專利名稱：一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法。
背景技術(shù)：
脫碳的定義鋼絲在加熱時，鋼絲表層溶于奧氏的碳或滲碳體里的碳與氧結(jié)合，脫離鋼絲表面，即鋼絲表層的碳被燒掉，其化學(xué)反應(yīng)式如下2C+0 2 = 2 COtC +C02=2C0 C +H2O = C0+Hl々 C +H 2 = CH4 鋼絲脫碳層包括合脫碳層和部分脫碳層(過渡層)兩部分，部分脫碳層是指在全脫碳層之后到鋼含碳量正常的組織處。在脫碳不嚴重的情況下，有時僅看到部分脫碳層而沒有全脫碳層，關(guān)于脫碳深度可根椐鋼絲成分、組織及性能的變化，采用多種方法進行測定，實際生產(chǎn)最常用的以金相分析法測定鋼的脫碳層。目前切割鋼絲鍍銅絲脫碳產(chǎn)生原因(1)鋼材化學(xué)成份對脫碳影響鋼材的化學(xué)成分對脫碳有很大的影響，鋼中含碳量愈高，脫碳的風(fēng)險就愈大，W、AL、S1、Co等元素都使用鋼脫碳風(fēng)險增加；(2)加熱溫度的影響隨著加熱溫度的提高，脫碳層的深度不斷增加，一般低于1000°C時，鋼表面的氧化鐵皮阻礙碳的擴散， 脫碳比氧化慢，但隨著溫度升高，一方面氧化皮形成速度增加，另一方面氧化皮下碳的擴散速度加快，此時氧化皮失去保護能力達到某一溫度后脫碳反而比氧化快，保溫時間和加熱次數(shù)的增加，加熱時間越長，加熱次數(shù)愈多，脫碳層愈深，在加熱過程中，由于燃料成分、燃燒條件及溫度不同使用燃燒產(chǎn)物中含有不同的氣體，因而構(gòu)成不同的爐內(nèi)氣氛，有氧化性有還原性，他們對鋼絲的作用不同的，氧化性氣氛引起鋼的氧化與脫碳。其中脫碳能力最強的介質(zhì)是氏0 (汽)，其次是0)2與02，最后是H2而有些氣體則使鋼增碳，如CO與CH4。鋼絲脫碳對最終成品質(zhì)量及客戶的影響(1)對成品質(zhì)量的影響再次加工時脫碳鋼絲由于表面強度及硬度降低，會加快對模具的磨損，使得模耗大幅度上升，同時由于模具受傷后， 會使用表面銅層脫落，使鋼絲表面基體暴露，并在鋼絲表面產(chǎn)生很深的拉痕，同時鋼絲的橢圓度會嚴重超標；(2)客戶硅晶切片良率影響由于硅片表面對有著線痕及TTV要求，鋼絲表面劃傷會導(dǎo)致硅片產(chǎn)生刀痕，直接導(dǎo)致硅片報廢，鋼絲橢圓度不合格會導(dǎo)致硅片產(chǎn)生TTV 不合格及線痕。在電鍍熱處理之前，鋼絲進行拉拔時，采用硼砂作為鈉系潤滑粉吸附的載體，有利于保證鋼絲表面質(zhì)量，但同時會在鋼絲表面形成一層皂粉，皂粉主要成分為多余的硼砂、潤滑劑以及雜物等，在進入爐內(nèi)之前鋼絲需進入脫脂槽進行清洗，洗去鋼絲表面附著的部分皂粉，同時在鋼絲表面涂上一層均勻的硼砂含量，有利于鋼絲均勻吸熱。由于鋼絲規(guī)格小線速快，鋼絲在脫脂槽內(nèi)不能有效地去除鋼絲表面過多的皂粉，會導(dǎo)致鋼絲在進入爐`內(nèi)第一區(qū)加熱溫度過快，從而增加了脫碳的風(fēng)險。原方式是直接采用冷風(fēng)吹掃去除鋼絲表面的水份，鋼絲表面水份得不到完全干燥，水份會不斷地帶入爐內(nèi)，而脫碳能力最強的介質(zhì)是民0 (汽)，H2O (汽)會與碳直接發(fā)生化學(xué)反映產(chǎn)生CO與H2，又會導(dǎo)致第一區(qū)氣氛呈還原性，致使整個爐內(nèi)壓力變化，導(dǎo)致整個爐內(nèi)氣氛發(fā)生變化，更加增加了脫碳的風(fēng)險，具體反應(yīng)化學(xué)如下C (Y_Fe)+H20 = C0+H2, Fe3C+H20 = 3Fe+C0+ H2。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法，它利用國產(chǎn)明火爐設(shè)備制造自身體的特點和利用小規(guī)格鋼絲吸熱特點有效的防止了鋼絲脫碳。
本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法，它包括以下步驟步驟一，增加清潔球去除鋼絲表面過多的皂粉首先在放線處鋼絲增加了與鋼絲規(guī)格相同或相近的清潔球進行擦試鋼絲表面，使鋼絲表面皂粉含量得到下降，避免了加熱速度過快導(dǎo)致鋼絲表面產(chǎn)生脫碳；步驟二，小規(guī)格鋼絲進入明火爐之前必須使其充分干燥鋼絲在脫脂槽之前首先采用用冷風(fēng)吹掃去除鋼絲表面的水份，然后再通過雙吹掃干燥裝置對鋼絲進行第二次去除水作業(yè)后使得小規(guī)格鋼絲得到充分干燥步驟三，采用電鍍工藝和設(shè)定明火爐的爐內(nèi)氣氛，明火爐設(shè)計分為五個區(qū)第一區(qū)的溫度980°C，混合氣體壓力200— 400 mmH20,爐內(nèi)氣氛0-0. 1C0% ;第二區(qū)的溫度970°C，混合氣體壓力200— 400 mmH20，爐內(nèi)氣氛1_2. 0C0% ;第三區(qū)的溫度965°C，混合氣體壓力100—300 mmH20，爐內(nèi)氣氛 2-3. 0C0% ;第四區(qū)的溫度960°C，混合氣體壓力50—150 mmH20，爐內(nèi)氣氛2. 5-3. 5C0% ;第五區(qū)的溫度940°C，混合氣體壓力50—150 mmH20，爐內(nèi)氣氛2. 5-3. 5C0% ;在第一區(qū)鋼絲處于較強的氧化性氣氛，這樣在鋼絲表面形成一層致密的氧化皮，部分鋼絲的表面充分氧化后形成Fe304，另一部分鋼絲非充分氧化后氧化皮為FeO和Fe203，非充分氧化的鋼絲表面呈多孔狀態(tài)，這樣碳會氧化為CO C02氣體逸出；在第二區(qū)和第三區(qū)氧化性逐漸減弱，還原性加強，至第四區(qū)還原性又比第二三區(qū)有所加強，至第五區(qū)還原性達到最強，鋼絲處于保溫狀態(tài)，通過階梯性設(shè)計可以使爐中的氧氣從第五區(qū)向前面幾區(qū)移動，鋼絲在CO- C02混合氣體中，脫碳的反應(yīng)式C ( Y -Fe) +C02 ==± 2C0(I)Fe3C+C02 ^ 3Fe+2C0(2)該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，即產(chǎn)生脫碳和增碳的效果亦取決于C02/ CO比值，為此第三、四、五區(qū)還原性越來越強，即CO百分含量越來越高，可以式(I)和式(2)的反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，達到增碳的效果。
本發(fā)明具有以下有益效果采用了以上技術(shù)方案后，本發(fā)明不但可以使檢測脫碳風(fēng)險得到明顯下降，改進前每檢測100根出現(xiàn)一次脫碳，改進后每檢測1000根脫碳一次，且出現(xiàn)脫碳的鋼絲脫碳深度由O. 5μπι下降為O.1 ym;而且濕拉工序生產(chǎn)情況得到好轉(zhuǎn)， 不合格品得到大幅度下降，成品合格率由85%提升至93%，成材率由83. 5 %提高至93. 5% ； 同時經(jīng)過對小規(guī)格鋼絲脫碳程度進 行有效控制，使用情況得到了提高和穩(wěn)定，客戶良品率提升2%，特別是硅片線痕與T T V不合格比例明顯好轉(zhuǎn)。


圖1為本發(fā)明設(shè)定爐內(nèi)氣氛階梯性分布曲線圖。
具體實施方式
本發(fā)明一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法，它包括以下步驟步驟一，增加清潔球去除鋼絲表面過多的皂粉首先在放線處鋼絲增加了與鋼絲規(guī)格相同或相近的清潔球進行擦試鋼絲表面，使鋼絲表面皂粉含量得到下降，避免了加熱速度過快導(dǎo)致鋼絲表面產(chǎn)生脫碳；步驟二，小規(guī)格鋼絲進入明火爐之前必須使其充分干燥鋼絲在脫脂槽之前首先采用用冷風(fēng)吹掃去除鋼絲表面的水份，然后再通過雙吹掃干燥裝置對鋼絲進行第二次去除水作業(yè)后使得小規(guī)格鋼絲得到充分干燥步驟三，采用電鍍工藝和設(shè)定明火爐的爐內(nèi)氣氛， 明火爐設(shè)計分為五個區(qū)第一區(qū)的溫度980°C，混合氣體壓力200— 400 mmH20，爐內(nèi)氣氛 0-0. 1C0% ;第二區(qū)的溫度970°C，混合氣體壓力200— 400 mmH20，爐內(nèi)氣氛1-2. 0C0% ;第三區(qū)的溫度965°C，混合氣體壓力100—300 mmH20，爐內(nèi)氣氛2_3. 0C0% ;第四區(qū)的溫度960°C， 混合氣體壓力50—150 mmH20，爐內(nèi)氣氛2. 5-3. 5C0% ;第五區(qū)的溫度940°C，混合氣體壓力 50—150 mmH20，爐內(nèi)氣氛2. 5-3. 5C0% ;在第一區(qū)鋼絲處于較強的氧化性氣氛，這樣在鋼絲表面形成一層致密的氧化皮，部分鋼絲的表面充分氧化后形成Fe304，另一部分鋼絲非充分氧化后氧化皮為FeO和Fe203，非充分氧化的鋼絲表面呈多孔狀態(tài)，這樣碳會氧化為CO C02 氣體逸出；在第二區(qū)和第三區(qū)氧化性逐漸減弱，還原性加強，至第四區(qū)還原性又比第二三區(qū)有所加強，至第五區(qū)還原性達到最強，鋼絲處于保溫狀態(tài)，在圖1中，通過階梯性設(shè)計可以使爐中的氧氣從第五區(qū)向前面幾區(qū)移動，鋼絲在CO- C02混合氣體中，脫碳的反應(yīng)式C ( Y _Fe) +C02——2C0 (I)Fe3C+C02——3Fe+2C0(2)該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，即產(chǎn)生脫碳和增碳的效果亦取決于C02/ CO比值，為此第三、四、五區(qū)還原性越來越強，即CO百分含量越來越高，可以式(I)和式(2)的反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，達到增碳的效果。
權(quán)利要求
1.一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法，它包括以下步驟步驟一，增加清潔球去除鋼絲表面過多的皂粉首先在放線處鋼絲增加了與鋼絲規(guī)格相同或相近的清潔球進行擦試鋼絲表面，使鋼絲表面皂粉含量得到下降，避免了加熱速度過快導(dǎo)致鋼絲表面產(chǎn)生脫碳；步驟二，小規(guī)格鋼絲進入明火爐之前必須使其充分干燥鋼絲在脫脂槽之前首先采用用冷風(fēng)吹掃去除鋼絲表面的水份，然后再通過雙吹掃干燥裝置對鋼絲進行第二次去除水作業(yè)后使得小規(guī)格鋼絲得到充分干燥步驟三，采用電鍍工藝和設(shè)定明火爐的爐內(nèi)氣氛，明火爐設(shè)計分為五個區(qū)第一區(qū)的溫度980°C，混合氣體壓力200—400 mmH20,爐內(nèi)氣氛0-0. 1C0% ;第二區(qū)的溫度970°C，混合氣體壓力200—400 mmH20，爐內(nèi)氣氛1-2. 0C0% ;第三區(qū)的溫度965°C，混合氣體壓力100—300 mmH20，爐內(nèi)氣氛2_3. 0C0% ;第四區(qū)的溫度960°C，混合氣體壓力50—150 mmH20，爐內(nèi)氣氛 2. 5-3. 5C0% ;第五區(qū)的溫度940°C，混合氣體壓力50—150 mmH20，爐內(nèi)氣氛2. 5-3. 5C0% ;在第一區(qū)鋼絲處于較強的氧化性氣氛，這樣在鋼絲表面形成一層致密的氧化皮，部分鋼絲的表面充分氧化后形成Fe304，另一部分鋼絲非充分氧化后氧化皮為FeO和Fe203，非充分氧化的鋼絲表面呈多孔狀態(tài)，這樣碳會氧化為CO C02氣體逸出；在第二區(qū)和第三區(qū)氧化性逐漸減弱，還原性加強，至第四區(qū)還原性又比第二三區(qū)有所加強，至第五區(qū)還原性達到最強， 鋼絲處于保溫狀態(tài)，通過階梯性設(shè)計可以使爐中的氧氣從第五區(qū)向前面幾區(qū)移動，鋼絲在 CO— C02混合氣體中，脫碳的反應(yīng)式CCv _Fe) +C022C0Cl)Fe3C+C02 .........^ 3Fe+2C0(2)該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，即產(chǎn)生脫碳和增碳的效果亦取決于C02/ CO比值，為此第三、四、五區(qū)還原性越來越強，即CO百分含量越來越高，可以式(I)和式(2)的反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，達到增碳的效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種細規(guī)格熱處理鋼絲脫碳的控制方法，它包括以下步驟步驟一，增加清潔球去除鋼絲表面過多的皂粉；步驟二，小規(guī)格鋼絲進入明火爐之前必須使其充分干燥步驟三，采用電鍍工藝和設(shè)定明火爐的爐內(nèi)氣氛，最終達到增碳的效果。
文檔編號C21D3/04GK103060539SQ20121058384
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉錦蘭, 王 華, 黃杰, 范來存, 柳勇 申請人:江蘇興達鋼簾線股份有限公司