1終軋溫度及速度的影響
鐵的氧化過(guò)程是Fe——FeO——Fe3O4——Fe2O3,隨著溫度升高,氧化速度也逐漸增大。在600-800度的溫度范圍內(nèi),生成的氧化鐵皮能夠很好地阻礙鐵及氧原子的擴(kuò)散,因此氧化速度反而不再繼續(xù)增大。當(dāng)溫度超過(guò)800度時(shí),氧化鐵皮阻礙擴(kuò)散的能力將大降低,因此氧化速度又迅速增大。由于溫度的長(zhǎng)高,氧化速度加快,因此在單位時(shí)間內(nèi),軸承鋼表面氧化鐵皮的厚度隨著氧化溫度的長(zhǎng)高而增厚。同樣,高的軋制速度可以減少軸承鋼在高溫中與空氣接觸的時(shí)間,從而也就減小了氧化鐵皮的厚度。因此,為了減小氧化鐵皮的厚度,熱軋軸承鋼應(yīng)在盡可能低的溫度和盡可能高的軋制速度下進(jìn)行軋制。
從氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)上看,終軋溫度在700-900度之間時(shí),所形成的氧化鐵皮含80%-90%的FeO、10%-20%的Fe4O4。在溫度大于900度,氧化或氧化性氣體較多時(shí),鐵將迅速被氧化,F(xiàn)e2O3可以在高溫下快速形成,這時(shí)氧化鐵皮除Fe3O4外,將不出現(xiàn)FeO,并開(kāi)始在鐵皮表面形成Fe3O4組成,表面覆蓋著一層很薄的Fe2O3。
提高軋制速度可以減少氧化鐵皮的厚度,然而,過(guò)高的軋制速度將使卷取溫度迅速提高,并造成氧化鐵皮中的富氏體轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4,給以后清除軸承鋼表面上的氧化鐵皮(酸洗)工作帶來(lái)困難。因此,準(zhǔn)確地控制軋制速度乃是有利酸洗的重要因素。
研究結(jié)果表明,獲得符合最佳酸洗時(shí)間的氧化鐵皮,終軋溫度應(yīng)該是850度。
2冷卻速度的影響
我們知道,一般熱軋軸承鋼表面氧化鐵皮有3層,靠近基鐵的內(nèi)層為富氏體,中間為Fe3O4,外層為Fe2O3。其中有利于酸洗的富氏體在575度以上是穩(wěn)定的,在570度以下時(shí)富氏體中FeO不穩(wěn)定,并且按照4FeO=====Fe3O4+Fe。當(dāng)溫度進(jìn)一步降低到300度以下時(shí),這種轉(zhuǎn)變將趨近于零。
如果氧化鐵皮層在570-300度之間急速冷卻的話,那么,富氏體層將來(lái)不及分解并在更低的溫度下被固定下來(lái),從而得到有利于酸洗富氏體結(jié)構(gòu)。
緩冷時(shí),鐵皮中的富氏體層隨著冷卻速度變慢而逐漸減少,因此,軸承鋼在冷卻區(qū)域冷卻速度較慢時(shí),鐵皮中富氏體層只有少量存在或完全沒(méi)有。
一般是在輸出輥道上噴射高壓水加快軸承鋼的冷卻速度。在噴水的情況下,氧化鐵皮的厚度增加得很快。因?yàn)檠趸F皮在水中要比在空氣中形成得快,因此,在水蒸汽氣氛中停留的時(shí)間愈長(zhǎng),形成的氧化鐵皮就愈多,而FeO的含量卻減少,所以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)噴水段中的冷卻速度和盡可能地減少在水中停留時(shí)間是非常必要的。
3卷取溫度的影響
軸承鋼的卷取溫度在600-700度時(shí),對(duì)鐵皮層厚度的增 加沒(méi)有太明顯的影響。然而,卷取溫度越高,在軸承鋼的邊緣頭和頭尾會(huì)生成Fe2O3,這些都是我們所不希望的。
進(jìn)一步降低卷取溫度對(duì)氧化鐵此的厚度沒(méi)有什么影響,但軸承鋼邊緣和尾部出現(xiàn)Fe2O3的危險(xiǎn)性減小了,同時(shí),富氏體向Fe3O4轉(zhuǎn)化的程度也減小了。當(dāng)卷取溫度從700度降低到600度時(shí),酸洗時(shí)間可縮短10%-15%。為了控制富氏體的轉(zhuǎn)化,軸承鋼應(yīng)該在相當(dāng)?shù)偷臏囟认拢?00-550度下卷取,但這樣將導(dǎo)致卷取前軸承鋼水冷時(shí)間增加,從而引起氧化鐵皮厚度不均勻性的增加,F(xiàn)e3O4將增多,富氏體減少,因此,必須給軋機(jī)找出最佳軸承鋼卷取溫度,以減少軸承鋼在冷卻后富氏體的轉(zhuǎn)化,防止鐵皮厚度明顯增加。實(shí)驗(yàn)表明,在550-590度卷取時(shí),軸承鋼上的氧化鐵皮層最薄,其中富氏體層較厚,富氏體分解最少,因而酸洗 時(shí)間能夠減少。
4其他因素的影響
為了避免富氏體的轉(zhuǎn)化,必須使板卷的冷卻速度加快,特別是在350-500度范圍內(nèi)的冷卻速度要達(dá)到相當(dāng)高的程度。近年來(lái)所有新建的熱軋機(jī)生產(chǎn)的鋼卷重都大大地增加了,隨之帶來(lái)了板卷冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)。例如,卷重由4-6t增加到20-25t,冷卻時(shí)間則由1.5-2t晝夜延長(zhǎng)到3.5-5晝夜。這樣富氏體將完全轉(zhuǎn)化,給酸洗工作帶來(lái)困難。為了改進(jìn)鐵皮結(jié)構(gòu),目前有些國(guó)家把板卷放入盛水的容器中,使板卷的溫度降到小于350度。事實(shí)證明,這樣對(duì)提高酸洗速度是有利的。這種方法的唯一不足之處是,鋼卷內(nèi)、外圍驟然冷卻,而中部冷卻較慢 ,會(huì)引起鐵皮結(jié)構(gòu)不太均勻。
在酸洗試驗(yàn)中,很值得注意的是軋輥粗糙度的影響。在使用粗糙的受到損壞的軋輥時(shí),往往在軸承鋼邊緣上會(huì)造成酸洗時(shí)間延長(zhǎng)50%左右。
綜上所述,用較大的軋制速度、光滑的軋輥、低的終軋溫度和卷取溫度以及較高的冷卻速度,均可對(duì)熱軋軸承鋼的酸洗產(chǎn)生有利的影響。