CN102994717A - 一种高速线材在线韧化处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，在高速线材轧机的吐丝机后的辊道上布置水浴槽；采用水冷却方式对高速线材进行在线韧化处理；水浴槽中水温控制在80℃-100℃；线材入水温度为880±80℃，线材出水温度为450±100℃，水浴槽内的辊道速度设置在0.1-1m/s范围内；吐丝后的线材在水浴槽中进行韧化处理，完成从奥氏体组织到索氏体组织的相变过程。该方法采用水浴的方式冷却，通过改变水浴处理过程的参数，可提高线材的索氏体化率，索氏体化率可达到95％以上，缩小线材的同圈性能差，线材的同圈性能差可低于20Mpa，提高线材的塑性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速线材的处理方法，特别涉及一种直接用于高速线材轧机后的在线韧化处理的方法。
背景技术
现有技术中，绝大多数线材生产企业为线材产品进行在线冷却处理时都是采用风冷方式结合铅浴淬火处理的方式，这种方式存在的弊端易导致产品拉拔性能偏低、强度韧性较差，严重影响拉拔后产品性能的稳定。同时，客户进行再加工做铅浴淬火处理时会污染周边环境。
名称为“线材单层水域处理装置”(申请号：CN85200536)的实用新型专利提供了一种用于线材热水浴处理装置，对线材进行轧后直接热处理。终轧后的线材穿过热水管，将线温降至800±10℃，卷取后的线圈自动坠落在承圈杆上，拨圈器连续拨动线圈均匀地单层排成一串，由承放装置将它们浸入溶有0.5％肥皂或者复合防脆剂的沸水槽中冷却至500℃-550℃，再由提放装置将线卷提出水面进行空气冷却。但是，这种冷却方式不适合于高速线材轧机的连续化生产。主要缺点是：因为线圈在浸入沸水槽前要均匀地单层排成一串，所以要求线材的终轧速度较低，一般要低于10m/s。而目前的高速线材轧机速度基本都在70m/s以上，这种方法是无法满足现代高速线材轧制生产需求；该技术将线材浸入于带有介质的沸水浴中冷却，带来一定的污染；对线材的轧后冷却方式比较单一，不能非常有效的控制线材的组织与性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速线材在线韧化处理的方法，该方法采用水浴的方式冷却，通过改变水浴处理过程的参数，可提高线材的索氏体化率，索氏体化率可达到95％以上，缩小线材的同圈性能差，线材的同圈性能差可低于20Mpa，提高线材的塑性。采用本发明生产出的高速线材，由于索氏体化率高，在深加工拉拔过程中易拉拔，制品用户可以全部或部分取消深加工过程中对线材的“铅浴淬火”热处理工序，减少用户的深加工成本和对环境的污染。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高速线材在线韧化处理的方法，在高速线材轧机的吐丝机后的辊道上布置水浴槽；采用水冷却方式对高速线材进行在线韧化处理；水浴槽中水温控制在80℃-100℃；线材入水温度为880±80℃，线材出水温度为450±100℃，水浴槽内的辊道速度设置在0.1-1m/s范围内；吐丝后的线材在水浴槽中进行韧化处理，完成从奥氏体组织到索氏体组织的相变过程。
所述高速线材的冷却速度在7-25℃/s范围内；水浴槽中的水位控制在60-90％。
水浴槽的入口端布置在从吐丝机出口到吐丝后的线材相变开始位置之前的一段区域内。
该方法采用无任何污染有害介质的净环水对线材进行在线韧化处理。
该方法还可采用环保辅助介质高压蒸汽或高压风进行辅助冷却，高压蒸汽或高压风可分别或共同与水组成混合介质。
所述的高压蒸汽入水前的温度可达到190±30℃，通入蒸汽于水中的压力给定在3-6Mpa范围内。
所述的高压风入水前的温度为40-50℃，高压风的压力给定在3-6Mpa范围内。
该方法适用于中高碳钢以及需要进行索氏体化处理、提高强度韧性的钢种，用于高速线材轧后处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)与其它水浴冷却相比，本技术采用净环水生产，避免了添加的介质对水质及环境的污染；
2)与现有的斯太尔摩风冷控制冷却方式相比，在吐丝机出口处以一段热水浴冷却代替风冷，冷却速度相对单独的风冷方式提高了3-8℃/s，实现了吐丝后的快速冷却，可有效控制高速线材的组织与性能；
3)采用这种冷却方法生产出来的线材索氏体化率含量高，在深加工过程中易拉拔，制品用户可以全部或部分取消深加工过程中对线材的“铅浴淬火”热处理工序，减少用户的深加工成本，避免了对环境的污染，同时还保障了深加工区域职工的身体健康。
附图说明
图1高速线材在线韧化处理工艺布置示意图；
图2高速线材经过在线韧化处理过程的冷却曲线
A-薄膜状阶段，B-包核阶段，C-对流阶段
具体实施方式
一种高速线材在线韧化处理的方法，在高速线材轧机的吐丝机后的辊道上布置水浴槽，采用在线韧化处理技术。
高速线材在水浴中的冷却原理：
高速线材吐丝后随辊道进入到水浴中，在入水与出水的过程中可发生3个不同的冷却阶段(如图2)。A阶段为薄膜状阶段。当线材进入水中时，由于线材温度与水浴温度相差较大，线材入水瞬间快速冷却，循环水达到一定温度。在很短的时间内，线材表面逐渐被气膜包裹，这使线材与水介质隔离，冷却速率逐渐降低；B阶段为包核阶段。当线材温降至一定值时，线材的冷却状态从薄膜状阶段转为包核阶段，这时线材表面包裹着大量的气泡，降低了线材的冷却速率。C阶段为对流阶段。线材临近出水前，表面的气泡逐渐爆破减少，使线材表面与水介质接触，线材的冷却速率相对前一阶段加快，热交换方式为自然对流。
一种高速线材在线韧化处理的方法，在高速线材轧机的吐丝机后的辊道上布置水浴槽；采用水冷却方式对高速线材进行在线韧化处理；水浴槽中水温控制在80℃-100℃；线材入水温度为880±80℃，线材出水温度为450±100℃，水浴槽内的辊道速度设置在0.1-1m/s范围内；冷却速度在7-25℃/s范围内；水浴槽中的水位控制在60-90％。吐丝后的线材在水浴中进行韧化处理，完成从奥氏体组织到索氏体组织的相变过程。
水浴槽的入口端布置在从吐丝机出口到吐丝后的线材相变开始位置之前的一段区域内。
采用无任何污染有害介质的净环水对线材进行在线韧化处理。我们常用的介质为净环水。环保辅助介质为高压蒸汽、高压风，两者分别或共同与水组成混合介质。
线材进入水中后，遇到高温的线材热水中的气泡会粘附在线材的表面，气泡会将线材与水介质隔离，降低线材的冷却速率。
在必要情况下，我们在水中通入环保的辅助介质——高压蒸汽，可以使包核阶段的线材表面气泡迅速破裂，缩短B阶段的时间，提高线材包核阶段的冷却速率。高压蒸汽入水前的温度可达到190±30℃，通入蒸汽于水中的压力给定在3-6Mpa范围内。
若在冬季，水浴周边的环境温度降低，为了弥补高压蒸汽对线材表面气泡去除力不足的缺陷，我们还会在水中通入环保辅助介质——高压风，加速线材表面气泡的破裂，缩短B阶段的时间，提高线材包核阶段的冷却速率。受设备正常作用，高压风入水前的温度会高于常温，高压风的压力给定在3-6Mpa范围内。
经过在线韧化处理后的线材，经过运输辊道运输，在空气中冷却到室温，此时线材的索氏体化率可达95％以上，线材的同圈性能差缩小(一般低于20MPa)、线材的塑性得到提高。
该方法适用于中高碳钢以及需要进行索氏体化处理、提高强度韧性的钢种，用于高速线材轧后处理。
Claims (8)
1.一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，在高速线材轧机的吐丝机后的辊道上布置水浴槽；采用水冷却方式对高速线材进行在线韧化处理；水浴槽中水温控制在80℃-100℃；线材入水温度为880±80℃，线材出水温度为450±100℃，水浴槽内的辊道速度设置在0.1-1m/s范围内；吐丝后的线材在水浴槽中进行韧化处理，完成从奥氏体组织到索氏体组织的相变过程。
2.根据权利要求1所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，所述高速线材的冷却速度在7-25℃/s范围内；水浴槽中的水位控制在60-90％。
3.根据权利要求1所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，水浴槽的入口端布置在从吐丝机出口到吐丝后的线材相变开始位置之前的一段区域内。
4.根据权利要求1所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，该方法采用无任何污染有害介质的净环水对线材进行在线韧化处理。
5.根据权利要求1所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，该方法还可采用环保辅助介质高压蒸汽或高压风进行辅助冷却，高压蒸汽或高压风可分别或共同与水组成混合介质。
6.根据权利要求5所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，所述的高压蒸汽入水前的温度可达到190±30℃，通入蒸汽于水中的压力给定在3-6Mpa范围内。
7.根据权利要求5所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，所述的高压风入水前的温度为40-50℃，高压风的压力给定在3-6Mpa范围内。
8.根据权利要求1所述的一种高速线材在线韧化处理的方法，其特征在于，该方法适用于中高碳钢以及需要进行索氏体化处理、提高强度韧性的钢种，用于高速线材轧后处理。
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