CN104263899B - 一种细钢丝正火工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种细钢丝正火工艺及装置，特别是直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺及装置，工艺包括以下步骤：1)钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温度为850～950℃，炉管内通防氧化保护气体，钢丝在炉内保温时间10～14s，出炉管线温650～700℃；2)恒温控冷室温度控制在75～85℃，钢丝在恒温控冷室保温时间4～8s，在线温300℃以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线，转下道工序。本发明的有益效果是：1)保证超细钢丝的热处理过程能够持续稳定进行，有效提高生产效率；2)钢丝具备高韧性与高强度，且质量稳定；3)杜绝了使用重金属铅造成的环境污染。

Description

一种细钢丝正火工艺及装置

技术领域

本发明涉及钢丝热处理技术领域，尤其涉及一种直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺及装置。

背景技术

对钢丝进行正火处理的目的是获取均匀较细的珠光体组织，使珠光体体片层间距接近于索氏体，从而得到具有高强度、高韧性的钢丝原材料，以利进一步拉丝变形时能够实现更大总减面率而不脆丝。

目前常用的钢丝热处理方式主要有奥式体化炉加热铅浴淬火(如图1所示)和卡电铅槽加热铅浴淬火(如图2所示)两种，其中奥式体化炉加热铅浴淬火的工艺过程大体为：钢丝1经奥式体化炉4加热后进铅浴冷却槽5进行等温淬火，最终获取索氏体组织；卡电铅槽加热铅浴淬火的工艺过程大体为：钢丝1在托辊作用下进入导电铅槽6进行铅浴处理，然后经保温槽7加热后，在托辊的作用下进入铅浴冷槽5进行铅浴处理。但对于直径0.5mm含碳量0.5～0.75％的钢丝，因钢丝过细，钢丝出奥氏体化炉后，进铅浴炉前，钢丝自身降温速度快，进入铅浴液面时线温过低，因此得不到有效的索氏体组织，使钢丝的综合机械性能指标下降；而应用卡电生产工艺，虽然能够得到期望的综合机械性能指标，但因丝径过细，钢丝行线过程中电流及行线张力稍有变化就会在变红段断丝，生产难于持续进行。

另外，以上两种工艺均采用铅作为淬火剂，每生产1吨钢丝大约要消耗3kg铅，大量使用铅不仅增加了生产成本，而且铅尘严重污染环境。

发明内容

本发明提供了一种直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺及装置，采用气体保护加热后空气控冷的正火工艺，获取高韧性、高强度的热处理原料钢丝，使用此种正火钢丝制出的钢绳制品具有高耐疲劳性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺，包括以下步骤：

1)钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温度为850～950℃，炉管内通防氧化保护气体，钢丝在炉内保温时间10～14s，出炉管线温650～700℃：

2)恒温控冷室温度控制在75～85℃，钢丝在恒温控冷室保温时间4～8s，在线温300℃以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线，转下道工序。

所述防氧化保护气体为氮气。

用于实现直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺的装置，包括依次连接的放线机、奥氏体化炉、恒温控冷室和收线机，所述奥氏体化炉和恒温控冷室相邻设置，且炉管延伸至恒温控冷室中350～450mm。

所述放线机为可控张力工字轮放线机。

所述奥氏体化炉为管式奥氏体化炉，炉内设有补偿式加热温控系统和保护气体流量计，分别与总控制系统相连。

所述恒温控冷室设加热及换气装置，还设有与总控制系统相连的温控仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用气体保护加热及空气控冷正火工艺，获取高韧性、高强度的热处理原料钢丝，保证超细钢丝的热处理过程能够持续稳定进行，有效提高生产效率；

2)钢丝具备高韧性与高强度，且质量稳定，制出的钢绳制品具有高耐疲劳性能；

3)取消了常规热处理工艺中的铅浴环节，杜绝了使用重金属铅造成的环境污染，实现了绿色生产。

附图说明

图1是奥式体化炉加热铅浴淬火工艺过程示意图。

图2是卡电铅槽加热铅浴淬火工艺过程示意图。

图3是本发明所述工艺过程及装置示意图。

图4是钢丝的奥氏体等温转变曲线图。

图5是含碳量0.5％细钢丝铅浴淬火后的金相组织图。

图6是实施例1中含碳量0.5％细钢丝正火后的金相组织图。

图中：1.钢丝2.放线机3.收线机4.奥氏体化炉5.沿浴冷却槽6.导电铅槽7.保温槽8.炉管9.保护气体流量计10.恒温控冷室

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图3，是本发明所述工艺过程及装置示意图。本发明直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺，包括以下步骤：

1)钢丝1由放线机2放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉4，奥氏体化炉4内温度为850～950℃，炉管8内通防氧化保护气体，钢丝1在炉内保温时间10～14s，出炉管8线温650～700℃；

2)恒温控冷室10温度控制在75～85℃，钢丝1在恒温控冷室10保温时间4～8s，在线温300℃以下出恒温控冷室10，继续空冷至室温后收线，转下道工序。

所述防氧化保护气体为氮气。

用于实现直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺的装置，包括依次连接的放线机2、奥氏体化炉4、恒温控冷室10和收线机3，所述奥氏体化炉4和恒温控冷室10相邻设置，且炉管8延伸至恒温控冷室10中350～450mm。

所述放线机2为可控张力工字轮放线机。

所述奥氏体化炉4为管式奥氏体化炉，炉内设有补偿式加热温控系统和保护气体流量计9，分别与总控制系统相连。

所述恒温控冷室10设加热及换气装置，还设有与总控制系统相连的温控仪。

本发明钢丝直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺及装置，能够使钢丝1经有效的热处理，获得较适宜的晶粒等级的珠光体组织，再进行有效的拉拔至更细的丝径，同时拉拔后的钢丝1具备良好韧性(高的打结率)、强度及耐疲劳性能。

见图4，是钢丝1的奥氏体等温转变曲线图。若钢丝1冷却速度加大，则转变将在更大的过冷下进行，形核率将随之急剧增加，而原子扩散速度却降低，以致片层间距变小。转变温度愈低，则片层愈薄，而片的长度也愈短，平直度也愈差，组织变得更细。过冷奥氏体在600℃左右的分解产物具有强度和塑性的最佳配合，索氏体化530℃等温铅浴中，因过冷奥氏体的分解放出相变潜热而引起钢丝1线温回升至600℃，奥氏体已大部分分解，相变潜热释放减少，从而使线温重新下降，直至奥氏体全部分解完毕后线温才继续降至铅温。本发明考虑到过冷奥氏体在530℃，细钢丝冷却偏快，故令其在650℃～700℃高温区域发生转变，防止发生中温或低温转变产物的出现。钢丝1在控冷气氛中冷却至摄氏300度以下，然后在自然大气中继续冷却至室温后收线，最终获取高韧性与高强度且钢丝表面近乎无脱碳的热处理原料钢丝。

钢丝1正火处理要求钢丝1冷却时在高温区域进行珠光体转变，其金相组织应该是细珠光体和铁素体。如果钢丝1冷却速度过快，空冷后极易得到中温转变或低温转变的产物，如上贝氏体、下贝氏体或马氏体，此时组织为不易变形的脆性组织，不适于再拉拔变形，这个过程也不能称作正火而应称为空淬。而钢丝1在空气中正火时，在空气中的冷却速度与钢丝1的截面积大小有很大关系，钢丝1越细即其截面积越小则可能接近于淬火时的冷却速度，因此空淬现象对于细钢丝尤为显著。

可控张力工字轮放线机组放线，钢丝1在线脱脂除污处理，确保钢丝受热均匀一致以及奥氏体化均热与相变组织均匀性的可控性，从而得到完全细晶粒度的奥氏体组织，在炉时间可根据行线DV值调整。

管式奥氏化炉4采取补偿式加热温控系统，各工作区的工艺温度在±2℃范围内波动。因钢丝1较细其氧化脱碳当量特别显著，炉管内通防氧化保护气体如氮气，可有效控制钢丝1表面的氧化脱碳，炉管8内保护气体量通过流量计9调控，钢丝1经奥氏体炉4在气体保护下达到奥氏体均匀化。

出炉管8线温通过延伸到恒温控冷室10炉管8的长度进行控制，向炉管8内通氮气，不仅能够有效保护钢丝1在奥氏化炉4中不产生氧化与脱碳，同时氮气还可以调控钢丝1在延伸部分炉管8中的冷却速度，钢丝1出炉管8后进入恒温控冷室10时的线温应为650℃～700℃，最佳线温为680℃，这个温度是确保得到比常规正火组织细、而比铅浴等温淬火组织略粗的较细的珠光体组织的关键技术指标，达标后的钢丝1将具有高强度与高韧性，否则会产生空淬，得到中温或低温的转变产物，很容易产生脆丝。

恒温控冷室保持75～85℃恒温，恒温室长度根据钢丝DV值确定，钢丝1出恒温控冷室10时线温要小于300℃，恒温控冷室10设有温控仪随时监控。另外恒温控冷室10还设有加热及换气装置，冬季采取加热补偿措施，夏季采取换气循环措施。钢丝1在恒温控冷室10的空冷冷却速度得到有效控制，是得到均匀的珠光体组织，禁马氏体组织析出的关键。

钢丝1出恒温控冷室10后，在自然环境下继续空冷至室温后由收线机3收线，转镀锌或其它后续工序。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

直径0.5mm含碳量0.5％细钢丝正火工艺过程如下：

钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温度为910℃，炉管内通氮气，钢丝在炉内保温时间12s，出炉管线温680℃；

奥氏体化炉和恒温控冷室相邻设置，且炉管延伸至恒温控冷室中400mm。

恒温控冷室温度控制在80℃，钢丝在恒温控冷室保温时间6s，在线温300℃以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线，转下道工序。

见图5，是含碳量0.5％细钢丝铅浴淬火后的金相组织图。见图6，是实施例含碳量0.5％细钢丝正火后的金相组织图。可以看出，应用本发明所述工艺，钢丝在高温区域进行珠光体转变，其金相组织是比铅浴等温淬火组织略粗的较细的珠光体组织。

Claims (6)

1.一种细钢丝正火工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)直径0.5mm含碳量0.5～0.75％的钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温度为850～950℃，炉管内通防氧化保护气体，钢丝在炉内保温时间10～14s，出炉管线温650～700℃；

2)恒温控冷室温度控制在75～85℃，钢丝在恒温控冷室保温时间4～8s，在线温300℃以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线，转下道工序。

2.根据权利要求1所述的细钢丝正火工艺，其特征在于，所述防氧化保护气体为氮气。

3.用于实现权利要求1所述的细钢丝正火工艺的装置，其特征在于，包括依次连接的放线机、奥氏体化炉、恒温控冷室和收线机，所述奥氏体化炉和恒温控冷室相邻设置，且炉管延伸至恒温控冷室中350～450mm。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述放线机为可控张力工字轮放线机。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述奥氏体化炉为管式奥氏体化炉，炉内设有补偿式加热温控系统和保护气体流量计，分别与总控制系统相连。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述恒温控冷室设加热及换气装置，还设有与总控制系统相连的温控仪。