专利名称：一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法
技术领域：
本发明属于钢坯加热时防止表面脱碳的方法。
背景技术：
在高碳钢的加热过程中，防止钢坯脱碳一直是冶金工作者需要解决的重要课题。有的冶金工作者在高碳钢的表面涂保护涂层防止钢坯脱碳。例如，据《轧钢》1996年第四期“高碳钢防脱碳保护涂层研究”一文报道，在轴承钢的表面涂保护层可使脱碳合格率提高20％。
CN1127789公开了一种防止钢铁材料加热氧化的涂料，特别适用于防止高碳钢坯加热氧化和脱碳。它由含碳硅胶盐矿、玻璃、钠盐和(或)钾盐及粘土组成，用水作调合剂。CN1510089提供了一种涂料，特别适用于防止高碳钢坯加热时脱碳的涂料，它主要由石墨、玻璃粉、硅酸盐、氧化物组成，用水玻璃作粘合剂，用水作稀释剂。其化学组成按重量百分比为Cl5％～35％，SiO225％～45％，CaO0％～15％，MgO0％～10％，Al2O30％～15％，R2O5％～20％，其余为水。
目前，通常采用的方法是控制加热炉内的气氛、加热时间和加热温度。例如，据陈永等在《钢铁钒钛》2002年第二期34～37页“降低钢轨脱碳层深度的研究”一文报道，加热时间越长，温度越高，钢轨的脱碳层越深。均热炉内呈还原性的气氛有利于降低钢轨脱碳层深度，钢轨的脱碳层深度可保持在0.2～0.5mm范围内。
上述防止脱碳的方法各有优缺点。均热炉内呈还原性气氛防止脱碳的方法工艺操作简单，但炉内的CO浓度高，浪费能源，而且此时炉内的氧气量不足，使钢坯加热缓慢；在钢坯的表面涂保护涂层，效果好，但不适应于钢铁工业的大规模生产，并且增加生产成本和工人的劳动强度。
CN1438334公开了一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法。该加热方法是在高碳钢加热期或在预热期、加热期、保温期整个加热过程中，采用强氧化性气氛加热钢坯或钢锭。强氧化性气氛用空气过剩系数控制，空气过剩系数(空气与燃料，如煤气、重油等的比值)为1.2～1.4。但这种方法使钢坯或钢锭表面产生大量的氧化铁皮，造成钢铁成材率降低。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，该方法可使带钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内。
本发明提供一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，带钢坯在加热炉内加热，加热过程包括预热段、加热段和均热段，其特征在于在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。
所述微正压是指压力为10～40Pa(表压)；所述弱氧化性气氛为焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛，其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1，空气过剩系数为1.05～1.1。
优选的，预热段温度为550～800℃，加热速度为5.5～10℃/min；加热段温度1100℃～1200℃，均热段温度1160℃～1260℃；钢坯在炉时间65～95分钟；钢坯的目标开轧温度1060～1100℃；加热均匀性要求长度方向温差≤35℃；粗轧机出口黑印温差＜30℃。
优选的，当钢坯在低温阶段(550～700℃)时，加热速度为6～8℃/min。
本发明方法的优化的工艺步骤和技术参数如下 铸坯入炉方式采用热装时，钢坯入炉温度500～550℃，预热段温度780℃，加热段温度1110～1160℃，均热段温度1160～1250℃；钢坯在炉时间65～85分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，钢带表面脱碳层小于0.04mm。
优选的，预热段温度780℃，加热段温度1160℃，均热段温度1170～1200℃，钢坯在炉时间70～75分钟。
铸坯入炉方式采用冷装时，钢坯入炉温度150～200℃，预热段温度750℃，加热段温度1110～1170℃，均热段温度1160～1250℃，钢坯在炉时间70～95分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，钢带表面脱碳层小于0.05mm。
优选的，预热段温度750℃，加热段温度1170℃，均热段温度1200～1230℃，钢坯在炉时间70～80分钟。
所述带钢坯的厚度为110～130mm，优选120mm。带钢坯的宽度为280～450mm。
加热炉内的加热期的技术控制关键是高温快烧。一是保持炉内微正压弱氧化性气氛；二是钢坯处在加热过程中，提高升温速度，使钢坯温度在较短的时间内即可达到目标值，缩短钢坯在高温区停留时间。
本发明的有益效果是快速加热，缩短了加热时间，减少了钢坯在高温区域的停留时间，可使钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内，并提高了金属的回收率；降低燃料消耗，节约能源；与在钢坯表面涂保护涂层等方法相比，降低成本和劳动强度。本发明特别适用于步进梁蓄热式加热炉加热高碳类结构钢、工具钢。
具体实施例方式 本发明的方法高碳钢在加热炉内加热，带钢坯(厚度120mm)在加热炉内加热，加热过程包括预热段、加热段和均热段，其特征在于在加热期中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。本发明方法的优化的工艺步骤和技术参数如下 (1)铸坯入炉方式采用热装时，钢坯入炉温度500～550℃，预热段温度780℃，带钢坯的温度为750℃。此时，带钢坯表面的原始氧化铁皮开始脱落，氧由钢坯表面向内部扩散，钢坯表面被缓慢氧化，生成新的氧化铁皮层。
加热段温度1160℃，带钢坯的温度为1130℃。此时，钢坯温度逐步升高至较高水平，带钢坯表面氧化加剧。加热炉内的加热期的技术控制关键是高温快烧。一是保持炉内微正压、弱氧化性气氛；二是钢坯处在加热过程中，提高升温速度，使钢坯温度在较短的时间内即可达到目标值，缩短钢坯在高温区停留时间，减轻钢坯在高温环境中的氧化程度。
均热段温度1170～1220℃，带钢坯温度1140～1190℃。
钢坯在炉时间70～75分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，钢带表面脱碳层小于0.04mm。
(2)铸坯入炉方式采用冷装时，钢坯入炉温度150～200℃，预热段温度750℃，带钢坯的温度为720℃。此时，带钢坯表面的原始氧化铁皮开始脱落，氧由钢坯表面向内部扩散，钢坯表面被缓慢氧化，生成新的氧化铁皮层。
加热段温度1170℃，带钢坯的温度为1140℃。此时，钢坯温度逐步升高至较高水平，带钢坯表面氧化加剧。加热炉内的加热期的技术控制关键是高温快烧。一是保持炉内微正压、弱氧化性气氛；二是钢坯处在加热过程中，提高升温速度，使钢坯温度在较短的时间内即可达到目标值，缩短钢坯在高温区停留时间，减轻钢坯在高温环境中的氧化程度。
均热段温度1200～1230℃，带钢坯温度1170～1200℃。
钢坯在炉时间75～80分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，钢带表面脱碳层小于0.05mm。
以下通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1 在生产65Mn(碳范围0.62～0.70％)厚度为3.3mm×325mm钢带时采用附
图1的工艺流程。
在图1所示的工艺步骤中，步进梁式加热炉加热120mm×360mm 65Mn优质碳素结构钢钢坯，采用了本发明的方法。铸坯入炉方式采用热装，钢坯入炉温度500～550℃。为了防止65Mn钢带表面严重脱碳，步进梁式加热炉的加热工艺参数如下 加热过程中采用微正压(压力为10～40Pa(表压))、弱氧化性气氛(焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛)，其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1，空气过剩系数为1.05～1.1。预热段温度780℃，加热段温度1160℃，均热段温度1190℃，钢坯在炉时间71分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢时，检验钢带表面脱碳层为0.033mm。
实施例2 在生产65Mn(碳范围0.62～0.70％)厚度为3.3mm×325mm钢带时采用附图1的工艺流程。
在图1所示的工艺步骤中，步进梁式加热炉加热120mm×360mm 65Mn优质碳素结构钢钢坯，采用了本发明的方法。铸坯入炉方式采用冷装，钢坯入炉温度150～200℃。为了防止65Mn钢带表面严重脱碳，步进梁式加热炉的加热工艺参数如下 加热过程中采用微正压(压力为10～40Pa(表压))、弱氧化性气氛(焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛)，其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1，空气过剩系数为1.05～1.1。预热段温度750℃，加热段温度1170℃，均热段温度1230℃，钢坯在炉时间80分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，检验钢带表面脱碳层为0.05mm。
权利要求
1.一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，带钢坯在加热炉内加热，加热过程包括预热段、加热段和均热段，其特征在于在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。
2.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，其特征在于，所述微正压是指压力为10～40Pa(表压)；所述弱氧化性气氛为焦炉煤气、高炉煤气和空气的混合气氛，其中焦炉煤气、高炉煤气比为1∶1，空气过剩系数为1.05～1.1。
3.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，其特征在于，预热段温度为550～800℃，加热速度为5.5～10℃/min；加热段温度1100℃～1200℃，均热段温度1160℃～1260℃；钢坯在炉时间65～95分钟；钢坯的目标开轧温度1060～1100℃；加热均匀性要求长度方向温差≤35℃；粗轧机出口黑印温差＜30℃。
4.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，其特征在于，铸坯入炉方式采用热装时，钢坯入炉温度500～550℃，预热段温度780℃，加热段温度1110～1160℃，均热段温度1160～1250℃；钢坯在炉时间65～85分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，钢带表面脱碳层小于0.04mm。
5.一种如权利要求4所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，其特征在于，预热段温度780℃，加热段温度1160℃，均热段温度1170～1200℃，钢坯在炉时间70～75分钟。
6.一种如权利要求1所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，其特征在于，铸坯入炉方式采用冷装时，钢坯入炉温度150～200℃，预热段温度750℃，加热段温度1110～1170℃，均热段温度1160～1250℃，钢坯在炉时间70～95分钟。轧制成厚度为3.3mm的钢带时，钢带表面脱碳层小于0.05mm。
7.一种如权利要求6所述的防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，其特征在于，预热段温度750℃，加热段温度1170℃，均热段温度1200～1230℃，钢坯在炉时间70～80分钟。
全文摘要
本发明公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法。带钢坯在加热炉内加热，加热过程包括预热段、加热段和均热段，其特征在于在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯。本发明的方法缩短了加热时间，减少了钢坯在高温区域的停留时间，可使钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内，并提高了金属的回收率；降低燃料消耗，节约能源；与在钢坯表面涂保护涂层等方法相比，降低成本和劳动强度。
文档编号C21D1/74GK101195853SQ20071011564
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者亓伟伟, 平 周, 汤化胜, 王奉县, 霍孝新, 王腾飞, 于全成 申请人:莱芜钢铁集团有限公司