CN107825264A - 一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺及设备 - Google Patents

Abstract

一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺及设备，一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，按照工艺流程由前至后依次设置的线材放线装置、机械除锈装置、电解磷化装置和精拉收线及自动控制装置，设备对线材去皮除锈后，在表面生成磷化膜。本发明采用陶瓷滚珠滚抛和砂带打磨的机械去皮除锈的方法，不产生酸洗废水，大大降低了环境的污染，不损伤、划伤线材表面，大大提高钢材精拉的表面质量，同时，本发明所采用各种传感器集成、PLC实时闭环控制的方式进行线材的电解磷化，满足不同磷化膜厚、不同线材产品的需求，大大提高了生产线的多功能用途，极大提高设备利用率。

Description

一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺及设备

技术领域

本发明涉及钢丝线材处理技术领域，特别涉及一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺及设备。

背景技术

经过拉拔、软化退火处理后的冷镦用半成品钢丝线材，其表面质地很软，极易被划伤、损伤，冷镦线材的拉拔量小，拉拔的减面率小，一般在5%～10%。这类钢丝不同于热轧线材与热处理后的半成品钢丝，采用滚轮剥壳、钢丝刷清理浮锈的机械去皮除锈方式会严重刮伤、损伤线材表面，从而影响最终的精拉拔表面质量。

软化退火的钢丝表面会有一层轻微氧化皮，退火后的钢丝在长时间暴露在大气中会被锈蚀。而这些轻微氧化皮及表面锈蚀在精拉拔时会刮伤模具与钢丝表面，钢材表面的锈蚀同样会影响后续线材做精拉拔或表面处理的质量，故拉拔前必须去除钢丝表面轻微氧化皮及锈蚀层，并涂上合适涂层。一般企业多采用酸洗、中高温磷化处理工艺，该工艺会产生大量的酸性废水、废渣以及废气，不仅对环境造成严重的污染，且后期环保处理费用亦比较昂贵。由于钢材经过酸洗，残留的酸液同样会腐蚀钢材本身，对线材的质量有一定的影响。

在整线控制上，一般企业对送丝、酸洗或机械去皮除锈、电解磷化、收线等工序实行分别控制。在实际生产上，若某个环节需要调整或出现故障后，对钢丝运行速度及电解磷化功率不能实时控制，钢材表面的磷化层厚度会变化，而且后道拉拔的速度也是一个渐变的过程，并不能做的匀速拉拔，固在磷化过程中，磷化膜的厚度也是不均匀的，这对后道的拉拔会产生很大的影响。

发明内容

本发明要解决现有技术的问题，提供一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺及设备，去皮除锈不产生酸洗废水，不损伤、划伤线材表面，大大降低了环境的污染，提高钢材精拉的表面质量，解决线材因拉拔速度不均匀而造成磷化膜厚度不均匀的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，按照工艺流程由前至后依次设置的线材放线装置、机械除锈装置、电解磷化装置和精拉收线及自动控制装置。其中：所述的线材放线装置包括放线架、放线控制及刹车装置和钢丝校直和主动送丝装置；所述的机械除锈装置包括陶瓷滚珠滚抛装置和砂带机除锈及除尘设备；所述的电解磷化装置包括电解磷化槽、电源发生装置、水洗槽、水处理磷化液回收装置和皂化槽及烘干装置；所述的精拉收线及自动控制装置包括导丝装置、精拉模具装置、拉丝收线机和自动控制装置。线材从放线架放出，到拉丝收线机完成收线，设备通过自动控制装置控制，以钢丝校直和主动送丝装置和拉丝收线机作为动力源。

作为优选，钢丝校直和主动送丝装置包括两组相互垂直的校直滚轮、主动送丝轮和电机。

作为优选，所述陶瓷滚珠滚抛装置包括可拆卸的陶瓷滚珠保持体、置于陶瓷滚珠保持体内的陶瓷滚珠和陶瓷滚珠保持体旋转机构，陶瓷滚珠保持体旋转机构控制陶瓷滚珠保持体的转动。陶瓷滚珠保持体内设计有陶瓷滚珠道，可以根据线材的直径更换陶瓷滚珠保持体，以更换不同直径的陶瓷滚珠，驱动陶瓷滚珠保持体的陶瓷滚珠保持体旋转机构可无极调速，以满足不同规格线材及线材拉丝速度不均匀的闭环控制。

作为优选，所述砂带机除锈及除尘设备包括砂带机、砂带修整装置和除尘设备，砂带修整装置可修锐砂带机中的砂带。砂带机通过信号传输，可根据线材拉丝速度的快慢线性闭环控制砂带的旋转速度，砂带在使用一定周期后，由砂带修整装置自动修锐砂带，从而保证线材除锈的质量，除尘设备用于收集所除下的锈屑。

作为优选，所述电解磷化槽和皂化槽及烘干装置具有加热系统、温控系统和溶液浓度检测系统。

作为优选，所述电解磷化槽、水洗槽、皂化槽及烘干装置均包括上下设置的洗液槽与储液槽，循环使用液体的循环系统，以及气吹装置。各个槽体中能够循环使用液体，气吹装置减少钢丝线材的液体携带量，防止槽液间相互污染。

作为优选，所述自动控制装置包括若干传感器、PLC系统、通信模块和控制面板，通过自动编程及数据传输、转换协议，实现对钢丝校直和主动送丝装置、陶瓷滚珠滚抛装置、机械除锈及除尘设备、电源发生装置、拉丝收线机等处理设备的自动闭环控制。

作为优选，所述电解磷化槽、水洗槽、皂化槽及烘干装置的槽体均采用抽风密封以防止酸性气体逸出而污染环境。

一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺，基于上述处理设备，处理工艺步骤如下：

步骤1、根据线材直径和磷化膜厚度要求，在自动控制装置的控制面板设置参数，参数包括主动送丝装置的电机转速、陶瓷滚珠滚抛装置的电机转速、砂带机的转速、电源发生装置输出电流的大小以及拉丝收线机的电机转速。

步骤2、操作自动控制装置的控制面板控制各个电机及电源发生装置的开启；

步骤3、放线架放线后的钢丝线材通过放线控制及刹车装置和主动送丝装置校直后送入机械除锈装置。

步骤4、校直的钢丝线材先后经过陶瓷滚珠滚抛装置和砂带机除锈及除尘设备，将钢丝线材表面的氧化皮和铁锈被去除干净后送入电解磷化装置。

步骤5、洁净的钢丝线材进入电解磷化槽进行磷化，在钢丝线材表面生成一层磷酸盐膜后送入水洗槽。

步骤6、电解磷化后的钢丝线材在水洗槽内进行钢丝线材表面磷化液的清理。

步骤7、清理后的钢丝线材通过皂化槽及烘干装置进行皂化涂层和烘干，接着进入精拉收线及自动控制装置。

步骤8、皂化烘干后的钢丝线材在经过导丝装置和精拉模具装置精拉后由拉丝收线机完成收线。

作为优选，在电解磷化的过程中，以洁净的钢丝线材作为阴极，电解磷化槽内设置的阳极极板为阳极，且钢丝线材与阳极极板不接触。

作为优选，根据精拉收线的速度，由PLC自动线性闭环控直各个电机的转速和电源发生装置输出的电流大小，其中生成的磷酸盐膜的厚度为5-20g/m²。

作为优选，根据钢丝线材所需磷化层厚度以及钢丝线材规格通过自动控制装置中的PLC系统调整电流大小或钢丝线材的送丝速度，钢丝线材规格越大则电流越大或送丝速度越慢，磷化层厚度要求越厚则通过电流越大或送丝速度越慢，具体可通过工艺参数表查得相关参数。

作为优选，在线材处理过程中，实时监测电解磷化槽、水洗槽、皂化槽及烘干装置的槽体内液体的各项参数，并实现自动更换。并且线材从槽体送出之前，通过气吹装置吹走表面残留的液体。

本发明的有益效果在于：1. 本发明采用陶瓷滚珠滚抛和砂带打磨的机械去皮除锈的方法，与原有的酸洗去除氧化皮除锈方法相比，不产生酸洗废水，大大降低了环境的污染；与滚轮剥壳、钢丝刷清理的机械去皮除锈方式相比，不损伤、划伤线材表面，大大提高钢材精拉的表面质量。

2.本发明所采用各种传感器集成、PLC实时闭环控制的方式进行线材的电解磷化。通过各种传感器信号采集、通信传输、PLC编程控制、各个信号实时闭环反馈，根据线材拉拔的速度实现对线材机械除锈的速度、电解磷化电源功率大小等参数的自动控制、自动线性调整，无需认为干预调整参数，能解决线材因拉拔速度不均匀而造成磷化膜厚度不均匀的问题，有效的减小对后道拉拔的影响，从而提高线材精拉质量。

3.大大减少人的劳动强度和因人的原因造成的各种风险，从而实现自动、智能、环保的线材连续生产。

4.通过PLC编程和线性控制可以满足不同磷化膜厚、不同线材产品的需求，大大提高了生产线的多功能用途，极大提高设备利用率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中线材放线装置的结构示意图；

图3是本发明中机械除锈装置的结构示意图；

图4是本发明中电解磷化装置的结构示意图；

图5是本发明中精拉收线及自动控制装置的结构示意图；

图6是本发明中陶瓷滚珠滚抛装置的结构示意图。

图中序号：1、线材放线装置，11、放线架，12、放线控制及刹车装置，13、钢丝校直和主动送丝装置；2、机械除锈装置，21、陶瓷滚珠滚抛装置，21-1、陶瓷滚珠保持体，21-2、陶瓷滚珠，21-3、陶瓷滚珠保持体旋转机构，22、机械除锈及除尘设备；3、电解磷化装置，31、电解磷化槽，32、电源发生装置，33、水洗槽，34、水处理磷化液回收装置，35、皂化槽及烘干装置；4、精拉收线及自动控制装置，41、导丝装置，42、精拉模具装置，43拉丝收线机，44、自动控制装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本发明作进一步的说明。

处理设备的实施方式为：如图1所示，一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，按照工艺流程由前至后依次设置的线材放线装置1、机械除锈装置2、电解磷化装置3和精拉收线及自动控制装置4。其中，结合图2所示，线材放线装置1包括放线架11、放线控制及刹车装置12和钢丝校直和主动送丝装置13。

结合图3和图6所示，机械除锈装置2包括陶瓷滚珠滚抛装置21和砂带机除锈及除尘设备22。陶瓷滚珠滚抛装置21包括可拆卸的陶瓷滚珠保持体211、置于陶瓷滚珠保持体211内的陶瓷滚珠212和陶瓷滚珠保持体旋转机构213，陶瓷滚珠保持体旋转机构213控制陶瓷滚珠保持体211的转动。砂带机除锈及除尘设备22包括砂带机、砂带修整装置和除尘设备，砂带修整装置可修锐砂带机中的砂带。

结合图4所示，电解磷化装置3包括电解磷化槽31、电源发生装置32、水洗槽33、水处理磷化液回收装置34和皂化槽及烘干装置35；结合图5所示，精拉收线及自动控制装置4包括导丝装置41、精拉模具装置42、拉丝收线机43和自动控制装置44。

此外，电解磷化槽31和皂化槽及烘干装置35具有加热系统、温控系统和溶液浓度检测系统，且电解磷化槽31、水洗槽33、皂化槽及烘干装置35均包括上下设置的洗液槽与储液槽，循环使用液体的循环系统，以及气吹装置。

而自动控制装置44包括若干传感器、PLC系统、通信模块和控制面板，通过自动编程及数据传输、转换协议，实现对上述处理设备的自动闭环控制。

经过拉拔软化退火后线材的处理工艺，根据线材直径和磷化膜厚度要求，设置相应的参数进行处理，具体实施例如下：

实施例一

步骤1、将15#，Φ10.8mm盘元的线材的程序在控制面板上找到，根据工艺参数表，输入主动送丝装置13的电机转速=400rpm、陶瓷滚珠滚抛装置21的电动转速=120rpm、砂带机的转速=250rpm、电源发生装置32电流=240A以及拉丝收线机43的电机转速=600rpm。

步骤2、通过控制面板上的自动开启按钮开启各个电机和磷化电源。

步骤3、放线架11放线后的钢丝线材通过放线控制及刹车装置12和主动送丝装置13校直后送入机械除锈装置2。

步骤4、校直的钢丝线材先后经过陶瓷滚珠滚抛装置21和砂带机除锈及除尘设备22，将钢丝线材表面的氧化皮和铁锈被去除干净后送入电解磷化装置3。

步骤5、洁净的钢丝线材进入电解磷化槽31进行磷化，在钢丝线材表面生成一层磷酸盐膜后送入水洗槽33。

步骤6、电解磷化后的钢丝线材在水洗槽33内进行钢丝线材表面磷化液的清理。

步骤7、清理后的钢丝线材通过皂化槽及烘干装置35进行皂化涂层和烘干，接着进入精拉收线及自动控制装置4。

步骤8、皂化烘干后的钢丝线材在经过导丝装置41和精拉模具装置42精拉后由拉丝收线机43完成收线。

在实施例一中，根据精拉收线的速度，由PLC自动线性闭环控直前述各个电机的转速和电源发生装置32输出的电流大小，其磷酸盐膜的厚度为10-12g/m2。

实施例2

步骤1、将16MnCr5，Φ9 mm盘元的线材的程序在控制面板上找到，根据工艺参数表，输入主动送丝装置13的电机转速=520rpm、陶瓷滚珠滚抛装置21的电动转速=150rpm、砂带机的转速=350rpm、电源发生装置32电流=200A以及拉丝收线机43的电机转速=750rpm。

步骤2、通过控制面板上的自动开启按钮开启各个电机和电源发生装置32。

步骤3、放线架11放线后的钢丝线材通过放线控制及刹车装置12和主动送丝装置13校直后送入机械除锈装置2。

步骤4、校直的钢丝线材先后经过陶瓷滚珠滚抛装置21和砂带机除锈及除尘设备22，将钢丝线材表面的氧化皮和铁锈被去除干净后送入电解磷化装置3。

步骤5、洁净的钢丝线材进入电解磷化槽31进行磷化，在钢丝线材表面生成一层磷酸盐膜后送入水洗槽33。

步骤6、电解磷化后的钢丝线材在水洗槽33内进行钢丝线材表面磷化液的清理。

步骤7、清理后的钢丝线材通过皂化槽及烘干装置35进行皂化涂层和烘干，接着进入精拉收线及自动控制装置4。

步骤8、皂化烘干后的钢丝线材在经过导丝装置41和精拉模具装置42精拉后由拉丝收线机43完成收线。

在实施例二中，根据精拉收线的速度，由PLC自动线性闭环控直前述各个电机的转速和磷化电源发生装置32输出的电流大小，其磷酸盐膜的厚度为8-10g/m2。

在上述两个处理工艺实施例的电解磷化的过程中，以洁净的钢丝线材作为阴极，电解磷化槽31内设置的阳极极板为阳极，且钢丝线材与阳极极板不接触。并且，根据钢丝线材所需磷化层厚度以及钢丝线材规格通过自动控制装置44中的PLC系统调整电流大小或钢丝线材的送丝速度，钢丝线材规格越大则电流越大或送丝速度越慢，磷化层厚度要求越厚则通过电流越大或送丝速度越慢。

此外，在线材处理过程中，各传感器实时监测电解磷化槽31、水洗槽33、皂化槽及烘干装置34的槽体内液体的各项参数，并实现自动更换。并且线材从槽体送出之前，通过气吹装置吹走表面残留的液体。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，其特征在于：按照工艺流程由前至后依次设置的线材放线装置（1）、机械除锈装置（2）、电解磷化装置（3）和精拉收线及自动控制装置（4）；

所述线材放线装置（1）包括放线架（11）、放线控制及刹车装置（12）和钢丝校直和主动送丝装置（13）；

所述机械除锈装置（2）包括陶瓷滚珠滚抛装置（21）和砂带机除锈及除尘设备（22）；

所述电解磷化装置（3）包括电解磷化槽（31）、电源发生装置（32）、水洗槽（33）、水处理磷化液回收装置（34）和皂化槽及烘干装置（35）；

所述精拉收线及自动控制装置（4）包括导丝装置（41）、精拉模具装置（42）、拉丝收线机（43）和自动控制装置（44）。

2.根据权利要求1所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，其特征在于：所述陶瓷滚珠滚抛装置（21）包括可拆卸的陶瓷滚珠保持体（211）、置于陶瓷滚珠保持体（211）内的陶瓷滚珠（212）和陶瓷滚珠保持体旋转机构（213），陶瓷滚珠保持体旋转机构（213）控制陶瓷滚珠保持体（211）的转动。

3.根据权利要求1所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，其特征在于：所述砂带机除锈及除尘设备（22）包括砂带机、砂带修整装置和除尘设备，砂带修整装置可修锐砂带机中的砂带。

4.根据权利要求1所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，其特征在于：所述电解磷化槽（31）和皂化槽及烘干装置（35）具有加热系统、温控系统和溶液浓度检测系统。

5.根据权利要求4所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，其特征在于：所述电解磷化槽（31）、水洗槽（33）、皂化槽及烘干装置（35）均包括上下设置的洗液槽与储液槽，循环使用液体的循环系统，以及气吹装置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理设备，其特征在于：所述自动控制装置（44）包括若干传感器、PLC系统、通信模块和控制面板，通过自动编程及数据传输、转换协议，实现对处理设备的自动闭环控制。

7.一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺，其特征在于处理工艺步骤如下：

步骤1、根据线材直径和磷化膜厚度要求，在自动控制装置（44）的控制面板设置参数，参数包括主动送丝装置（13）的电机转速、陶瓷滚珠滚抛装置（21）的电机转速、砂带机的转速、电源发生装置（32）输出电流的大小以及拉丝收线机（43）的电机转速；

步骤2、操作自动控制装置（44）的控制面板控制各个电机及电源发生装置（32）的开启；

步骤3、放线架（11）放线后的钢丝线材通过放线控制及刹车装置（12）和主动送丝装置（13）校直后送入机械除锈装置（2）；

步骤4、校直的钢丝线材先后经过陶瓷滚珠滚抛装置（21）和砂带机除锈及除尘设备（22），将钢丝线材表面的氧化皮和铁锈被去除干净后送入电解磷化装置（3）；

步骤5、洁净的钢丝线材进入电解磷化槽（31）进行磷化，在钢丝线材表面生成一层磷酸盐膜后送入水洗槽（33）；

步骤6、电解磷化后的钢丝线材在水洗槽（33）内进行钢丝线材表面磷化液的清理；

步骤7、清理后的钢丝线材通过皂化槽及烘干装置（35）进行皂化涂层和烘干，接着进入精拉收线及自动控制装置（4）；

步骤8、皂化烘干后的钢丝线材在经过导丝装置（41）和精拉模具装置（42）精拉后由拉丝收线机（43）完成收线。

8.根据权利要求7所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺，其特征在于：在电解磷化的过程中，以洁净的钢丝线材作为阴极，电解磷化槽（31）内设置的阳极极板为阳极，且钢丝线材与阳极极板不接触。

9.根据权利要求7所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺，其特征在于：根据精拉收线的速度，由PLC自动线性闭环控直各个电机的转速和电源发生装置（32）输出的电流大小，其中生成的磷酸盐膜的厚度为5-20g/m²。

10.根据权利要求9所述的一种经过拉拔软化退火后线材的处理工艺，其特征在于：根据钢丝线材所需磷化层厚度以及钢丝线材规格通过自动控制装置（44）中的PLC系统调整电流大小或钢丝线材的送丝速度，钢丝线材规格越大则电流越大或送丝速度越慢，磷化层厚度要求越厚则通过电流越大或送丝速度越慢。