[发明专利]一种降低高碳弹簧带钢脱碳层厚度的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于带钢生产技术领域，尤其涉及一种降低高碳弹簧带钢脱碳层厚度的生产方法。

背景技术

弹簧钢的表面脱碳是影响最终弹簧产品疲劳寿命的重要因素, 一旦表面产生全脱碳层或较厚的部分脱碳层，在后道淬火工序中，表面脱碳所形成的贫碳组织达不到所要求的硬度和强度，在交变应力作用下易萌生表面裂纹, 引起弹簧早期失效。另外表层不同部位淬火时膨胀系数不同，产生应力，致使全脱碳层与部分脱碳层之间过渡区产生微裂纹，这些可见的或不可见的裂纹在应力作用下迅速发展，引起弹簧的失效断裂。因此降低脱碳层厚度对提高弹簧钢产品质量至关重要。

脱碳包括碳原子从钢材内部向表面扩散及其在钢材表面与炉气中的氧化性气体发生反应两个过程。从碳的扩散角度来看，脱碳层厚度主要取决于钢中含碳量与炉气碳势的差异，当炉气的碳势低于钢中含碳量时，钢表面碳原子与炉气发生反应，生成的含碳气体离开钢表面，使钢表层碳含量降低，表面和内部形成碳的浓度梯度，成为碳扩散的驱动力，在表面形成脱碳层。所以对于高碳弹簧钢而言，脱碳倾向性较大，故控制脱碳层厚度是其生产的关键要素。

降低钢坯脱碳层厚度一直是冶金工作者需要解决的重要课题。有的冶金工作者在钢坯表面涂保护涂层防止钢坯脱碳。例如，《轧钢》1996年第四期“高碳钢放脱碳保护涂层研究”一文报道，在表面涂保护层可使脱碳合格率提高20%。另外专利CN1127789、CN1510089和CN102312065A也公开了一种防止钢铁材料加热脱碳的涂料，可有效地降低脱碳层厚度。但是这种涂保护层的方法不适应于钢铁工业大规模生产，并且生产成本和人工劳动强度过高。

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，在“降低钢轨脱碳层深度的研究”、“降低帘线钢脱碳层厚度的技术研究”等文章，以及专利CN102212673A中均介绍了通过调节加热炉气氛、加热时间和加热温度方法来降低脱碳层厚度的方法，但由于钢轨和线材的生产工艺与板坯不同，故无法应用于连铸板坯的生产。

而专利CN1438334A公开了一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法。该加热方法是在整个加热过程中采用强氧化气氛加热钢坯或钢锭，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。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，易在钢板轧制过程中形成表面缺陷。

专利CN101195853A公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法。该方法在加热过程中采用微正压、弱氧化气氛加热钢坯，缩短了加热时间，减少了钢坯在高温区域的停留时间，钢坯在炉时间控制在65~95分钟。这种方法生产的钢坯加热速度过快，在炉时间过短，但钢坯无法烧均、烧透，轧制过程不稳定，极易出现卡钢事故，同时这种加热工艺与其它钢种差异较大，严重影响生产节奏，大大提高了生产成本，不适宜大生产应用，另外实施例中得到钢板（规格为3.3mm）的脱碳层厚度分别为0.033和0.05mm，仍超过美国弹簧钢标准ASTM A232-90（不得有全脱碳层，钢板厚度d≤4.88mm时，部分脱碳层深度≤0.025mm，d＞4.88mm时，部分脱碳层深度≤0.038mm）要求的脱碳层厚度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的不足，提供一种适宜大生产、其脱碳层厚度可达到美国弹簧钢标准ASTM A232-90的高碳弹簧带钢的生产方法。

本发明降低高碳弹簧带钢脱碳层厚度生产方法的工艺流程包括：铁水预处理→转炉冶炼→LF或RH精炼→钙处理→板坯连铸→热装→加热 →轧制→层流冷却→卷取→检验→入库→堆垛缓冷。

本发明生产方法的特点是：

1）热装

连铸坯采用热装入炉方式，钢坯入炉温度在500~600℃。

2）加热

自开始预热至出炉的加热时间控制在200~220分钟，

各阶段的温度和时间控制为：

预热段炉温控制在950~1100℃，

一加热段炉温控制在1150~1250℃，加热时间控制在45~65分钟，

二加热段炉温控制在1280~1330℃，加热时间控制在35~50分钟，

均热段炉温控制在1240~1270℃，均热时间控制在35~40分钟；

炉内的还原气氛为煤气与空气的混合气体，其中一加热段至均热段的空气过剩系数为：一加热段的空气过剩系数为0.85~0.95，二加热段的空气过剩系数为0.8~0.9，均热段的空气过剩系数为0.7~0.8。