CN1099806A - 低碳合金钢水泥厂和射钉及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低碳合金钢水泥钉或射钉及其
制造该钉的工艺技术，是选用低碳钢中的镇静钢或特
殊镇静钢线材为原材料，经过除锈酸洗、水清洗。沾
白灰、干燥、拉丝制成水泥钉或射钉形状，再进行在网
带式淬火炉中，气体渗碳或碳氮共渗、中温淬火、低温
回火、表面处理。炉中预热温度为860℃，渗碳或碳
氮共渗温度870℃-900℃，采用了0.90％-1.05％
的碳势，时间是45分钟到1小时15分钟，低温回火
为150℃-180℃，时间为45分钟到1小时，确保产
品在晶粒度5-6级，提高了产品的强度和韧性指标，
使产品质量处于稳定状态，制造成本低，工艺性好，质
量参数离散度小。
Description
本发明是涉及一种低碳钢的水泥钉或射钉，及生产该种钉子的工艺技术，该种钉用于建筑装饰领域。
低碳合金钢水泥和射钉的生产工艺是选用低碳钢线材做原材料，主要采用渗碳和碳氮共渗工艺生产低碳合金钢水泥钉或射钉的工艺技术。这种低碳合金钢水泥钉或射钉能够安全可靠地穿过砖结构墙的水泥和白灰封面钉入砖内，或者在200标号以下砂浆水泥表面上固定物品和装修用。
目前，生产水泥钉和射钉被广泛采用的工艺方法是选用中碳钢线材或者高碳钢线材，经过机械除锈、酸洗、水清洗、沾灰干燥、拉丝、退火后再经过机械除锈、酸洗、水清洗、沾灰干燥、拉丝至合适的尺寸，再经过制钉、中温淬火、低温回火、表面处理后，制成水泥钉或射钉。上述工艺方法存在着如下的缺点和不足：成本高，中碳钢和高碳钢线材每吨价格高于低碳钢线材1000元。工艺性不好，生产周期长，由于金属材料的冷作硬化，中碳钢和高碳钢线材在拉丝工序中必须进行退火，每次退火费用是500元/吨以上;由于退火，线材必须重新进行机械除锈、酸洗、水清洗、沾灰干燥，才能继续拉丝。这样既增加了线材损耗、增加了退火费用，提高了成本，又加长了生产周期。在生产过程中，由于中碳钢和高碳钢线材强度较强和硬度较高，对生产设备（拉丝机和制钉机）损坏程度较严重，也增加了工人的劳动强度。由于中碳钢和高碳钢线材弹性较好，在制钉工序中，钉杆校直难度增大，产品弯杆率高。由于存在退火工序，存在着退火不均匀的现象，容易造成制钉不掉角或钉尖散口，抽尖及钉帽开裂的缺欠。
在1993年1月20日的如中国专利局公开的CN106854A《发明专利公告》的《用低碳钢生产水泥钉和射钉的工艺方法》中所公开的工艺方法中，又存在着如下的缺欠：文中说：“本工艺的特点是选用了低碳钢线材为原材料，其材质是包括国产甲类普通碳素钢、乙类普通碳素钢和优质碳素钢，其钢中的碳含量低于0.25%的10、15、20、25、15MN、20MN/25MN等牌号的低碳钢线材以及进口线材中材质成分与上述国产线材材质相同或者相近的材料。”上述选材方法只规定了选用碳含量低于0.25%的低碳钢线材的材质成分，而没有提到低碳钢由于冶炼时脱氧材料不同而形成二种不同的低碳钢，即镇静钢和沸腾钢。镇静钢一般是经铝脱氧的本质细晶粒钢，沸腾钢一般是经锰硅脱氧的本质粗晶粒钢，一旦选用了低碳沸腾钢线材为原料生产的低碳钢水泥钉或射钉，在中温渗碳或碳氮共渗时，温度超过700℃的材料晶粒度级别将进入4级，在温度接近900℃时晶粒度级别已达到1级，因晶粒度过于粗大，产品的强度和韧性极大的降低而成为废品，废品率可达100%。废品的主要性能表现为，在正常使用时，一锤打下去，钉帽、钉杆立即断裂甚至粉碎，完全丧失使用价值。
鉴于上述已有技术的缺点和不足，本发明提供一种能够保证产品质量、不出废品、又能进一步降低成本的低碳渗碳钢或低碳碳氮共渗的合金钢板材质的水泥钉或射钉及制造该种钉子的工艺技术。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
在低碳钢线材中选用低碳优质碳素钢，碳素结构钢中的低碳镇静钢和低碳特殊镇静钢，经过机械除锈、酸洗、水清洗、沾白灰、干燥、拉丝、制成水泥钉和射钉形状，再进行气体渗碳或者是碳氮共渗、中温淬火、低温回火、表面处理，在本工艺中其特征是在选用低碳钢线材做原材料时，选用镇静钢或者特殊镇静钢。
本发明的另一个特点是，在制钉工序完成后，在网带式连续渗碳淬火炉中，进行保护气氛下的气体渗碳或者碳氮共渗。炉中的预热温度为860℃，气体渗碳或者碳氮共渗的温度为870-900℃，扩散温度为880℃，淬火前的预冷温度为845℃至850℃，采用0.90%-1.05%的碳势，时间为45分钟至1小时15分钟，油淬。低温回火温度控制在150℃至180℃，时间为45分钟至1小时。
本发明的全部工艺流程是低碳镇静钢线材，在除锈机上经过机械除锈后，投入3%-5%的硫酸溶液中浸泡13分钟至20分钟，然后用清水冲洗干净，再将线材投入到温度为80℃-90℃含氧化钙48%-52%的浆水中浸泡10分钟至12分钟后，取出凉干。再进入拉丝工序。当线材延伸率在25%-27%，收缩率为50%-55%时，拉丝工序的拉丝模排布参考值如下表：
把拉制好的成品线材，在国产Z94系列制钉机上进行常规制水泥钉型和射钉型生产。
把生产出的钉子，在网带式连续渗碳淬火炉中进行通气式可控气氛下的渗碳或者碳氮共渗，渗层控制在钉子公称直径的0.0035-0.0045倍，碳势控制在0.9-1.05%之间。淬火处理后，再进行低温回火处理。具体的热处理工艺是在网带式连续渗碳淬火炉中，予热温度为860℃，渗碳或者碳氮共渗温度为870℃至900℃，碳势为0.9-1.05%之间，扩散温度为880℃，淬火前的预冷温度为845℃至850℃，工件通过的时间为45分钟至1小时15分钟，油淬。低温回火温度控制在150℃至180℃之间，工件通过时间为45分钟至1小时。
本发明与现有技术相比，由于明确了在低碳钢线材中，只有本质细晶粒钢，尤其是突出强调了碳素结构钢中的镇静钢和特殊镇静钢，才能用做制造水泥钉和射钉的原材料，避免了因用本质粗晶粒钢（沸腾钢）而产生的批量废品的发生，成为本发明的一个技术关键。又由于新的热处理工艺的制钉，确保了产品的晶粒度在5、6级以上，提高了产品的强度指标和韧性指标，使产品质量处于好而稳定的状态。
由于本发明上述二项技术关键的提出，用低碳钢生产水泥钉和射钉的工艺方法才彻底完善。才使低碳钢线材和中高碳钢线材每吨800元-1000元的价差，因选用低碳镇静线材做原材料，切实地成为水泥钉和射钉生产成本的降低额;才使拉丝工工序中不需退火，每吨又降低成本500元;才使拉丝机和制钉机损坏率降低，减少了维护和维修费用;才使低碳钢线材的拉拔工艺性好，拉细丝容易的优点得以体现;才使工人劳动强度降低;才使低碳钢可塑性优于中高碳钢的特点在产品外观质量的提高上得以体现：钉子弯杆率降低，消灭了钉类的抽心和散口，钉帽不开裂。
渗碳钢和碳氮共渗钢同属低碳合金钢。由于上述低碳镇静钢材料的选用，合理可行的渗碳和碳氮共渗工艺的制订，这种低碳合金钢水泥钉和射钉的生产工艺才成为了实用技术。
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的镇静钢和沸腾钢材料加热温度和晶粒度级别关系图。
图3是本发明的渗碳或者碳氮共渗热处理工艺图和低温回火热处理工艺图。
下面结合附图对本发明作具体实施例描述。
如附图2所示，给出了镇静钢线材和沸腾钢线材的加热温度和钢材晶粒度级别的关系曲线。
附图3还可以进一步看出在选用低碳钢生产水泥钉和射钉的工艺方法中所给出的在900℃-960℃进行气体渗碳的温度偏高，因为在此温度下，镇静钢的晶粒度级别已接近4级或超过4级，产品的强度和韧性损失也很大，产品的质量大大地降低了。
结合附图1的工艺流程：
实施例1：
用台湾产牌号C1018线材，材质成分如下：
C：0.19% MN：0.71% P：0.02%
S：0.015% S：0.3%
工艺过程如下：
经机械除锈后，在4%的硫酸溶液中浸泡15分钟，用清水冲洗干净，然后将线材投入氧化钙含量为48%，温度为90℃的水浆中浸泡10分钟，凉干后开始拉丝，在D5C×5拉丝机上连续拉丝，各道拉丝模匹配如下：φ5.7，φ5.0，φ4.5，φ4.1，φ3.7，成品丝φ3.7即为制钉用线材，在Z94-4自动制钉机上，生产60×3.7水泥钉型。然后在网带式连续渗碳淬火炉上进行保护气氛下的气体碳氮共渗淬火。工艺参数如下：各区温度：予热区860℃，碳氮共渗880℃，预冷区850℃，碳势0.90%，时间50分钟;然后在网带式连续回火炉上进行回火处理，回火温度180℃，时间40分钟，经电镀后，水泥钉生产完毕。
表面硬度：HRC：58-62
心部硬度：HRC：29-34
抗拉强度： b：1300-1600MPa
晶粒度级别：6级
金相：表面：细小，回火马氏体。
心部：低碳马氏体
实施例2
采用首钢产Q235A线材，材质成分如下：
C：0.18%、MN：0.51%、P：0.019%、S：0.01%、Si：0.1%。
采用如实施例1相同的工艺过程仿制射钉钉型，用射钉枪试打，和仿国内某名牌产品相比，性能相仿佛。
实施例3
采用实施例2的原材料，采用相同的工艺，生产水泥钉，产品质量参数如下：
表面硬度：HRC：56-60
心部硬度：HRC：32-35
抗拉强度： b：1300-1700MPa
晶粒度级别：6级
金相：表面：马氏体+碳化物
心部：低碳板条马氏体
Claims (5)
1、一种低碳合金钢水泥钉或射钉，其特征是水泥钉和射钉的原材料是低碳镇静钢线材或者是低碳特殊镇静钢线材。
2、一种制做权利要求1的水泥钉和射钉的工艺方法，是选用低碳镇静钢线材或者是低碳特殊镇静钢线材，经过机械除锈、酸洗、水清洗、沾白灰、干燥处理工序后，再经过拉丝制成水泥钉或射钉形状，再放到网带式连续渗碳淬火炉中进行低碳镇静钢或低碳特殊镇静钢的渗碳或碳氮共渗工艺、中温淬火、低温回火、表面处理的工序制造成水泥钉或射钉。
3、根据权利要求2所述的工艺方法其特征是渗碳或碳氮共渗时，水泥钉和射钉在网带式连续淬火炉中进行预热的温度是860℃，渗碳或碳氮共渗的温度是870℃-900℃，碳势为0.90%-1.05%，时间为45分钟-1小时15分钟，低温回火温度为150℃-180℃，时间为45分钟-1.1小时。
4、根据权利要求2所述的工艺方法，其特征是经过渗碳和碳氮共渗的中温淬火和低温回火生产的水泥钉和射钉的晶粒度应是5-6级。
5、按权利要求1所述的工艺方法，其特征是渗碳层控制在钉子的公称直径的0.0035-0.0045倍，钉子表面含碳量应控制在0.9%-1.05%之间。
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