專利名稱：一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法

　　技術領域：

　　本發明屬于鋼材的熱處理方法，尤其是加熱時防止鋼坯或鋼錠表面脫碳的方法。

　　目前，通常采用的方法是控制加熱爐內的氣氛、加熱時間和加熱溫度。例如，據《鋼鐵釩鈦》2002第二期“降低鋼軌脫碳層深度的研究”一文報道，加熱時間越長，溫度越高，鋼軌的脫碳層越深。均熱爐內呈還原性的氣氛有利于降低鋼軌脫碳層深度，鋼軌的脫碳層深度可保持在0.2～0.5mm范圍內。

　　另外，有的冶金工作者在高碳鋼的表面涂保護涂層防止鋼坯脫碳。例如，據《軋鋼》1996年第四期“高碳鋼防脫碳保護涂層研究”一文報道，在軸承鋼的表面涂保護層可使脫碳合格率提高20％。該資料同時表明，用約20只鋼坯在加熱爐內作對比試驗，最終軋制成φ20mm的軸承鋼，檢驗φ20mm軸承鋼的脫碳層深度，不涂保護涂層的為0.203mm和0.174mm，涂保護涂層的為0.116mm和0.058mm。

　　上述防止脫碳的方法各有優缺點。均熱爐內呈還原性氣氛防止脫碳的方法工藝操作簡單，但爐內的CO濃度高，浪費能源，而此時爐內的氧氣量不足，空氣過剩系數(空氣與燃料，如煤氣、重油等的比值)通常為0.9～1.2，使鋼坯的加熱緩慢，且防止脫碳的效果不明顯；在鋼坯的表面涂保護涂層，效果好，但不適應于鋼鐵工業的大規模生產，并且增加生產成本和工人的勞動強度。

　　本發明解決其技術問題所采用的技術方案是鋼坯或鋼錠在加熱爐或均熱爐內加熱，加熱過程包括預熱期、加熱期和保溫期，其特征在于在加熱期中采用強氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠，空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。

　　本發明的有益效果是，①可使鋼坯或鋼錠表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內；②加熱時間短，節約能源；③不增加成本；④不增勞動強度。本發明特別適用于均熱爐和步進式加熱爐加熱高碳類工具鋼和軸承鋼，不適用于推鋼式加熱爐加熱高碳類工具鋼和軸承鋼。

　　本發明的方法高碳鋼在加熱爐或均熱爐內加熱，鋼坯或鋼錠在加熱爐或均熱爐內加熱，加熱過程包括預熱期、加熱期和保溫期，其特征在于在加熱期中采用強氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠，空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。

　　本發明方法的一種優化的工藝步驟和技術參數如下①當鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內的預熱期時，鋼坯(鋼錠)的溫度為室溫至700℃，爐內空氣過剩系數控制在1.0～1.4之間。

　　此時，預熱期鋼坯(鋼錠)表面的原始氧化層首先破裂，并有小部分脫落。

　　②當鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內的加熱期時，鋼坯(鋼錠)的溫度為700～1250℃，爐內溫度控制在1000～1350℃，爐內空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。

　　加熱期的初始階段，鋼坯(鋼錠)溫度約為700～850℃，鋼坯(鋼錠)表面的原始氧化層大量脫落，鋼坯(鋼錠)表面裸露在加熱(均熱)爐爐氣中，此時，因為爐內存在有強氧化性氣氛，裸露的鋼坯(鋼錠)表面被迅速氧化，即鋼坯(鋼錠)在前道工序形成的脫碳層被燒掉，鋼坯(鋼錠)表面形成新的氧化層。

　　當鋼坯(鋼錠)處在加熱期的中期時，鋼坯(鋼錠)溫度約為800～950℃，鋼坯(鋼錠)表面的氧化層全部形成。此時，鋼坯(鋼錠)表面繼續脫碳，隨著脫碳的進行，在鋼坯(鋼錠)表面氧化層和鋼坯(鋼錠)基體的狹小空間處形成高濃度CO氣氛(CO含量60～90％)，該層高濃度的CO氣氛可阻止鋼坯(鋼錠)的脫碳。

　　加熱(均熱)爐內的加熱期的技術控制關鍵是一是鋼坯(鋼錠)處在加熱期時，鋼坯(鋼錠)的加熱速度應快，控制加熱速度快的方法為提高加熱期的最高加熱溫度，加熱(均熱)爐在加熱期的最高加熱溫度可高于保溫期50～150℃；二是要求空氣過剩系數大于通常加熱(均熱)爐內的控制水平，本發明的方法要求空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間，而通常的空氣過剩系數控制范圍在0.9～1.2之間。

　　③當鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內的加熱期后期和保溫(均熱)期時，該期的鋼坯(鋼錠)溫度均為高溫區，溫度約為1150～1250℃，此時，爐溫控制在1200～1250℃，空氣過剩系數控制在1.0～1.4之間。

　　當鋼坯(鋼錠)處在加熱(均熱)爐內的加熱期后期和保溫(均熱)期時，應盡可能的不破壞鋼坯(鋼錠)表面的氧化層，直到當鋼坯(鋼錠)出爐為止。

　　采用本發明的方法防止高碳鋼鋼坯(鋼錠)脫碳的關鍵是在加熱期，只要加熱期采用了強氧化性氣氛和快速加熱的方法，即可防止鋼坯(鋼錠)表面的脫碳。預熱期、保溫(均熱)期根據具體情況，也可采用氧化性氣氛和快速加熱的方法。

　　實施例在生產T11A(碳范圍1.05～1.14％)φ6.5mm盤條時采用附

　　圖1的工藝流程。

　　在圖1所示的工藝步驟中，步進式加熱爐加熱110mm×110mmT11A碳工鋼鋼坯，采用了本發明的方法。為了防止T11A碳工鋼表面的脫碳，步進式加熱爐的加熱工藝見下表

　　針對上表具體描述如下①步進式加熱爐加熱110mm×110mm鋼坯時，在整個加熱過程的預熱、加熱期和保溫期三個階段，均采用本發明方法的強氧化性氧氣氛加熱，強氧化性氣氛的空氣過剩系數(空氣與煤氣的比值)控制在1.2～1.4之間。

　　②當110mm×110mm鋼坯處在步進式加熱爐的預熱期時，鋼坯的溫度約為700℃以下，預熱段最高爐溫控制在1050～1100℃之間，爐內空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。此時，鋼坯表面的原始氧化層首先破裂，并有小部分脫落。

　　③當110mm×110mm鋼坯處在步進式加熱爐加熱期時，鋼坯的溫度約為700～1250℃，最高爐溫控制在1200～1250℃之間，爐內空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。

　　④當110mm×110mm鋼坯處在步進式加熱爐保溫期時，鋼坯的溫度約為1150～1180℃，最高爐溫控制在1150～1200℃之間，爐內空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。

　　總的加熱時間為50～70min。

　　經過上述加熱工藝加熱后的鋼坯，軋制成φ6.5mm盤條后，檢驗T11A鋼的脫碳層在0.037～0.097mm之間，平均為0.061mm。

　　權利要求

　　1.一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，鋼坯或鋼錠在加熱爐或均熱爐內加熱，加熱過程包括預熱期、加熱期和保溫期，其特征在于在加熱期中采用強氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠，空氣過剩系數控制在1.2～1.4之間。

　　2.根據權利要求1所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述加熱期鋼坯或鋼錠溫度為700～1250℃，爐內溫度控制在1000～1350℃之間。

　　3.根據權利要求1或2所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述加熱期爐內溫度高于保溫期爐內溫度50～150℃。

　　4.根據權利要求1所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述預熱期鋼坯或鋼錠的溫度為室溫至700℃，爐內空氣過剩系數控制在1.0～1.4之間。

　　5.根據權利要求1或4所述的防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，其特征在于所述加熱期后期和保溫期鋼坯或鋼錠溫度為1150～1250℃，爐內溫度控制在1200～1250℃之間，空氣過剩系數控制在1.0～1.4之間。

　　全文摘要

　　本發明公開了一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法。該加熱方法是在高碳鋼加熱期或在預熱期、加熱期、保溫期整個加熱過程中，采用強氧化性氣氛加熱鋼坯或鋼錠。強氧化性氣氛用空氣過剩系數控制，空氣過剩系數(空氣與燃料，如煤氣、重油等的比值)為1.2～1.4。本發明的方法可使鋼坯或鋼錠表面的脫碳層深度控制在較淺的范圍內，而且加熱時間短、節約能源。

　　文檔編號C21D9/70GK1438334SQ0311741

　　公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月7日 優先權日2003年3月7日

　　發明者劉明, 姚永國, 陳小龍, 馮妍, 賈濟海, 羅開金 申請人:攀枝花鋼鐵有限責任公司鋼鐵研究院