一种提高含硅钢表面质量的方法与流程

本发明属于含硅钢技术领域。具体涉及一种提高含硅钢表面质量的方法。

技术背景

含硅钢在加热炉中加热时，Si与O、Fe反应，在FeO与钢基体之间生成一层硅酸亚铁（Fe₂SiO₄）。温度高于1177℃（FeO/Fe₂SiO₄共晶点）时，Fe₂SiO₄熔化渗透到FeO晶界，出炉后凝固钉扎FeO，使其在高压水除鳞时很难完全除尽，并在后续被氧化变成Fe₂O₃，最终在钢板表面会形成红色氧化铁皮缺陷。加热过程中形成的Fe₂SiO₄降低了除鳞能力并最终造成红色氧化铁皮的缺陷已被人们所认知，但加热工艺如何影响含硅钢Fe₂SiO₄含量及形貌仍然不清楚。

目前，为了提高钢材表面质量，采取的途径主要是增加水喷射压力，改装除磷装置等。“‘水爆’除热轧钢坯表面氧化铁皮工艺”（CN85108549）专利技术，以水作为介质，水的可调节温度为50~100℃，热轧钢坯的温度为600~1000℃。由于热轧钢坯及其表面氧化铁皮在高温状态下，遇水急冷会产生较强的冷缩应力，进而发生爆裂，并随之冲掉氧化铁皮。由于这种工艺所述的热轧钢坯“水爆”的即时温度为650~1100℃，对温度范围有一定的限制，适用性因此降低。而且，该工艺仅仅通过较高温度的水与高温板坯接触，没有水压要求，无法达到完全去除表面氧化铁皮的目的，从而影响最终产品表面质量。“通过低水压水喷射进行金属带二次除鳞的方法及设备”（CN200880109627）专利技术，公开了一种通过低水压水喷射进行除磷的方法及设备，采用约0.3~3MPa的水压及专用喷嘴进行除磷。这种方法一般是对高压水除磷系统进行优化改造，需要铺设专用的管路联结水源、除磷箱，甚至需要加大水压，耗水多，投资大，且不易维护。

技术实现要素：

本发明旨在开发现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、适用于工业生产、能有效减少红色氧化铁皮的提高含硅钢表面质量的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将含硅钢以23~25℃/min的升温速率升温至500~800℃，再以3~6℃/min的升温速率升温至1180~1260℃，保温20~40min，然后空冷至室温。所述含硅钢的化学成分及其含量是：C为0.070~0.084wt%，Si为1.20~1.60wt%，Mn为1.10~1.94wt%，Cr为0.010~0.020wt%，P≤0.016wt%，S≤0.005wt%，Ni≤0.008wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

现有分段式加热工艺生产的含硅钢的钢坯在高温区间停留时间较长，Fe₂SiO₄的生成量增多，当温度高于Fe₂SiO₄的熔点温度（1173℃）时，液态的Fe₂SiO₄会被挤压从而向内层氧化铁皮晶界处渗透，产生明显的网格状形貌。相对现有分段式加热工艺而言，本发明通过调整分段加热的升温速率和终点温度来减少高温区间氧化时间，能显著减少Fe₂SiO₄的含量，网格状形貌随着Fe₂SiO₄含量的减少而减少，即网格状形貌愈发不明显。

本发明通过调整分段加热的升温速率和终点温度，在“一次氧化铁皮”形成的加热阶段即可有效地减少网格状Fe₂SiO₄的含量，从源头上减少了红色氧化铁皮的产生，在相同除磷能力下更加容易达到完全除磷效果。其次，本发明能在工业现场的含硅钢板坯分段式加热制度的基础上，通过适度调控升温速率和终点温度，在保证现场的生产节奏不变的情况下，能显著提高含硅钢的表面质量。此外，本发明对加热温度及升温速率的范围限制性较小，适用性较高，易于在现场操作控制，简单可行，可广泛地应用于产品表面质量要求较高的钢种。

本发明无需铺设专用的管路联结水源、除磷箱，不需要加大水压，从而节约高压水资源，减小成本投入。此外，本发明还可优化后续除磷设备的配置，利用最少的除磷设施即可达到最佳的除磷效果。

因此，本发明具有工艺简单、适用于工业生产、能有效减少红色氧化铁皮的特点，有效地提高了含硅钢表面质量。

附图说明

图1为本发明的一种提高含硅钢表面质量的方法所得产品的氧化铁皮截面背散射电子图像；

图2为本发明的另一种提高含硅钢表面质量的方法所得产品的氧化铁皮截面背散射电子图像；

图3为现有分段式加热工艺生产的与图1所示同牌号含硅钢的氧化铁皮截面背散射电子图像；

图4为现有分段式加热工艺生产的与图2所示同牌号含硅钢的氧化铁皮截面背散射电子图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种提高含硅钢表面质量的方法。将含硅钢以23~24℃/min的升温速率升温至500~700℃，再以3~5℃/min的升温速率升温至1180~1230℃，保温30~40min，然后空冷至室温。

所述含硅钢的化学成分及其含量是：C为0.070~0.081wt%，Si为1.20~1.42wt%，Mn为1.10~1.53wt%，Cr为0.010~0.015wt%，P≤0.011wt%，S≤0.003wt%，Ni≤0.007wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

图1为本实施例的一种提高含硅钢表面质量的方法所得产品的氧化铁皮截面背散射电子图像；图3为现有分段式加热工艺生产的与图1所示同牌号含硅钢的氧化铁皮截面背散射电子图像。

从图1得知：本实施例所得产品的内层氧化铁皮与铁基体之间的Fe₂SiO₄单位宽度的面积约为19.33μm²/μm，Fe₂SiO₄的渗透深度为50~190μm；从图3得知：现有分段式加热工艺所得产品的内层氧化铁皮与铁基体之间的Fe₂SiO₄单位宽度的面积约为33.50μm²/μm，Fe₂SiO₄的渗透深度为145~290μm。显而易见，本实施例所得产品的内层氧化铁皮的单位宽度的面积及渗透深度都有所减小，网格状形貌明显降低。

实施例2

一种提高含硅钢表面质量的方法。将含硅钢以24~25℃/min的升温速率升温至600~800℃，再以4~6℃/min的升温速率升温至1220~1260℃，保温20~30min，然后空冷至室温。

所述含硅钢的化学成分及其含量是：C为0.075~0.084wt%，Si为1.40~1.60wt%，Mn为1.42~1.94wt%，Cr为0.014~0.020wt%，P≤0.016wt%，S≤0.005wt%，Ni≤0.008wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

图2为本实施例的一种提高含硅钢表面质量的方法所得产品的氧化铁皮截面背散射电子图像；图4为现有分段式加热工艺生产的与图2所示同牌号含硅钢的氧化铁皮截面背散射电子图像。

从图2得知：本实施例所得产品的内层氧化铁皮与铁基体之间的Fe₂SiO₄单位宽度的面积约为19.33μm²/μm，Fe₂SiO₄的渗透深度为50~190μm；从图4得知：现有分段式加热工艺所得产品的内层氧化铁皮与铁基体之间的Fe₂SiO₄单位宽度的面积约为37.62μm²/μm，Fe₂SiO₄的渗透深度为180~300μm。显而易见，本实施例所得产品的内层氧化铁皮的单位宽度的面积及渗透深度都有所减小，网格状形貌明显降低。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

现有分段式加热工艺生产的含硅钢的钢坯在高温区间停留时间较长，Fe₂SiO₄的生成量增多，当温度高于Fe₂SiO₄的熔点温度（1173℃）时，液态的Fe₂SiO₄会被挤压从而向内层氧化铁皮晶界出渗透，产生明显的网格状形貌。相对现有分段式加热工艺而言，本具体实施方式通过调整分段加热的升温速率和终点温度来减少高温区间氧化时间，能显著减少Fe₂SiO₄的含量，网格状形貌随着Fe₂SiO₄含量的减少而减少，即网格状形貌愈发不明显。

本具体实施方式通过调整分段加热的升温速率和终点温度，在“一次氧化铁皮”形成的加热阶段即可有效地减少网格状Fe₂SiO₄的含量，从源头上减少了红色氧化铁皮的产生，在相同除磷能力下更加容易达到完全除磷效果。其次，本具体实施方式能在工业现场的含硅钢板坯分段式加热制度的基础上，通过适度调控升温速率和终点温度，在保证现场的生产节奏不变的情况下，能显著提高含硅钢的表面质量。此外，本具体实施方式对加热温度及升温速率的范围限制性较小，适用性较高，易于在现场操作控制，简单可行，可广泛地应用于产品表面质量要求较高的钢种。

本具体实施方式无需铺设专用的管路联结水源、除磷箱，不需要加大水压，从而节约高压水资源，减小成本投入。此外，本具体实施方式还可优化后续除磷设备的配置，利用最少的除磷设施即可达到最佳的除磷效果。

因此，本具体实施方式具有工艺简单、适用于工业生产、能有效减少红色氧化铁皮的特点，有效地提高了含硅钢表面质量。