CN103215430A - 钢丝等温热处理的新技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种以水或水的溶液作为冷却介质，对钢丝进行等温热处理的新技术，可用于钢丝拉拔生产，提高钢丝的塑性，以便进一步拉拔变形。该技术是将钢丝的等温热处理分解为三个过程，分别在不同的装置中完成。1.将已加热到900℃左右奥氏体化的钢丝浸入水或水的溶液中快速的可控的冷却为过冷奥氏体。2.过冷奥氏体的钢丝进入均温室，在均温室内保持过冷奥氏体的温度恒定，并得到表面和心部的温度均匀。3.最后，钢丝在保温室中完成由过冷奥氏体向索氏体的等温转变。以上三个过程的温度都是自动控制的。冷却介质是水或水的碱、盐或聚合物的溶液。本发明使用的冷却介质对环境无污染，耗能低，投资少，比传统的铅浴具有更强的可控的冷却能力，适用于不同直径，不同成份，不同走速的钢丝热处理，也可用于钢带的热处理。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝生产过程中的热处理方法和装置。
背景技术
钢丝生产过程中需要进行多次等温热处理索氏体化，传统的方法:首先将钢丝加热到900℃左右奥氏体化，然后在等温介质如铅或盐的熔液中冷却并等温，转变为索氏体，铅（盐）浴的温度和钢丝的等温转变温度相同，约550℃左右。
铅浴或盐浴从固体熔化为熔液，必须加热耗能，铅（盐）浴的蒸气对环境严重污染，而且其冷却速度小，不能对较大直径的钢丝进行快速冷却，达到等温转变，铅的价格贵，铅浴需要数十吨的铅，其投资大，成本高。
为了消除铅浴对环境污染的致命缺点，国内外都在开发替代铅浴冷却的技术：如热水冷却（美国专利us6228188B1）、流态化冷却、聚合物溶液冷却等，上述各种方法，在于使介质的冷却能力模拟铅的冷却能力，而上述介质的使用温度远低于钢丝等温转变的温度，无法达到铅浴将冷却、均温、等温等作用聚于一身的特点。所以没有得到普遍的推广。国内外绝大多数企业，在生产中仍然采用铅浴作为等温热处理的介质，但不得不以承受污染环境作为代价。
基于人类对生态环境保护的期望，以及钢丝生产中高质量等温热处理的需要，迫切需要一种能完全代替并超越铅浴处理的新技术。
发明内容
本发明提供了一种新的技术，将钢丝等温热处理分解为三个过程，快速冷却、均温和等温。分别在不同的装置中完成。
1. 快速冷却获得过冷奥氏体：
已加热奥氏体化（900℃左右）的钢丝浸入盛有水或水的碱或盐或聚合物溶液为介质的淬火冷却槽中，快速冷却550℃左右（索氏体转变区）形成过冷奥氏体，随即停止冷却，钢丝离开淬火冷却液。
为了实现上述可控的冷却，本发明的特征：在盛有冷却介质的淬火冷却槽中设有转向轮，900℃左右的钢丝浸入冷却槽中冷却，经槽中转向轮后反向走出冷却介质的液面，冷却停止，此时钢丝的冷却温度为550℃左右，见附图1。
所述的转向轮2安装在气缸3的活塞杆8的端部，并浸入所述的淬火冷却槽1的冷却液中，气缸3带动活塞8上下升降，就改变了转向轮2在冷却液中的位置，从而调控了钢丝W在冷却液中的浸入长度L1,当钢丝W的速度为V时，则钢丝W在冷却液中的冷却时间t= ，自动调控气缸3的活塞杆8的行程，改变L1的数值，就能精确地控制钢丝W在冷却液的冷却时间t，从而精确地控制钢丝W的过冷奥氏体温度。
2. 均温过程：
从冷却槽1的液面q走出的钢丝W，其心部温度高于表面温度，存在温度梯度。钢丝W随即进入均温室5，该均温室5中设有水雾喷射冷却器，水雾由压缩空气和水混合，在水雾作用下，钢丝W保持恒定的过冷奥氏体温度，并达到心部和表面的温度均匀一致。所述均温室设有水雾冷却器，包括供水管道及压缩空气管道，分别通入冷却水与压缩空气，该水雾冷却室的前端设有一套管，该套管伸入到雾化混合室，将水舱与钢丝隔离，该套管与水舱之间设有喷水口，喷水口沿周向分布，该套管通过螺纹移动调节其伸入雾化室的长度，该气舱的后端侧面设有喷气口，该喷气口沿周向分布，其与钢丝轴线形成一入射角。
本发明均温室中5的水雾冷却器采用专利号ZL200810104606.4的结构。专利ZL200810104606.4所公开的所有内容，均为本发明持有者所拥有公开的内容。
3. 等温过程：
从均温室与走出过冷奥氏体的钢丝W进入保温室6，所述保温室6的温度设定为过冷奥氏体向索氏体转变的温度，钢丝W在所述的保温室6内完成过冷奥氏体向索氏体的等温转变。
所述的保温室6的壁部为保温层，设有电加热器及测温自动控温系统。
附图说明
图1：为本发明钢丝等温热处理的新技术装置示意图
图2：为本发明钢丝等温热处理过程中的冷却曲线图
其中附图1标志：
1、冷却液槽 2、转向轮
3、气缸 4、红外测温仪
5、均温室 6、保温室
7、转向轮 8、活塞杆
9、转向轮 10、红外测温仪
q、液面 L1、钢丝浸入冷却液的长度之半 L2、等温室长度
W、钢丝 F、加热炉
M、电动阀门
附图2中标志：
I----快速冷却段
II---均温段
III—等温段
具体实施方式：
参阅图1：为本发明的流程及其装置示意图
1. 已经加热到900℃左右奥氏体化的钢丝W经转向轮7进入淬火冷却槽1的冷却液中,经所述冷却槽1中浸入冷却液中的转向轮2，钢丝W反向，向上穿出液面q，进入均温室5，经转向轮9后进入保温室6，最后由收线机收线。
2. 钢丝W进入冷却槽1中的冷却液面q到穿出液面q的过程，为钢丝W在冷却液中浸入长度2L1，就是钢丝W的冷却行程，钢丝W的走速为V，则在冷却槽1中的冷却液的冷却时间t=
。浸在冷却槽1的冷却液中的转向轮2固定在气缸3的活塞杆8上，上下移动该活塞杆8，就调节了钢丝W在冷却槽1的冷却液中的浸入长度2L1，改变了钢丝W在冷却液中的冷却时间t，从而调控了钢丝W的冷却温度。
3. 在钢丝W走出冷却槽1的冷却液面q处，设置红外测温仪4，测定钢丝W走出所述冷却液面q的温度，红外测温仪4测得的温度讯号输入自控系统PID,调控气缸3的压缩空气阀门M。气缸3带动活塞杆8上下升降移动，达到升高或降低活塞杆8端部转向轮2的位置，调控钢丝W在冷却槽1中的冷却段L1的长度，从而调控了钢丝W在冷却液的冷却时间t，也就调控了钢丝W的过冷奥氏体的温度，以适应不同直径，不同成份，不同走速的钢丝生产的要求，整个过程是自动控制的。
4. 钢丝W走出冷槽1后，形成过冷奥氏体，此时钢丝W的心部温度高于表面温度。随即进入均温室5，所述均温室5中设置水雾冷却器，水雾由压缩空气和水混合。在所述均温室5的出口处设置红外测温仪10。所述红外测温仪10测得的温度讯号输入自控系统PID.调控水雾冷却器的压缩空气和水管的电动阀门M，调节压缩空气和水的比例，调节水雾的冷却能力，达到过冷奥氏体钢丝W的温度恒定，心部和表面温度均匀一致。
5. 钢丝W走出均温室与经转向轮9，进入保温室6。保温室6的温度设定为钢丝W索氏体等温转变的温度，钢丝W在保温室6内完成过冷奥氏体向索氏体的等温转变，保温室6的长度L2，由钢丝的TTT图上的开始转变到转变完成的转变时间确定。
6. 本发明具体实施的钢丝等温热处理曲线示于图2
其中： I段为在冷却液中快速的可控的冷却过程
II段为在均温室5中的温度曲线
III段为过冷奥氏体向索氏体等温转变曲线 。
7. 本发明中对冷却槽中转向轮的上升或下降，也可以采用其他传动方式：如齿条与齿轮，丝杠与丝母等直线运动方式。这些相应的改变都属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.本发明的特征在于将钢丝的等温热处理分解为三个阶段，分别在不同的装置中完成：
已加热到900℃左右奥氏体化的钢丝，进入由水或水的碱、盐或聚合物的溶液中快速冷却，形成过冷奥氏体；
这种冷却是可控的，当钢丝冷却到设定的温度如550℃左右索氏体等温转变区时，钢丝走出冷却液槽冷却停止，钢丝的冷却温度可以控制在设定的温度范围内；
已经在水或水溶液中快速冷却到索氏体转变区550℃左右的钢丝进入均温室，在均温室内钢丝的心部和表面温度达到均匀一致，并保持过冷奥氏体的钢丝温度恒定；
心部和表面温度均匀的钢丝进入等温室中完成过冷奥氏体向索氏体的等温转变，等温室的温度，长度根据钢丝的成份、走速设定。
2.根据权利1的要求，所述的冷却槽中设有转向轮，已经加热900℃左右的钢丝进入冷却液槽后，经转向轮向液面走出：转向轮设置在气缸的活塞杆上；转向轮在冷却液中的深度，由活塞杆的升降来调控，以此调控在冷却液中的长度；通过调控钢丝在冷却液槽的长度来调控冷却时间，由此调控钢丝的冷却温度，从而调控过冷奥氏体的过冷度。
3.根据权利1的要求，钢丝走出冷却槽后，进入均温室，在均温室内，喷射由水和压缩空气混合的水雾，水雾中水和压缩空气的比例是自动调节的。
4.根据权利1的要求，钢丝在均温室内保持恒定的过冷奥氏体温度，同时心部和表面的温度达到均匀一致。
5.根据权利2的要求，钢丝在冷却液中冷却后离开冷却液时设置红外测温仪，红外测温仪测定钢丝冷却后的温度，红外测温仪与自控系统PID相联，红外测温仪测得的冷却后的钢丝温度讯号，输入PID系统，操作气缸的电动阀门，根据设定的过冷奥氏体温度，操作活塞杆的升降，调控活塞杆端部转向轮在冷却液槽中的深度，以此自动调控钢丝的冷却温度。
6.根据权利3的要求，在均温室的出口处设置红外测温仪测定钢丝均温后的温度，红外测温仪与自动系统PID相联，红外仪测得的钢丝经均温室后的温度讯号，输入PID系统，操作水和压缩空气的比例，调控水雾的冷却能力，使钢丝在均温室内保持恒定的过冷奥氏体温度，心部和表面温度均匀。
7.根据权利1的要求，保温室的温度保持在过冷奥氏体向索氏体等温转变的温度区间，由测温仪与PID组成自控系统调控温度。
8.根据权利1的要求，过冷奥氏体的冷却介质是水及水的碱、盐或聚合物的溶液。
9.本发明可以用于贝氏体的等温热处理。
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Application publication date: 20130724 |