防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法及注意事项

　　专利名称：一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法

　　技术领域：

　　本发明属于钢材的热处理方法，尤其是加热时防止钢坯或钢锭表面脱碳的方法。

　　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《钢铁钒钛》2002第二期“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。

　　另外，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％。该资料同时表明，用约20只钢坯在加热炉内作对比试验，最终轧制成φ20mm的轴承钢，检验φ20mm轴承钢的脱碳层深度，不涂保护涂层的为0.203mm和0.174mm，涂保护涂层的为0.116mm和0.058mm。

　　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，而此时炉内的氧气量不足，空气过剩系数(空气与燃料，如煤气、重油等的比值)通常为0.9～1.2，使钢坯的加热缓慢，且防止脱碳的效果不明显；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。

　　本发明解决其技术问题所采用的技术方案是钢坯或钢锭在加热炉或均热炉内加热，加热过程包括预热期、加热期和保温期，其特征在于在加热期中采用强氧化性气氛加热钢坯或钢锭，空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。

　　本发明的有益效果是，①可使钢坯或钢锭表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内；②加热时间短，节约能源；③不增加成本；④不增劳动强度。本发明特别适用于均热炉和步进式加热炉加热高碳类工具钢和轴承钢，不适用于推钢式加热炉加热高碳类工具钢和轴承钢。

　　本发明的方法高碳钢在加热炉或均热炉内加热，钢坯或钢锭在加热炉或均热炉内加热，加热过程包括预热期、加热期和保温期，其特征在于在加热期中采用强氧化性气氛加热钢坯或钢锭，空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。

　　本发明方法的一种优化的工艺步骤和技术参数如下①当钢坯(钢锭)处在加热(均热)炉内的预热期时，钢坯(钢锭)的温度为室温至700℃，炉内空气过剩系数控制在1.0～1.4之间。

　　此时，预热期钢坯(钢锭)表面的原始氧化层首先破裂，并有小部分脱落。

　　②当钢坯(钢锭)处在加热(均热)炉内的加热期时，钢坯(钢锭)的温度为700～1250℃，炉内温度控制在1000～1350℃，炉内空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。

　　加热期的初始阶段，钢坯(钢锭)温度约为700～850℃，钢坯(钢锭)表面的原始氧化层大量脱落，钢坯(钢锭)表面裸露在加热(均热)炉炉气中，此时，因为炉内存在有强氧化性气氛，裸露的钢坯(钢锭)表面被迅速氧化，即钢坯(钢锭)在前道工序形成的脱碳层被烧掉，钢坯(钢锭)表面形成新的氧化层。

　　当钢坯(钢锭)处在加热期的中期时，钢坯(钢锭)温度约为800～950℃，钢坯(钢锭)表面的氧化层全部形成。此时，钢坯(钢锭)表面继续脱碳，随着脱碳的进行，在钢坯(钢锭)表面氧化层和钢坯(钢锭)基体的狭小空间处形成高浓度CO气氛(CO含量60～90％)，该层高浓度的CO气氛可阻止钢坯(钢锭)的脱碳。

　　加热(均热)炉内的加热期的技术控制关键是一是钢坯(钢锭)处在加热期时，钢坯(钢锭)的加热速度应快，控制加热速度快的方法为提高加热期的最高加热温度，加热(均热)炉在加热期的最高加热温度可高于保温期50～150℃；二是要求空气过剩系数大于通常加热(均热)炉内的控制水平，本发明的方法要求空气过剩系数控制在1.2～1.4之间，而通常的空气过剩系数控制范围在0.9～1.2之间。

　　③当钢坯(钢锭)处在加热(均热)炉内的加热期后期和保温(均热)期时，该期的钢坯(钢锭)温度均为高温区，温度约为1150～1250℃，此时，炉温控制在1200～1250℃，空气过剩系数控制在1.0～1.4之间。

　　当钢坯(钢锭)处在加热(均热)炉内的加热期后期和保温(均热)期时，应尽可能的不破坏钢坯(钢锭)表面的氧化层，直到当钢坯(钢锭)出炉为止。

　　采用本发明的方法防止高碳钢钢坯(钢锭)脱碳的关键是在加热期，只要加热期采用了强氧化性气氛和快速加热的方法，即可防止钢坯(钢锭)表面的脱碳。预热期、保温(均热)期根据具体情况，也可采用氧化性气氛和快速加热的方法。

　　实施例在生产T11A(碳范围1.05～1.14％)φ6.5mm盘条时采用附

　　图1的工艺流程。

　　在图1所示的工艺步骤中，步进式加热炉加热110mm×110mmT11A碳工钢钢坯，采用了本发明的方法。为了防止T11A碳工钢表面的脱碳，步进式加热炉的加热工艺见下表

　　针对上表具体描述如下①步进式加热炉加热110mm×110mm钢坯时，在整个加热过程的预热、加热期和保温期三个阶段，均采用本发明方法的强氧化性氧气氛加热，强氧化性气氛的空气过剩系数(空气与煤气的比值)控制在1.2～1.4之间。

　　②当110mm×110mm钢坯处在步进式加热炉的预热期时，钢坯的温度约为700℃以下，预热段最高炉温控制在1050～1100℃之间，炉内空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。此时，钢坯表面的原始氧化层首先破裂，并有小部分脱落。

　　③当110mm×110mm钢坯处在步进式加热炉加热期时，钢坯的温度约为700～1250℃，最高炉温控制在1200～1250℃之间，炉内空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。

　　④当110mm×110mm钢坯处在步进式加热炉保温期时，钢坯的温度约为1150～1180℃，最高炉温控制在1150～1200℃之间，炉内空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。

　　总的加热时间为50～70min。

　　经过上述加热工艺加热后的钢坯，轧制成φ6.5mm盘条后，检验T11A钢的脱碳层在0.037～0.097mm之间，平均为0.061mm。

　　权利要求

　　1.一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法，钢坯或钢锭在加热炉或均热炉内加热，加热过程包括预热期、加热期和保温期，其特征在于在加热期中采用强氧化性气氛加热钢坯或钢锭，空气过剩系数控制在1.2～1.4之间。

　　2.根据权利要求1所述的防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法，其特征在于所述加热期钢坯或钢锭温度为700～1250℃，炉内温度控制在1000～1350℃之间。

　　3.根据权利要求1或2所述的防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法，其特征在于所述加热期炉内温度高于保温期炉内温度50～150℃。

　　4.根据权利要求1所述的防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法，其特征在于所述预热期钢坯或钢锭的温度为室温至700℃，炉内空气过剩系数控制在1.0～1.4之间。

　　5.根据权利要求1或4所述的防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法，其特征在于所述加热期后期和保温期钢坯或钢锭温度为1150～1250℃，炉内温度控制在1200～1250℃之间，空气过剩系数控制在1.0～1.4之间。

　　全文摘要

　　本发明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。本发明的方法可使钢坯或钢锭表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内，而且加热时间短、节约能源。

　　文档编号C21D9/70GK1438334SQ0311741

　　公开日2003年8月27日 申请日期2003年3月7日 优先权日2003年3月7日

　　发明者刘明, 姚永国, 陈小龙, 冯妍, 贾济海, 罗开金 申请人:攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院