专利名称：一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法。
背景技术：
脱碳的定义钢丝在加热时，钢丝表层溶于奥氏的碳或渗碳体里的碳与氧结合，脱离钢丝表面，即钢丝表层的碳被烧掉，其化学反应式如下2C+0 2 = 2 COtC +C02=2C0 C +H2O = C0+Hl々 C +H 2 = CH4 钢丝脱碳层包括合脱碳层和部分脱碳层(过渡层)两部分，部分脱碳层是指在全脱碳层之后到钢含碳量正常的组织处。在脱碳不严重的情况下，有时仅看到部分脱碳层而没有全脱碳层，关于脱碳深度可根椐钢丝成分、组织及性能的变化，采用多种方法进行测定，实际生产最常用的以金相分析法测定钢的脱碳层。目前切割钢丝镀铜丝脱碳产生原因(1)钢材化学成份对脱碳影响钢材的化学成分对脱碳有很大的影响，钢中含碳量愈高，脱碳的风险就愈大，W、AL、S1、Co等元素都使用钢脱碳风险增加；(2)加热温度的影响随着加热温度的提高，脱碳层的深度不断增加，一般低于1000°C时，钢表面的氧化铁皮阻碍碳的扩散， 脱碳比氧化慢，但随着温度升高，一方面氧化皮形成速度增加，另一方面氧化皮下碳的扩散速度加快，此时氧化皮失去保护能力达到某一温度后脱碳反而比氧化快，保温时间和加热次数的增加，加热时间越长，加热次数愈多，脱碳层愈深，在加热过程中，由于燃料成分、燃烧条件及温度不同使用燃烧产物中含有不同的气体，因而构成不同的炉内气氛，有氧化性有还原性，他们对钢丝的作用不同的，氧化性气氛引起钢的氧化与脱碳。其中脱碳能力最强的介质是氏0 (汽)，其次是0)2与02，最后是H2而有些气体则使钢增碳，如CO与CH4。钢丝脱碳对最终成品质量及客户的影响(1)对成品质量的影响再次加工时脱碳钢丝由于表面强度及硬度降低，会加快对模具的磨损，使得模耗大幅度上升，同时由于模具受伤后， 会使用表面铜层脱落，使钢丝表面基体暴露，并在钢丝表面产生很深的拉痕，同时钢丝的椭圆度会严重超标；(2)客户硅晶切片良率影响由于硅片表面对有着线痕及TTV要求，钢丝表面划伤会导致硅片产生刀痕，直接导致硅片报废，钢丝椭圆度不合格会导致硅片产生TTV 不合格及线痕。在电镀热处理之前，钢丝进行拉拔时，采用硼砂作为钠系润滑粉吸附的载体，有利于保证钢丝表面质量，但同时会在钢丝表面形成一层皂粉，皂粉主要成分为多余的硼砂、润滑剂以及杂物等，在进入炉内之前钢丝需进入脱脂槽进行清洗，洗去钢丝表面附着的部分皂粉，同时在钢丝表面涂上一层均匀的硼砂含量，有利于钢丝均匀吸热。由于钢丝规格小线速快，钢丝在脱脂槽内不能有效地去除钢丝表面过多的皂粉，会导致钢丝在进入炉`内第一区加热温度过快，从而增加了脱碳的风险。原方式是直接采用冷风吹扫去除钢丝表面的水份，钢丝表面水份得不到完全干燥，水份会不断地带入炉内，而脱碳能力最强的介质是民0 (汽)，H2O (汽)会与碳直接发生化学反映产生CO与H2，又会导致第一区气氛呈还原性，致使整个炉内压力变化，导致整个炉内气氛发生变化，更加增加了脱碳的风险，具体反应化学如下C (Y_Fe)+H20 = C0+H2, Fe3C+H20 = 3Fe+C0+ H2。发明内容
本发明提供了一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法，它利用国产明火炉设备制造自身体的特点和利用小规格钢丝吸热特点有效的防止了钢丝脱碳。
本发明采用了以下技术方案一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法，它包括以下步骤步骤一，增加清洁球去除钢丝表面过多的皂粉首先在放线处钢丝增加了与钢丝规格相同或相近的清洁球进行擦试钢丝表面，使钢丝表面皂粉含量得到下降，避免了加热速度过快导致钢丝表面产生脱碳；步骤二，小规格钢丝进入明火炉之前必须使其充分干燥钢丝在脱脂槽之前首先采用用冷风吹扫去除钢丝表面的水份，然后再通过双吹扫干燥装置对钢丝进行第二次去除水作业后使得小规格钢丝得到充分干燥步骤三，采用电镀工艺和设定明火炉的炉内气氛，明火炉设计分为五个区第一区的温度980°C，混合气体压力200— 400 mmH20,炉内气氛0-0. 1C0% ;第二区的温度970°C，混合气体压力200— 400 mmH20，炉内气氛1_2. 0C0% ;第三区的温度965°C，混合气体压力100—300 mmH20，炉内气氛 2-3. 0C0% ;第四区的温度960°C，混合气体压力50—150 mmH20，炉内气氛2. 5-3. 5C0% ;第五区的温度940°C，混合气体压力50—150 mmH20，炉内气氛2. 5-3. 5C0% ;在第一区钢丝处于较强的氧化性气氛，这样在钢丝表面形成一层致密的氧化皮，部分钢丝的表面充分氧化后形成Fe304，另一部分钢丝非充分氧化后氧化皮为FeO和Fe203，非充分氧化的钢丝表面呈多孔状态，这样碳会氧化为CO C02气体逸出；在第二区和第三区氧化性逐渐减弱，还原性加强，至第四区还原性又比第二三区有所加强，至第五区还原性达到最强，钢丝处于保温状态，通过阶梯性设计可以使炉中的氧气从第五区向前面几区移动，钢丝在CO- C02混合气体中，脱碳的反应式C ( Y -Fe) +C02 ==± 2C0(I)Fe3C+C02 ^ 3Fe+2C0(2)该反应为可逆反应，即产生脱碳和增碳的效果亦取决于C02/ CO比值，为此第三、四、五区还原性越来越强，即CO百分含量越来越高，可以式(I)和式(2)的反应向逆反应方向进行，达到增碳的效果。
本发明具有以下有益效果采用了以上技术方案后，本发明不但可以使检测脱碳风险得到明显下降，改进前每检测100根出现一次脱碳，改进后每检测1000根脱碳一次，且出现脱碳的钢丝脱碳深度由O. 5μπι下降为O.1 ym;而且湿拉工序生产情况得到好转， 不合格品得到大幅度下降，成品合格率由85%提升至93%，成材率由83. 5 %提高至93. 5% ； 同时经过对小规格钢丝脱碳程度进 行有效控制，使用情况得到了提高和稳定，客户良品率提升2%，特别是硅片线痕与T T V不合格比例明显好转。
图1为本发明设定炉内气氛阶梯性分布曲线图。
具体实施方式
本发明一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法，它包括以下步骤步骤一，增加清洁球去除钢丝表面过多的皂粉首先在放线处钢丝增加了与钢丝规格相同或相近的清洁球进行擦试钢丝表面，使钢丝表面皂粉含量得到下降，避免了加热速度过快导致钢丝表面产生脱碳；步骤二，小规格钢丝进入明火炉之前必须使其充分干燥钢丝在脱脂槽之前首先采用用冷风吹扫去除钢丝表面的水份，然后再通过双吹扫干燥装置对钢丝进行第二次去除水作业后使得小规格钢丝得到充分干燥步骤三，采用电镀工艺和设定明火炉的炉内气氛， 明火炉设计分为五个区第一区的温度980°C，混合气体压力200— 400 mmH20，炉内气氛 0-0. 1C0% ;第二区的温度970°C，混合气体压力200— 400 mmH20，炉内气氛1-2. 0C0% ;第三区的温度965°C，混合气体压力100—300 mmH20，炉内气氛2_3. 0C0% ;第四区的温度960°C， 混合气体压力50—150 mmH20，炉内气氛2. 5-3. 5C0% ;第五区的温度940°C，混合气体压力 50—150 mmH20，炉内气氛2. 5-3. 5C0% ;在第一区钢丝处于较强的氧化性气氛，这样在钢丝表面形成一层致密的氧化皮，部分钢丝的表面充分氧化后形成Fe304，另一部分钢丝非充分氧化后氧化皮为FeO和Fe203，非充分氧化的钢丝表面呈多孔状态，这样碳会氧化为CO C02 气体逸出；在第二区和第三区氧化性逐渐减弱，还原性加强，至第四区还原性又比第二三区有所加强，至第五区还原性达到最强，钢丝处于保温状态，在图1中，通过阶梯性设计可以使炉中的氧气从第五区向前面几区移动，钢丝在CO- C02混合气体中，脱碳的反应式C ( Y _Fe) +C02——2C0 (I)Fe3C+C02——3Fe+2C0(2)该反应为可逆反应，即产生脱碳和增碳的效果亦取决于C02/ CO比值，为此第三、四、五区还原性越来越强，即CO百分含量越来越高，可以式(I)和式(2)的反应向逆反应方向进行，达到增碳的效果。
权利要求
1.一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法，它包括以下步骤步骤一，增加清洁球去除钢丝表面过多的皂粉首先在放线处钢丝增加了与钢丝规格相同或相近的清洁球进行擦试钢丝表面，使钢丝表面皂粉含量得到下降，避免了加热速度过快导致钢丝表面产生脱碳；步骤二，小规格钢丝进入明火炉之前必须使其充分干燥钢丝在脱脂槽之前首先采用用冷风吹扫去除钢丝表面的水份，然后再通过双吹扫干燥装置对钢丝进行第二次去除水作业后使得小规格钢丝得到充分干燥步骤三，采用电镀工艺和设定明火炉的炉内气氛，明火炉设计分为五个区第一区的温度980°C，混合气体压力200—400 mmH20,炉内气氛0-0. 1C0% ;第二区的温度970°C，混合气体压力200—400 mmH20，炉内气氛1-2. 0C0% ;第三区的温度965°C，混合气体压力100—300 mmH20，炉内气氛2_3. 0C0% ;第四区的温度960°C，混合气体压力50—150 mmH20，炉内气氛 2. 5-3. 5C0% ;第五区的温度940°C，混合气体压力50—150 mmH20，炉内气氛2. 5-3. 5C0% ;在第一区钢丝处于较强的氧化性气氛，这样在钢丝表面形成一层致密的氧化皮，部分钢丝的表面充分氧化后形成Fe304，另一部分钢丝非充分氧化后氧化皮为FeO和Fe203，非充分氧化的钢丝表面呈多孔状态，这样碳会氧化为CO C02气体逸出；在第二区和第三区氧化性逐渐减弱，还原性加强，至第四区还原性又比第二三区有所加强，至第五区还原性达到最强， 钢丝处于保温状态，通过阶梯性设计可以使炉中的氧气从第五区向前面几区移动，钢丝在 CO— C02混合气体中，脱碳的反应式CCv _Fe) +C022C0Cl)Fe3C+C02 .........^ 3Fe+2C0(2)该反应为可逆反应，即产生脱碳和增碳的效果亦取决于C02/ CO比值，为此第三、四、五区还原性越来越强，即CO百分含量越来越高，可以式(I)和式(2)的反应向逆反应方向进行，达到增碳的效果。
全文摘要
本发明公开了一种细规格热处理钢丝脱碳的控制方法，它包括以下步骤步骤一，增加清洁球去除钢丝表面过多的皂粉；步骤二，小规格钢丝进入明火炉之前必须使其充分干燥步骤三，采用电镀工艺和设定明火炉的炉内气氛，最终达到增碳的效果。
文档编号C21D3/04GK103060539SQ20121058384
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者刘锦兰, 王 华, 黄杰, 范来存, 柳勇 申请人:江苏兴达钢帘线股份有限公司