CN107151732B - 六角钢丝琴弦的热处理工艺及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六角钢丝琴弦的热处理工艺，其技术方案要点是，包括放线、清洗、干燥、预加热、高温加热、淬火、回火、冷却、涂油、干燥、收线，六角钢丝先通过在清洗中的100～120℃的加热，再进入至风干的180～200℃的预加热，改变原有的热处理方式，预先对钢丝进行加温处理，使钢丝保持应有的组织和性能；利用油温为55～65℃进行油淬，淬火比较缓和，使钢丝具有合适的硬度且保持较高的强度极限和弹性极限；在油淬之后进行快速冷却，尽可能的消除钢丝的内应力，使钢丝在加工完毕后线性性能较好，在卷绕之后，仍可以恢复成直线，钢丝的两端不会翘起，适合制成高端琴弦。
Description
技术领域
本发明涉及六角钢丝琴弦的热处理工艺及其生产工艺领域，特别涉及一种六角钢丝琴弦的热处理工艺及其生产工艺。
背景技术
钢丝是钢材的板、管、型、丝四大品种之一，是用热轧盘条经冷拉制成的再加工产品。
钢丝生产主要是依据产品标准要求，确定生产方式。产品标准是供方与顾客之间的纽带。根据产品标准，采用合理工艺，实行科学管理，是确保产品合格的基本保证。
在钢丝生产中，同一个钢号（化学成分相同），采用不同标准，生产方式就不同。就T9A为例：当执行GB/T4357～89弹素弹簧钢丝标准时，必须采用连续线生产，产出的成品钢丝可用于制造各种弹簧、编制钢丝绳等。当执行GB/T5952～ 86 弹素工具钢丝标准时，就必须采用周期线生产，产出的成品钢丝，可用于制造工具。如：刀具、钻头、制针等。因为，连续线和周期线产出的钢丝显微组织不同、力学性能不同、工艺性能不同，所以用途不同。
需要说明的是：不论是连续线生产还是周期线生产，热处理、表面处理、加工变形，三大要素缺一不可。
琴钢丝，也称为琴钢线，属于高碳钢。用于制造琴弦、阀弹簧和高应力弹簧的钢丝。具有强度高，弹性、抗疲劳、抗蠕变和韧性好，表面光滑洁净，防锈能力强以及音乐性能优良等特点。
琴钢丝是经铅浴淬火后冷拉而成，具有非常高的强度极限和弹性极限，是广泛应用的小弹簧材料。钢丝的质量、性能要求严格，除拉伸试验外，还需作扭转、腐蚀、脱碳等试验。
琴钢丝做琴弦的时候，需要保证钢丝本体的强度和线性，但是在拉拔工艺下，生产的钢丝具有一定的圈径和矢量，作为琴弦使用不能保证完全的竖直。琴弦使用不能保证完全的竖直的原因是钢丝具有内应力，为了消除内应力，就得看钢丝热处理工艺环节的质量，热处理的目的主要是改善盘条的组织及其不均匀性并消除内应力，钢丝规格不同，热处理的方式也不同，尤其是对需要应用至高端琴弦上的六角钢丝，传统的热处理方式下仍会具有一定的内应力，不能保证完全的竖直。
发明内容
本发明的一目的是提供一种六角钢丝琴弦的热处理工艺，其具有消除钢丝内应力使其通条线性好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种六角钢丝琴弦的热处理工艺，包括：
（1）放线；选用原材料，原材料为SWP-A、SWP-B、SWP-V任意一种盘条经过拉拔后的六角钢丝；
（2）清洗；将原料置于具有热水的清洗池内冲洗，清洗池内热水温度为100～120℃；干燥；将清洗后的钢丝经过烘干槽内进行烘干；
（3）预加热；采用烘干过程中热风机送风烘干，烘干温度为180～220℃；
（4）高温加热；将钢丝至于高温炉A中加热，于800℃的温度下保持加热至奥氏体，加热时间为2～3min；
（5）淬火；将奥氏体化后的钢丝经过浸渍穿过油槽进行高温油淬，油温为55～65℃，淬火时间为1～1.5min；
（6）回火；钢丝置于高温炉B中加热至屈氏体消除应力回火，温度为380～400℃；
（7）冷却；将回火后至于空气中冷却的钢丝置于具有冷却水的冷却池内冷却，冷却水的温度为20～30℃；
（8）涂油；毛毡浸渍至带有防锈油的油槽中，毛毡接触钢丝表面进行涂油；
（9）干燥；对涂油后的钢丝进行烘干，烘干温度为 150～200℃，烘干时间为1～2min；
（10）收线，采用S90工字轮收线，收线速度为60m/min～120m/min。
通过采用上述技术方案，六角钢丝先通过在清洗中的100～120℃的加热，再进入至风干的180～200℃的预加热，改变原有的热处理方式，预先对钢丝进行加温处理，使钢丝保持应有的组织和性能；利用油温为55～65℃进行油淬，淬火比较缓和，使钢丝具有合适的硬度且保持较高的强度极限和弹性极限；在油淬之后进行快速冷却，尽可能的消除钢丝的内应力，使钢丝在加工完毕后线性性能较好，在卷绕之后，仍可以恢复成直线，钢丝的两端不会翘起，适合制成高端琴弦。
进一步设置：所述清洗工艺中，分为两个步骤，洗池内分为冲洗槽和热水槽，
步骤（1）将钢丝置于冲洗槽内清水冲洗，清水为冷水；
步骤（2）将钢丝置于热水槽内二次清洗，热水槽内热水温度为100℃，钢丝完全浸没至热水中穿过。
通过采用上述技术方案，清水冲洗去除杂质，再将钢丝放置至热水中，进一步去除钢丝表面的异物，通过热水槽的温度，可以早一步的对钢丝进行预加热，采用换热的方式对钢丝进行热处理。
进一步设置：所述高温加热工艺中，包括一级加热和二级加热；
一级加热，将钢丝加热至500℃，进入二级加热；
二级加热；将钢丝加热至800℃，进入二级加热中均温800℃的温度下保持加热至奥氏体。
通过采用上述技术方案，钢丝加热过程中，缓慢加热，热能利用效率高且耗能低，钢丝内部的组织结构变化有序进行，提升钢丝热处理后的稳定性。
进一步设置： 所述淬火工艺中还包括回收工艺，淬火后由耐热吸水材料对钢丝擦拭并由回收槽进行回收擦拭下的油分，并加热后输送至淬火油槽中。
通过采用上述技术方案，钢丝表面会带有油淬后的油分，经过回收工艺中的耐热吸水材料对其擦拭挂取并回收，再次加热任可利用，擦除后一方面可以保证钢丝的洁净程度，另一方面避免油温残留可以保证钢丝油淬后的快速冷却效果。
进一步设置：所述回火工艺中的回火炉的温度为400℃。
通过采用上述技术方案，回火温度在400℃可获得较高的弹性和必要的韧性，适合制成钢丝。
进一步设置：所述将回火后的钢丝置于20℃的冷却池内冷却。
通过采用上述技术方案，回火后的钢丝先风冷，直接进入至冷却池内水冷，冷却过程为快冷，避免出现了脆化使其脆性增大，消除回火脆性，保持较高的韧性和弹性。
本发明的另一目的是提供一种六角钢丝琴弦的生产工艺，其具有消除钢丝内应力使其通条线性好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种六角钢丝琴弦的生产工艺，带有上述的热处理工艺，所述预加热之间还具有拉拔工艺，拉拔工艺包括：
（1）采用直径式拉丝机将直径为1.4的原料盘条的拉拔为直径为0.4的钢丝；
（2）拉拔时拉拔道次为 10次，总压缩率为 90～98%，前3次部分的压缩率为20～25%，后6次部分的压缩率为12～14%，最后一次部分的压缩率为10～11%，拉丝模工作区角度9～13º，拉丝模定径带长度(0.4～1.4)d1，d1为出线钢丝的直径 ；拉拔速度为100m/min～200m/min。
通过采用上述技术方案，钢丝拉拔过程中道次压缩率和拉丝模的工作锥角度对断丝率有着显著的影响，将钢丝拉拔过程的平均道次压缩率提高、拉丝模工作区角度下降到9～13º等工艺优化，有效提高了心部和边缘钢丝拉拔形变的协调性，笔尖状断丝比例下降了73%。
进一步设置：还包括位于拉拔工艺之后的滚压工艺；滚压通过具有六角模孔的拉丝模，将直径为0.4的圆形钢丝滚压为最大直径为0.358的叫六角钢丝，该部分的压缩率为9～10%。
通过采用上述技术方案，传统的拉拔工艺，在拉拔过程中，钢丝同时受到径向压力和轴向压力的双重压力，使钢丝本体受挤压的形变量大，采用滚压工艺可大大减小钢丝本体形变，不改变内部应力，避免拉拔过程产生裂纹。
进一步设置：所述滚压工艺中，六角模孔分对称的上下模具，上模下模间隔设置且间距调整为2mm～5mm。
通过采用上述技术方案，通过上下模形成六角模孔，在滚压时能调整上下模的间距，从而调整六角钢丝对角线的长度，控制六角钢丝成型直径。
综上所述，本发明具有以下有益效果：采用六角钢丝制成的琴弦具有很高的疲劳极限以及良好的抗蠕变和抗松弛性能。使用过程中后效作用要小，弹性模量恒定。长期使用仍能保持足够的弹性极限和良好的抗蠕变性能。
附图说明
图1是六角钢丝琴弦的热处理的示意图；
图2a是清洗工艺的示意图；
图2b是高温加热和油淬的工艺示意图；
图3是六角钢丝琴弦的生产工艺的示意图；
图4是六角钢丝琴弦的生产系统的示意图；
图5是钢丝淬火后显微组织变化的示意图；
图6是钢丝回火后显微组织变化的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种六角钢丝琴弦的生产工艺，制备琴弦所用的钢丝，其生产步骤为：如图1所示，包括放线、清洗、干燥、预加热、高温加热、淬火、回火、冷却、涂油、干燥、收线。
本材料选取原材料为：SWP-A、SWP-B、SWP-V任意一种盘条，SWP～A适应直径为0.08mm～10.0mm；SWP～B适应直径为0.08mm～7.0mm；SWP～V适应直径为1.00mm～6.0mm。该种琴钢丝的材质组成：C:0.80～0.85；Si:0.12～0.32 ；Mn:0.3～0.6 ；P:0.025以下；S:0.025以下； Cu:0.2以下。本实施例中的原料盘条直径为1.4mm。
拉拔；将直径为1.4的原料盘条的拉拔为直径为0.4的钢丝；1.400、1.248、1.058、0.948、0.830、0.728、0.640、0.564、0.498、0.390。
直径式拉丝机，其拉拔时模拉拔道次为 11次，总压缩率为 90～98%，前3次部分压缩率为20～25%，后6次部分压缩率为12～14%，最后一次次部分压缩率为9～10%，拉丝模工作区角度9～13º，拉丝模定径带长度(0.4～1.4)d1，d1为出线钢丝的直径；拉拔速度为100m/min～200m/min。
滚压；通过具有六角模孔的拉丝模，将直径为0.4的圆形钢丝滚压为最大直径为0.358的叫六角钢丝。六角模孔分对称的上下模具，上模下模间隔设置且间距采用滚压机调整两辊之间间距即可。通过取样观察，滚压之后的钢丝表面为光亮色条带，无明显横向裂纹也无明显刮伤。
清洗；清洗钢丝，清洗池内分为冲洗槽和热水槽，将钢丝置于冲洗槽内一次冲洗，去除表面杂质颗粒，一次冲洗的冲洗槽内具有流动水，保持水流充足即可；再将钢丝置于热水槽内二次清洗，二次冲洗的热水槽内的温度为100℃。热水槽清洗钢丝后，通过毛刷抵触钢丝表面再次去除杂质。
干燥；将清洗后的钢丝经过烘干槽内进行烘干。
预加热：烘干槽内部温度由热风机加热，烘干温度为200℃。通过该步骤实现对钢丝的预加热，加热的钢丝再进行热处理。
高温加热；钢丝经过高温炉A进行二级加热。
一级加热；将钢丝加热至500℃，进入二级加热；
二级加热；将钢丝加热至800℃，进入二级加热中均温800℃的温度下保持加热至奥氏体，高温炉A加热段的二级加热的总加热时间为2～3min。
淬火；将奥氏体化后的钢丝经过浸渍穿过油槽进行高温油淬，油温为60℃，淬火时间为1～1.5min。淬火后由耐热吸水材料对其擦拭。在油槽淬火后擦拭的油进行回油加热再利用。
回火；钢丝经过高温炉B加热至屈氏体消除应力回火，高温炉B的温度为400℃，保温1.5～3min后进行风冷，与传统的在空气中冷却效率更高。
350℃～400℃，钢丝经回火后，材料内部的残余应力得到一定的消除。强度和硬度比冷拉状态的都有提高，断面收缩率无变化，耐腐蚀性无变化。
钢丝进行油淬火和回火处理后，进行金相分析，如图5所示，钢丝淬火后显微组织变化，钢丝经过油淬火后其金相组织转变为板条状马氏体组织。
图5中，a)55℃油淬100倍；b) 55℃油淬500倍；c)60℃油淬100倍；d) 60℃油淬500倍；e) 65℃油淬100倍；f)65℃油淬500倍。
如图6所示，钢丝回火后显微组织变化，对油淬火后的钢丝进行不同温度下的回火处理，随着回火温度的变化。
图6中，a)60℃油淬380℃回火；b)60℃油淬400℃回火；c)60℃油淬500℃回火；d)65℃油淬380℃回火；e)65℃油淬400℃回火；f)65℃油淬500℃回火。
随着回火温度的升高，板条状马氏体逐渐消失，在 a)、b)、d)的温度条件下，金相组织为稍有马氏体位相的回火屈氏体组织；c)、e)、f)的温度条件下，金相组织为保持马氏体位的回火索氏体组织。
从油淬火回火工艺分析，钢丝经过油淬火加回火处理后消除了连续冷加工造成的内应力，加工硬化指数得到提高，表明钢丝的可加工性能得到改善，钢丝在后期的冷加工中不容易产生裂纹和开裂。钢丝经油淬火回火后强度下降，塑性略有提高，并且回火温度不断提高，强度不断下降，塑性不断提高。当油淬火温度为60℃，回火 温度为400℃时，其强度为1412MPa，延伸为 4.2%，综合性能最好，是油淬火回火工艺中最优的工艺。
冷却；将回火后的钢丝置于20℃的冷却池内冷却，冷却池内具有流动水，保持水流充足即可。
涂油；毛毡浸渍至带有防锈油的油槽中，毛毡接触钢丝表面进行涂油。
干燥；对涂油后的钢丝进行烘干，烘干温度为 150～200℃，烘干时间为1～2min，最后进行收线，收线速度为60m/min～120m/min。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：包括：
放线；选用原材料，原材料为SWP-A、SWP-B、SWP-V任意一种盘条经过拉拔后的六角钢丝；
拉拔；采用直径式拉丝机将直径为1.4的原料盘条的拉拔为直径为0.4的钢丝；
拉拔时拉拔道次为 10次，总压缩率为 90～98%，前3次部分的压缩率为20～25%，后6次部分的压缩率为12～14%，最后一次部分的压缩率为10～11%，拉丝模工作区角度9～13º，拉丝模定径带长度(0.4～1.4)d1，d1为出线钢丝的直径；拉拔速度为100m/min～200m/min；
滚压；滚压通过具有六角模孔的拉丝模，将直径为0.4的圆形钢丝滚压为最大直径为0.358的叫六角钢丝，该部分的压缩率为9～10%；
清洗；将原料置于具有热水的清洗池内冲洗，清洗池内热水温度为100～120℃；干燥；将清洗后的钢丝经过烘干槽内进行烘干；
预加热；采用烘干过程中热风机送风烘干，烘干温度为180～220℃；
高温加热；将钢丝至于高温炉A中加热，于800℃的温度下保持加热至奥氏体，加热时间为2～3min；
淬火；将奥氏体化后的钢丝经过浸渍穿过油槽进行高温油淬，油温为55～65℃，淬火时间为1～1.5min；
回火；钢丝置于高温炉B中加热至屈氏体消除应力回火，温度为380～400℃；
冷却；将回火后至于空气中冷却的钢丝置于具有冷却水的冷却池内冷却，冷却水的温度为20～30℃；
涂油；毛毡浸渍至带有防锈油的油槽中，毛毡接触钢丝表面进行涂油；
干燥；对涂油后的钢丝进行烘干，烘干温度为 150～200℃，烘干时间为1～2min；
收线；采用S90工字轮收线，收线速度为60m/min～120m/min。
2.根据权利要求1所述的六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：所述清洗工艺中，分为两个步骤，洗池内分为冲洗槽和热水槽，
步骤（1）将钢丝置于冲洗槽内清水冲洗，清水为冷水；
步骤（2）将钢丝置于热水槽内二次清洗，热水槽内热水温度为100℃，钢丝完全浸没至热水中穿过。
3.根据权利要求1所述的六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：所述高温加热工艺中，包括一级加热和二级加热；
一级加热，将钢丝加热至500℃，进入二级加热；
二级加热；将钢丝加热至800℃，进入二级加热中均温800℃的温度下保持加热至奥氏体。
4.根据权利要求1所述的六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：所述淬火工艺中还包括回收工艺，淬火后由耐热吸水材料对钢丝擦拭并由回收槽进行回收擦拭下的油分，并加热后输送至淬火油槽中。
5.根据权利要求1所述的六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：所述回火工艺中的回火炉的温度为400℃。
6.根据权利要求1所述的六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：将回火后的钢丝置于20℃的冷却池内冷却。
7.根据权利要求1所述的六角钢丝琴弦的生产工艺，其特征在于：所述滚压工艺中，六角模孔分对称的上下模具，上模下模间隔设置且间距调整为2mm～5mm。
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