。为进一步提高或控制氧化皮的厚度和质量，本发明还采用如下技术措施技术措施l:适当提高吐丝温度，比传统工艺中的吐丝温度提高20 30'C;技术措施2:第1 2号风机风量为全功率开启时风量的0 10%，辊道速度为 1.2 1.5m/s;技术措施3:第9 13号风机风量为全功率开启时风量的0 10%，辊道速度 为1.5 2.0m/s;所述的除磷处理工艺、初轧工艺、中轧工艺、预精轧工艺和精轧工艺可分别采用现有技术中的相应的工艺所述的除磷处理工艺为在钢坯出加热炉后进入第一台轧机前，利用高压水 把铸坯表面氧化铁皮去掉，保证无氧化铁皮进入下一道工序，从而保证线材的表 面质量。所述的初轧工艺为通过对钢坯料的初步压縮和延伸，得到温度适宜，断面 形状正确，尺寸合格，表面光滑，端头整齐的轧件。 一般要求轧件尺寸的公差控制在士1.0mm以内。所述的中轧工艺为使粗轧后的轧件断面进一步縮减，为后续轧制过程提供良好中间坯料，主要是保证中间坯料尺寸精确和断面尺寸均匀。要求轧件尺寸的公差控制在土0.6mm。所述的预精轧工艺为是对中轧机组的来料进一步縮减断面，获得断面形状 合适，尺寸精确的中间料，保证精轧机组的成品尺寸精度。预精轧来料断面尺寸 公差不大于士0.2mm。所述的精轧工艺为将预精轧机组供给的3 4个尺寸规格的轧件，轧成十到 二十几个规格的成品。保证成品尺寸公差不大于士0.1mm。与现有技术相比，本发明具有如下优点1) 工艺简单本发明在现有生产工艺条件下进行改进，容易实现，不增加生 产成本；2) 效果良好采用传统工艺生产的高碳钢线材表面氧化皮较薄(见图la)， 仅4iim左右，机械剥离性能仅为80%左右，不能满足机械剥离的要求。通过适当提高吐丝温度，使钢线材氧化温度升高，有利于获得厚的氧化皮； 但吐丝^_度过高会导致钢线材晶粒显著长大，影响产品的力学性能。第1 2号风 机少量鼓风且降低辊道速度，可延长钢线材的高温氧化时间，同时可保证有充分 的氧参与钢表面氧化反应，有利于获得厚的氧化皮；但风量过大会导致钢的珠光 体转变过冷度降低，会降低高碳钢线材的强度和塑性性能；辊道速度过低会导致 大生产无法顺利进行。第3 6号、7 8号风机风量为全功率开启时风量的80 95%是保证钢珠光体转变时获得较高的过冷度，提高高碳钢盘条的强度和塑性性 能。第9 13号风机少量鼓风，可避免钢线材在冷却过程中产生较大的内应力， 降低高碳钢线材的塑性性能。因此，采用本发明生产的高碳钢线材氧化皮厚度明显增加，达到8 12iim(见 图lb)，机械剥离率约为90 98%，完全能满足机械剥离的要求；同时，用本发明 生产与采用传统工艺生产的高碳钢线材力学性能相当，能满足使用要求。
图1是高碳钢氧化皮形貌图，其中，(a)是采用传统生产工艺获得较薄氧化 皮的高碳钢线材，(b)是采用本发明生产的厚氧化皮高碳钢线材。
具体实施方式
不同高碳钢线材的生产，具体实施实例如下-实施例lSWRH62B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至95(TC，保温0.5小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在900。C;然后进行精轧工艺过程，温度控制在920'C;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850。C;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为10%，辊道速度为1.5m/s;第 3 6号风机风量为80%，辊道速度为1.5m/s;第7 8号风机风量为80%,辊道 速度为1.5m/s;第9 13号风机风量为0%，辊道速度为1.5m/s;5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH62B线材获得的氧化皮厚度约为10nm,机械剥离率约为90%，抗拉强 度约为900MPa。实施例2SWRH62B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至95(TC，保温0.5小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在92(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在92(TC;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在870'C;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为5%，辊道速度为1.2m/s;第3 6号风机风量为90%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为卯％，辊道速度为2.0m/s;第9 13号风机风量为0%，辊道速度为2.0m/s; 5)集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH62B线材获得的氧化皮厚度约为12pm，机械剥离率约为98%，抗拉强 度约为lOOOMPa。实施例3SWRH62B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至90(TC，保温0.5小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在90(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在90(TC;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在880'C;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为0%，辊道速度为1.2m/s;第3 6号风机风量为90%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为90%，辊道速度 为2.0m/s;第9 13号风机风量为0%，，辊道速度为1.5m/s;5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为lltun，机械剥离率约为95%，抗拉强 度约为lOOOMPa。实施例4SWRH72B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至95(TC，保温l小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在95(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在95(TC;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在88(TC;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为10%,辊道速度为1.5m/s;第 3 6号风机风量为80%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为80%，辊道 速度为2.0m/s;第9 13号风机风量为10%，辊道速度为2.0m/s;5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为8nm，机械剥离率约为92%，抗拉强 度约为1060MPa。实施例5SWRH72B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至95CTC,保温l小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在95(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在95(TC;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在88(TC;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为5%，辊道速度为1.2m/s;第3 6号风机风量为90%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为90%，辊道速度 为2.0m/s;第9 13号风机风量为0%，辊道速度为2.0m/s;5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为llpm，机械剥离率约为98%，抗拉强 度约为1120MPa。实施例6SWRH72B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至950'C，保温l小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在95(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在950'C;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在88(TC;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为0%，辊道速度为1.2m/s;第3 6号风机风量为95%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为95%，辊道速度 为2.0m/s;第9 13号风机风量为0%，辊道速度为2.0m/s;5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为10pm，机械剥离率约为95%，抗拉强8度约为1150MPa。实施例7SWRH82B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至95(TC，保温l小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在95(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在95(TC;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在85(TC;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为10%，辊道速度为1.5m/s;第 3 6号风机风量为80%，辊道速度为1.5m/s;第7 8号风机风量为80%，辊道 速度为1.5m/s;第9 13号风机风量为10%，，辊道速度为1.5m/s5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为9nm，机械剥离率约为卯％，抗拉强 度约为1080MPa。实施例8SWRH82B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至100(TC，保温l小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在100(TC;然后进行精轧工艺过程，温度控制在950"C;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在870'C;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为5%，辊道速度为1.2m/s;第3 6号风机风量为80%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为90%，辊道速度 为2.0m/s;第9 13号风机风量为0%，辊道速度为2.0m/s;5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为10pm，机械剥离率约为96%,抗拉强 度约为1150MPa。实施例9SWRH82B高碳钢线材的生产，1) 高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至100(TC，保温l小时；2) 从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后进行初轧、中轧和预精轧，温度控 制在1000'C;然后进行精轧工艺过程，温度控制在950'C;3) 精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在90(TC;4) 控冷线上控制工艺如下第1 2号风机风量为5%，辊道速度为1.2m/s;第3 6号风机风量为95%，辊道速度为2.0m/s;第7 8号风机风量为95%，辊道速度 为2.0m/s;第9 13号风机风量为0%，辊道速度为2.0m/s5) 集巻、打包成高碳钢线材产品。SWRH82B线材获得的氧化皮厚度约为lOpm，机械剥离率约为95%，抗拉强 度约为1200MPa。
权利要求
1.一种高碳钢线材生产工艺，其特征在于1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至900～1000℃，保温0.5～1.5小时；2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后，在900～1000℃下进行初轧、中轧和预精轧，然后在900～950℃下进行精轧工艺过程；3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850～900℃，控冷线上控制工艺如下第3～6号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；第7～8号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；辊道速度为1.5～2.0m/s；4)集卷、打包成高碳钢线材产品。
2. 根据权利要求1所述的高碳钢线材生产工艺，其特征在于第1 2号风机 风量为全功率开启时风量的0 10%;辊道速度为1.2 1.5m/s;
3. 根据权利要求1或2所述的高碳钢线材生产工艺，其特征在于第9 13 号风机风量为全功率开启时风量的0 10%;辊道速度为1.5 2.0m/s。
全文摘要
本发明公开了一种高碳钢线材生产工艺，其特征在于1)高碳钢坯料放入加热炉加热，使高碳钢坯料温度升至900～1000℃，保温0.5～1.5小时；2)从加热炉中取出高碳钢坯料，经除磷处理后，在900～1000℃下进行初轧、中轧和预精轧，然后在900～950℃下进行精轧工艺过程；3)精轧后的线材经吐丝机进入斯泰尔摩控冷线，吐丝温度控制在850～900℃，控冷线上控制工艺如下第3～6号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；第7～8号风机风量为全功率开启时风量的80～95％；辊道速度为1.5～2.0m/s；4)集卷、打包成高碳钢线材产品。采用本发明生产的高碳钢线材氧化皮厚度明显增加。
文档编号B21C37/00GK101244435SQ20081002448
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者巩党国, 峰 方, 胡显军, 蒋建清, 陈少慧 申请人:东南大学