棒材脱碳层深度超标问题的研究与解决方案

棒材脱碳层深度超标问题的研究与解决方案钻孔攻牙机

【摘要】本文从脱碳层超标的危害、钢坯脱碳基本机理、脱碳实验总结等一系列方面进行工艺改进探讨及优化。并提出相应解决脱碳的预防措施。

【关键词】脱碳;棒材;加热;风煤比;加热时间;加热温度;炉膛压力;炉内气氛;SMnB3H-1

1 前言

脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳分为半脱碳和全脱碳。钢材脱碳超标被普遍认为是一种质量缺陷，尤其对高碳Cr轴承钢、弹簧钢、高碳工具钢来说要求更严。

2 钢坯产生脱碳机理

脱碳是扩散作用的结果，脱碳时一方面是氧向钢内扩散;另一方面钢中的碳向外扩散。

2.1 化学成分对钢脱碳影响

钢中含碳量愈高脱碳倾向愈大;W、Al、Si、Co等元素都使钢脱碳倾向增加;而Cr、Mn等元素能阻止钢脱碳。

2.2 加热温度的影响

随着加热温度的提高，脱碳层的深度不断增加。一般低于1000?时，钢表面的氧化铁皮阻碍碳的扩散，脱碳比氧化慢，但随着温度升高，一方面氧化铁皮形成速度增加;另一方面氧化铁皮下碳的扩散速度也加快，此时氧化铁皮失去保护能力，达到某一温度后脱碳反而比氧化快。

2.3 加热时间的影响

一般认为可见的脱碳深度与加热时间有关，加热时间越长脱碳层越深，脱碳层深度与加热时间的平方成正比。(能否加个公式在里面)

3 实验方法及结果

兴澄公司生产的SMnB3H-1对钢材脱碳要求极为严格，要求全脱碳层在0.5%D，按照现有生产工艺来执行很难达到标准要求，整体脱碳合格率在25%左右。通过实践经验，拟通过改变生产风煤比、加热温度、加热时间来降低脱碳层深度。三个方案各取10个样进行对比，结果如下:

3.1 风煤比实验

使用燃料高炉煤气(成分略)，空气过剩系数a=1.1。根据理论计算风煤比控制在0.69，现实生产中风煤比控制在0.55-0.65。

3.2 加热时间实验

加热时间是影响脱碳的另一重要指标，实践证明在1000?以下基本不产生脱碳，本次实验只要验证在均热情况下的时间影响。按照预热段风煤比在0.70-

0.75，加热段风煤比在0.55-0.60，均热段风煤比在0.50的基础上采用不同加热时间进行如下实验。

3.3 加热温度实验

加热温度是影响脱碳的另一重要指标，按照预热段风煤比在0.70-0.75，加热段风煤比在0.55-0.60，均热段风煤比在0.50的基础上加热时间控制在210min进行如下实验。

4 改进措施与对策

由上述实验及其他性能指标制定如下措施:

4.1 分段控制风煤比

加大预热段风煤比，采用“大风量，弱氧化性氛围”，降低均热段、加热段风煤比，采用“小风量，弱还原性氛围”。

4.2 合理的加热温度

确保开轧温度及均热温度足以满足其他加热性能的条件下降低均热温度。

4.3 合理的加热时间

确保钢坯加热均匀性及均热温度足以满足其他加热性能的条件下降低加热时间。

4.4 控制炉膛压力

控制炉膛处于微正压，防止产生负压而使加热炉向炉膛内吸气，通过调节引风机频率及隔断调节阀的的开度来控制炉膛压力在2-10pa的微正压范围。

4.5 控制后续设备生产的正常运行

由于兴澄一分厂是一条生产线，后区设备生产会对加热时间产生较大影响，在遇到实际影响生产时要及时通知加热炉操作工，及时按照降温制度降温处理。5 结论

虽然在实际生产中脱碳和氧化是不可避免的，由上述实验可以证明，加大原有风煤比，在预热段处加大至0.70-0.75，降低均热段风煤比至0.50。目的使得预热段形成氧化性氛围，产生较厚氧化铁皮，可以起到一定阻碍加热段、均热段氧化性气氛进入和钢坯接触，起到较好保护作用，在均热段、加热段降低原有风煤比形成弱还原性气氛，可以更好的控制脱碳产生。因此通过控制风煤比、加热温度、加热时间、炉膛压力、炉内气氛等是完全可以控制脱碳的。