一种清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法与流程

本发明属于含镍钢，具体涉及一种清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法。

背景技术：

1、含镍低合金钢在热加工时因加热形成的氧化铁皮难以去除一直是困扰行业的难题。不同于非含镍合金钢或者碳素钢，含镍低合金钢的氧化铁皮粘附能力强，一般能清除非含镍合金钢或者碳素钢氧化铁皮的方法对含镍低合金钢没有效果。目前普遍采取两种方法消除氧化铁皮，一是物理或化学剥离，使用打磨、车削的方式或者酸洗的方式将钢材表面氧化铁皮剥离；二是在加热前使用涂料涂覆坯料，使钢基体与空气中的氧隔绝。

2、对于非含镍合金钢或者碳素钢，其加热时产生的氧化铁皮结构为：外层fe2o3-中间fe3o4-内层feo。其内层feo的热膨胀系数、塑性、硬度等物理性质与金属基体相差较大，使用水除麟等方法可以将氧化铁皮清除。

3、而对于含镍低合金钢，其氧化铁皮的结构有所不同，镍是一种较难氧化的元素，在加热时，铁优先氧化形成氧化铁皮，镍在氧化铁皮内层富集，形成富镍的金属网丝，这种网丝能够把氧化铁皮与金属基体联结起来。由于富镍金属网丝的热膨胀系数、塑性、硬度等物理性质与金属基体相似，故使用水除麟等方法不能将氧化铁皮清除。

4、采用方法一进行氧化铁皮物理或化学剥离，一般清理深度一般为0.5～1.0mm，会降低成材率约1～3％。由于镍资源珍贵，材料的浪费费用比加工费还多，这种方法会增加工序和成本。

5、采用方法二使用专用涂料涂覆坯料，隔绝金属基体与氧气，能够减少加热时氧化铁皮的总量，从而减少氧化铁皮厚度；其涂料往往采用特殊设计，能够改变氧化铁皮的结构，是氧化铁皮可以轻易除去。这种方法能够提高成材率，但需要价值较高专用涂料，增加喷涂工序，增加成本并降低效率。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，通过对加热炉加热工艺进行控制，控制氧化铁皮的结构并降低氧化铁皮的粘附性，进而使用高压水除麟就能清除氧化铁皮，显著降低了成本，提高生产效率。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，所述方法包括以下步骤：将含镍低合金钢铸坯在加热炉内进行加热，然后进行水除麟；

4、其中，加热炉内，预热段温度控制在≤800℃，在此温度范围未到奥氏体相变区，坯料需要进行预热，以释放内应力，如果温度过高，在释放内应力的同时发生奥氏体相变，容易开裂；

5、加热一段温度控制在600～900℃，此温度为奥氏体相变温度附近，坯料内外在此温度发生相变，因此温度不易过高或过低；

6、加热二段温度控制在900～1150℃，此时坯料已经经过奥氏体相变，可以迅速升温，在此温度范围，内部合金元素进行奥氏体均匀化，并且外层fe2o3-中间fe3o4-内层feo三层结构的氧化铁皮开始形成；

7、均热一段温度控制在1160～1190℃，保温时间不多于60分钟，进一步提高加热温度，一是促进奥氏体均匀化，二是促进普通结构氧化铁皮形成；

8、均热二段温度控制在1140～1160℃；该温度段的目的是在进一步促进奥氏体均匀化的同时，促进坯料内外温度均匀；因坯料表面已形成的氧化铁皮和坯料钢材在高温时热伸缩率不同，还可以促使钢—氧化铁皮之间分离。

9、所述含镍低合金钢铸坯在加热炉内的总加热时间≥240分钟，优选为260～280分钟。

10、进一步地，优选为：

11、加热二段温度控制在900～1080℃；

12、均热一段温度控制在1165～1185℃，保温时间40～60分钟；

13、均热二段温度控制在1145～1155℃；

14、所述含镍低合金钢铸坯在加热炉内的总加热时间240～300分钟。

15、更进一步地，优选为：

16、加热二段温度控制在900～1050℃；

17、均热一段温度控制在1170～1180℃，保温时间45～55分钟；

18、均热二段温度控制在1150～1160℃；

19、所述含镍低合金钢铸坯在加热炉内的总加热时间250～280分钟。

20、所述含镍低合金钢棒材中的镍的质量百分比为0.6～2.5％。

21、水除麟时，水压控制在≥18mpa。

22、水除麟后，进行棒材轧制。

23、开轧温度范围控制在1030～1070℃。

24、上述工艺中，经均热一段加热后，含镍低合金钢铸坯表面的氧化铁皮结构为外层fe2o3-中间fe3o4-内层feo三层结构。

25、含镍低合金钢氧化铁皮的形成与结构，和其在加热炉内的加热温度和加热时间有直接关系。当加热炉内的均热温度高于1150℃时，先形成结构为外层fe2o3-中间fe3o4-内层feo的普通合金钢氧化铁皮，然后才发生镍的富集和网状连接。因此加热温度和加热时间是控制含镍低合金钢的关键。

26、本发明所采用的思路是在高于1150℃时的均热温度下控制均热时间，使含镍低合金钢铸坯仅生成普通氧化铁皮结构，然后调低温度，使镍的富集和结网基本不发生。具体方法是在炉内氧化气氛不变情况下，通过调整加热炉不同区域内温度范围和时间，提高加热区温度，加热二段温度控制在1050～1150℃，促使氧化铁皮在加热区提前形成，并控制均热一段的温度在1160～1190℃，加热时间不多于60分钟，确保仅发生普通氧化铁皮结构；然后降低均热二段均温区温度至1140～1160℃，减缓镍的富集与结网，同时利用普通结构氧化铁皮和钢基体的物理性能(导热率、热膨胀性)不同，促使氧化铁皮和钢基体脱离。这样在后续进行水除麟后者机械除磷时，高压水等能够冲入氧化铁皮和钢基体之间，将氧化铁皮撕裂、冲走，显著提高水除麟效率，棒材表面无麻面缺陷，满足机加工要求。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、1、本发明提供的方法显著提高了水除麟效率，棒材表面无麻面缺陷，省掉机械扒皮工序，节约时间，提高生产效率，缩短交货期，提高金属收得率，降低生产成本。

29、2、炉内还原性气氛残氧含量控制在2.0％即可，不需要过度追求低氧含量。

30、3、无需在铸坯表面刷隔绝空气的涂料，提高生产效率，降低成本。

31、4、加热炉内先提高加热温度后降低加热温度，整体煤气消耗没有增多。

技术特征：

1.一种清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将含镍低合金钢铸坯在加热炉内进行加热，然后进行水除麟其中，加热炉内，预热段温度控制在≤800℃；

2.根据权利要求1所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，加热二段温度控制在900～1080℃；

3.根据权利要求1所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，加热二段温度控制在900～1050℃；

4.根据权利要求1-3任意一项所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，经均热一段加热后，含镍低合金钢铸坯表面的氧化铁皮结构为外层fe2o3-中间fe3o4-内层feo三层结构。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，所述含镍低合金钢铸坯在加热炉内的总加热时间为260～280分钟。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，所述含镍低合金钢棒材中的镍的质量百分比为0.6～2.5％。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，水除麟时，水压控制在≥18mpa。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，水除麟，进行棒材轧制。

9.根据权利要求8所述的清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，其特征在于，棒材轧制时，开轧温度范围控制在1030～1070℃。

技术总结
本发明公开了一种清除含镍低合金钢棒材氧化铁皮的方法，所述方法包括以下步骤：将含镍低合金钢铸坯在加热炉内进行加热，然后进行水除麟；其中，加热炉内，预热段温度控制在≤800℃，加热一段温度控制在600～900℃，加热二段温度控制在900～1150℃，均热一段温度控制在1160～1190℃，均热二段温度控制在1140～1160℃，含镍低合金钢铸坯在加热炉内的总加热时间≥240分钟；本发明通过对加热炉加热工艺进行控制，控制氧化铁皮的结构并降低氧化铁皮的粘附性，进而使用高压水除麟就能清除氧化铁皮，显著降低了成本，提高生产效率。

技术研发人员：宋邦民,李维,魏振典,邹虎,赵满堂
受保护的技术使用者：芜湖新兴铸管有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7