CN103286149A - 超纯合金冷拉丝材的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超纯合金冷拉丝材的制造工艺，包括在井式热处理炉中热处理超纯合金盘条并淬火；淬火后的盘条经冷拉机轻拉疏松氧化皮后再进行酸洗；再进行涂层并烘干；经冷拉机拉制成半成品合金丝；再于10m连续气体保护热处理炉进行三段温区的第二次热处理并淬火；经涂层和烘干后，再将半成品经冷拉机拉制成合金丝，最后经无心磨床磨制成直径为
的超纯合金焊丝。本发明成功生产出了的40Cr25Ni35W2Nb2MnSi耐热合金焊接丝材以及
的Cr16Mo16W4Fe6Ni余耐蚀合金焊接丝材。该焊接丝材符合YB/T5263-1993和GB/T342-1997，累计焊接焊缝100m。
Description
技术领域
本发明属于黑色冶金高合金材料加工领域，具体来说，本发明涉及一种超纯合金冷拔丝材的生产方法。
背景技术
冷拉丝材生产，主要有三大工序：热处理、酸洗涂层(酸洗并进行涂层)和冷拉。如图1所示，，从图中可以看出，原料为热轧盘条(圆形)，经热处理，恢复塑性后再通过酸洗去掉氧化皮并进行涂层，减小摩擦力，为冷拉做准备，最后在冷拉机上进行冷变形，减小断面尺寸、形状(也有其它形状丝材，如方形等)。如果此时规格不能满足需要，那么就得再次热处理、酸洗、冷拉反复进行。此外，从图中还可以看出，部分冷拉丝材需要经热处理后交货，即非冷拉状态。
目前超纯合金主要包括以下四类：①超纯电热合金：如Cr20Ni80等。②超纯耐热合金：如40Cr25Ni35W2Nb2MnSi等。③超纯耐蚀合金：如Cr16Mo16W4Fe6Ni余等。④超纯精密合金：如6J22等。
通常超纯合金冷加工极限变形量较低。一般为50～60％，(一般钢的冷加工极限变形量在70％以上)。此外，超纯合金冷加工变形抗力大，即加工硬化速度较快。例如，超纯耐蚀合金变形量为10％时，其抗拉强度为200mpa。由于这两个特点，因此超纯合金在冷加工过程中，第一，要求冷拉机具备强大的拉拔能力且冷拉模具具有较好的适应能力。第二，还需要热处理具备良好的去除冷加工硬化、恢复塑性的能力。
目前，冷拉丝材生产中冷拉设备和冷拉工艺不能满足超纯合金冷拉丝材的要求，主要表现在以下两个方面：①热处理工艺不佳，不能很好的去除冷加工硬化，恢复合金塑性，经常断裂，无法进行生产；②冷拉机能力不足，即拉拔力小，电机发热严重，使冷拉机无法进行工作。之所以会出现这种情况，归根到底，是前述的超纯合金冷加工变形的特点，即极限变形量低，变形抗力大。因此需要对冷拉生产三大主要工序中的热处理和冷拉两大工序进行改进。当然酸洗工序也要注意，主要是氧化皮须清理干净，涂层要均匀等。
鉴于上述情况，我国目前还无法生产出耐热合金和耐蚀合金丝材，而电热合金，精密合金丝材的生产规格不全，产品质量差，生产效率低，成本高，不能满足工业生产，社会生活的需求，也无法满足生产技术不断发展的要求。目前耐蚀合金、耐热合金及电热合金、精密合金，需要大量进口。因此，提供一种成本低、效率高、质量好的超纯合金冷拉丝材生产工艺，对解决国产超纯耐热合金、耐蚀合金丝材，解决现有电热合金、精密合金丝材产品规格不全，产品质量差，生产效率低，成本高等问题是非常必要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种超纯合金冷拔丝材的制造工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种超纯合金冷拔丝材的制造工艺，包括以下步骤：
1)将待冷拉的超纯合金原料盘条(直径大于等于6.0mm)在井式热处理炉中进行热处理，热处理温度高于超纯合金的再结晶温度5-10℃，热处理保温时间1-2小时，再淬火；
2)淬火后的超纯合金原料盘条经冷拉机轻拉疏松氧化皮后再于80-90℃的三种混合酸中酸洗2-8分钟；再经90℃盐石灰进行涂层后烘干；其中，以重量百分比计，混合酸为硫酸20％，盐酸15％，硝酸5％，水60％，使得总酸度为240g/L；
3)经冷拉机，将上述盘条冷拉成直径小于
的半成品(即半成品合金丝)；
4)将得到的半成品(即半成品合金丝)再于三段加热区总长为10m的连续气体保护热处理炉进行第二次热处理，第一段加热温度800℃-850℃，第二段加热温度900℃-1000℃，第三段加热温度1000℃-1100℃。超纯合金半成品(即半成品合金丝)的前进速度2.0m/min，热处理后淬火；并进行涂层和烘干步骤；
5)再将步骤4)得到的二次热处理后的半成品经连拉机(拔丝机)冷拉成直径为
的合金丝，再经无心磨床磨制成直径为
的超纯合金焊丝。
其中，淬火时的淬水温度为40℃以下。
其中，轻拉疏松氧化皮是将超纯合金原料盘条从
拉到
来疏松氧化皮。
其中，酸洗温度为80℃，酸洗时间为6分钟。
其中，所述90℃盐石灰进行涂层是在以下涂层液体中进行涂层：以重量百分比计，食盐10％，石灰25％，水65％，涂层进行时间为1分钟。
其中，所述烘干步骤是在烘干炉中于120℃温度烘干60分钟。
其中，步骤3)和步骤5)中的冷拉都使用了通常的粉状润滑剂进行拉制。将
冷拉成
半成品。
其中，所述超纯合金为40Cr25Ni35W2Nb2MnSi耐热合金，Cr16Mo16W4Fe6Ni余(哈氏合金)耐蚀合金，Cr20Ni80电热合金和6J22精密合金。
本发明成功生产出了
的40Cr25Ni35W2Nb2MnSi耐热合金焊接丝材以及
的Cr16Mo16W4Fe6Ni余耐蚀合金焊接丝材。这是我国首次生产出这些合金的合格焊接丝材，该焊接丝材符合YB/T5263-1993和GB/T342-1997。经天津和靖江两家实际使用，累计焊接焊缝100m，检验结果与国外同类产品相同，具体结果如下：
①.焊接工艺：符合焊接工艺要求，在焊接过程中累计焊接焊缝100m，没有发现气泡、断焊等不正常现象。
②.表面质量检查：对焊接表面进行人工肉眼检查累计检查焊缝100m，未发现任何缺陷，表面质量合格。
③.超声波探伤：累计探伤焊缝100m，没有发现气孔、夹杂、未焊透、裂纹等缺陷。
④.水压试验：对其中86m焊缝(有的焊缝不做水压试验)做水压试验，未发现有渗、漏现象。
附图说明
图1是现有技术中冷拉丝材的制造工艺图。
图2是1.0t的40Cr25Ni35W2Nb2MnSi的
盘条井式热处理曲线示意图；
图3是0.9t的Cr16Mo16W4Fe6Ni余的
盘条井式热处理曲线示意图。
图4是
盘条拉拔后再磨制成
丝材的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的超纯合金冷拔丝材的制造工艺进行详细说明，附图和实施例仅仅是例示的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
在进行实施例的说明前，首先对本发明的超纯合金冷拔丝材的制造工艺中采用的各种设备进行阐明，包括以下主要设备：
一、热处理设备
①井式热处理炉：特点为大功率，炉温自动控制，精度±3℃，主要参数如下：
a.型号：RJZ-130-12Q
b.有效尺寸：
c.最高加热温度：1200℃
d.加热方式：电加热
e.功率：300kw
f.自动化水平：炉盖升降、旋转、炉内温度自动控制，精度±3℃
②10m连续热处理炉：特点是大功率，炉内温度自动控制，精度±3℃，三段连续加热；炉料速度0～35mm/min连续可调，计算机自动控制。主要参数如下：
a.进料规格：
b.有效长度：10m
c.炉管根数：12根
d.最高加热温度：1200℃
e.加热方式：电加热
f.气体保护：NH3分解保护气氛
g.功率：400KW
h.自动化水平：进料、清洗、加热、水冷、卷取、管理等计算机自动控；其中，对≤4.0mm的再制品的连续热处理工艺，主要控制5个参数①第一加热段温度②第二加热段温度③第三加热段温度④合金丝前进速度⑤淬水槽水温。这5个参数如下表：
| 名称 | 数值 | 备注 |
| 第一加热段温度 | 850℃ | |
| 第二加热段温度 | 950℃ | |
| 第三加热段温度 | 1050～1100℃ | 据不同合金而定 |
| 合金丝前进速度 | 1.8～2.5m/min | 据不同合金而定 |
| 淬水槽水温 | ≤40℃ |
二、酸洗设备：
采用现有酸洗设备，可以满足要求。但工艺要调整三段各自的长度没有特别要求。
三、冷拉设备：特点为功率大，强度高，即马达功率增加50％，冷拉罐采用低合金钢设计的主要参数如下：
拉丝机及冷拉模
①单拉机：
型号：LD1/650
最大进料：
马达功率：80KW
速度：25rpm
尺寸：2300X2000X1950mm
最大产量：3t/h
②连拉机：
型号：LW5/560
最大进料：
马达功率：30X5KW
速度：400rpm
尺寸：1900X1300X2890mm
产量：2t/h
③冷拉模：
我们照常采用硬质合金冷拉模。
以下通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
1.材料及规格数量
耐热合金40Cr25Ni35W2Nb2MnSi
盘条1.0t
2.生产工艺及过程
①.井式热处理炉：将1.0t盘条装入井式热处理炉，其热处理工艺如图2所示；即
盘条入井式炉1小时升温到1080℃，保温1小时，出炉立即淬水池；
②.单拉机：轻拉(从
拉到
)疏松氧化皮；
③.酸洗涂层及烘干：
酸洗槽：
三酸浓度：重量百分比
硫酸20％
盐酸15％
硝酸5％
水60％
总酸度240g/L
酸洗温度80℃
酸洗时间：6分钟(随时检查，氧化皮洗净为止)；
涂层槽：
食盐10％
石灰25％
水65％
温度：90℃
时间：1分钟取出
烘干炉：
温度：120℃
时间：60分钟。
④.单拉机：
用冷拉机及冷拉模，采用粉状润滑剂(公知的冷拉用润滑剂均可，例如盐石灰)将
冷拉成
的半成品。
⑤.10m连续气体保护热处理炉二次热处理，其工艺参数如下
第一段加热温度850℃
第二段加热温度950℃
第三段加热温度1075℃
合金丝前进速度2.0m/min
淬水温度40℃
⑥.无需进行三酸洗(气体保护)，二次涂层烘干，同③中的烘干步骤。
⑦.连拉机：
用连拉机，仍采用粉状润滑剂(同上，即公知的冷拉用润滑剂均可)将
冷拉成
半成品。
⑧.无心磨床：将
磨制成
成品焊丝，整体工艺的加工流程图见图4。
3.检验：符合YB/T 5263-1993及GB/T342-1997要求；
4.厂家实际使用
经天津和靖江两家实际使用，累计焊接焊缝55m，检验结果与国外同类产品相同。
实施例2
1.材料及规格
耐蚀合金Cr16Mo16W4Fe6Ni余，
盘条0.9t。
2.生产工艺及过程
①.井式热处理炉：将0.9t的
盘条装入井式热处理炉，其热处理工艺如图3所示；
②.单拉机：同实施例1中的相应步骤；
③.酸洗涂层及烘干：同实施例1的相应步骤；
④.单拉机：同实施例1的相应步骤；
⑤.10m连续气体保护热处理炉二次热处理，其工艺参数如下：
第一段加热温度850℃
第二段加热温度950℃
第三段加热温度1085℃
合金丝前进速度2.0m/min
淬水温度40℃
⑥-⑧同实施例1的相应步骤。
3.检验：符合YB/T 5263-1993及GB/T342-1997要求。
4.厂家实际使用
经天津和靖江两家实际使用，累计焊接焊缝75m，与国外同类产品相同。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种超纯合金冷拔丝材的制造工艺，包括以下步骤：
1)将直径大于等于6.0mm的超纯合金原料盘条在井式热处理炉中进行热处理，热处理温度高于超纯合金的再结晶温度5-10℃，热处理保温时间1-2小时，然后淬火；
2)淬火后的超纯合金原料盘条经冷拉机轻拉疏松氧化皮后于80-90℃的三种混合酸中酸洗2-8分钟；再经90℃盐石灰进行涂层后烘干；其中，以重量百分比计，混合酸为硫酸20％，盐酸15％，硝酸5％，水60％，使得总酸度为240g/L；
3)经冷拉机，将上述盘条冷拉成直径小于的半成品合金丝；
4)将得到的半成品合金丝再于三段加热区总长为10m的连续气体保护热处理炉进行第二次热处理，第一段加热温度800℃-850℃，第二段加热温度900℃-1000℃，第三段加热温度1000℃-1100℃，超纯合金半成品合金丝的前进速度2.0m/min，热处理后淬火；并重复步骤2)中的涂层和烘干步骤；
5)再将步骤4)得到的二次热处理后的半成品经连拉机冷拉成直径为
的合金丝，再经无心磨床磨制成直径为
的超纯合金焊丝。
2.如权利要求1所述的超纯合金冷拉丝材的制造工艺，其中，淬火时的淬水温度为40℃以下。
3.如权利要求1所述的超纯合金冷拔丝材的制造工艺，其中，轻拉疏松氧化皮是将超纯合金原料盘条从
拉到来疏松氧化皮。
4.如权利要求1所述的超纯合金冷拔丝材的制造工艺，其中，酸洗温度为80℃，酸洗时间为6分钟。
5.如权利要求1-4任一项所述的超纯合金冷拔丝材的制造工艺，所述90℃盐石灰进行涂层是在以下涂层液体中进行涂层：以重量百分比计，食盐10％，石灰25％，水65％，涂层进行时间为1分钟。
6.如权利要求1-4任一项所述的超纯合金冷拔丝材的制造工艺，其中，所述烘干步骤是在烘干炉中于120℃温度烘干60分钟。
7.如权利要求1-4任一项所述的超纯合金冷拔丝材的制造工艺，其中，步骤3)和步骤5)中的冷拉都使用了粉状润滑剂进行拉制，将
冷拉成
半成品。
8.如权利要求1-4任一项所述的超纯合金冷拔丝材的制造工艺，其中，所述超纯合金为40Cr25Ni35W2Nb2MnSi耐热合金，Cr16Mo16W4Fe6Ni余耐蚀合金，Cr20Ni80电热合金或6J22精密合金。
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