CN110177890B - 无铅索氏体化工艺和设备 - Google Patents

Abstract

一种将直径大于2.8mm的一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝受控地冷却至预先确定的温度范围的方法，包括以下步骤：‑沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第一冷却剂浴，该一个或多个第一冷却剂浴包括浴液，该浴液包括水和稳定添加剂。浴液和多根被预先加热的且基本上直的钢丝沿着每个单独的路径在每根钢丝自身周围形成蒸汽膜；‑将被浸没在一个或多个第一冷却剂浴内部的冲击液在沿着一个或多个单独的路径的一定长度L上导向一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，以冷却一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，冲击液减小蒸汽膜的厚度或使蒸汽膜不稳定，从而提高在沿着一个或多个单独的路径的长度L上的冷却速度；‑沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝离开一个或多个第一冷却剂浴，以在空气中进一步冷却；‑在空气中进一步冷却之后，沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第二冷却剂浴。在该方法中，一根或多根基本上直的钢丝经受从奥氏体到珠光体的冷却转变。

Description

无铅索氏体化工艺和设备

技术领域

本发明涉及一种用于钢丝无铅索氏体化的方法和设备。

背景技术

钢丝的热处理在生产工艺中通常起着重要作用。钢丝制造的第一步是将线材拉拔成所需的中间直径。在加工硬化的这个阶段，通过索氏体化工艺将经拉拔的钢丝热处理成珠光体，以实现进一步的塑性变形。随后，将索氏体化的钢丝拉拔成较小尺寸，要么第二中间尺寸要么最终直径。索氏体化涉及将碳钢丝加热到奥氏体相，通常高于800℃，然后将钢丝冷却至选定的温度，保持足够时段，以完成奥氏体的大致等温分解。温度的范围通常介于500℃至680℃之间，意图通常是提供细珠光体结构。

通过热轧从锭料或坯料制成的钢线材在经过受控冷却后以轧制态被应用于实际应用。为了在热轧后立即冷却高碳线材以具有优异的冷加工性能，GB1276738描述了将高碳线材浸没在温水浴中。该文献中所公开的线材直径范围为5.5mm和6.5mm之间的钢线材的热处理方法包括：将维持在600℃至1100℃温度的线材浸没在含有表面活性剂的温水浴中。水保持在高于45℃的温度，从而在线材表面上均匀地生成蒸汽膜，从而控制线材的冷却速度。该热处理方法的关键点是：在线材表面上均匀地生成蒸汽膜并且将该状态保持一时间段直到珠光体转变结束。当这种方法用于直接冷却在水平输送机上以螺旋卷输送的热轧线材时具有各种优点。已经认为该方法对于处理具有其他直径的钢丝不太合适或不太可靠。

WO2007/023696涉及一种直径大于11.0mm的松散卷状轧制线材的直接热处理方法。卷状轧制线材通过将它们浸没在制冷剂中或将它们暴露于制冷剂流中而冷却。

对于具有所需的中间直径(其可以从1.5mm变化至5.0mm)的经拉拔的钢丝的热处理，EP0216434公开了另一种对预先加热至奥氏体温度的钢丝进行受控冷却的方法：将钢丝连续地输送通过含有至少80℃的基本上纯水的冷却剂浴，并且将钢丝浸没在浴中，以冷却至珠光体，而不产生马氏体或贝氏体。通过使钢丝与基本上纯水的连续非湍流接触，钢丝沿其整个浸没长度进行均匀且稳定的薄膜沸腾冷却。水索氏体化的钢丝具有足够均匀的珠光体微结构，该微结构具有出色的可拉伸性记录。

EP0524689A1公开了一种对直径小于2.8mm的至少一种钢丝进行索氏体化的工艺。冷却通过一个或多个水冷却阶段期间水中的膜态沸腾和一个或多个空气冷却阶段期间空气中的膜态沸腾交替进行。水冷却阶段紧接在空气冷却阶段之后，并且反之亦然。水中的冷却速度很快，而空气中的冷却速度要慢得多。水中的高速冷却对直径小于2.8mm的金属丝造成严重风险。在水冷却部分之间进行空气冷却以减缓钢丝的冷却。水冷却阶段的数目、空气冷却阶段的数目和每个水冷却阶段的长度被选择为使得避免形成马氏体或贝氏体。

名称为“粗钢丝的强制水冷”的WO2014/118089A1公开了一种对直径大于5mm的直钢丝的强制冷却工艺。浸入冷却剂浴内部的冲击液被导引至钢丝，以加快经加热的钢丝的冷却速度。冷却剂浴中的该“强制”冷却区之后是其中未受干扰的(这意味着金属丝周围的沸腾膜上没有冲击液)沸腾膜进一步冷却金属丝的冷却区。

索氏体化工艺(即，冷却或转变步骤)非常关键，并且为了影响奥氏体化钢丝到珠光体的冷却转变，已经进行了许多上述尝试。然而，由于许多不希望的金属结构，所得到的钢丝仍可能显示出特性的变化，诸如不一致的可拉伸性和经常意料之外的脆性行为。索氏体化的钢丝的精确金属结构不仅决定了在随后的钢丝拉拔期间钢丝断裂的存在与否，而且在很大程度上决定了钢丝在其最终直径下的机械特性。转变条件必须使得即使在钢丝表面上的非常局部的点处也能避免马氏体或贝氏体。另一方面，索氏体化的钢丝的金属结构不能太软，即，不能使珠光体结构太粗或铁素体太多，因为这种金属结构永远不会产生所需的钢丝的极限拉伸强度。对于钢丝，特别是对于直径较大的钢丝，仍然需要可靠且成本有效的索氏体化工艺，其中钢丝的金属结构和拉伸强度可以得到很好的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直径大于2.8mm的钢丝的索氏体化工艺，该工艺随时间而更加稳定。本发明的另一目的是获得直径大于2.8mm的索氏体化钢丝，其具有适当的金相组织，即，没有任何马氏体或贝氏体点的细珠光体结构。本发明的再一目的是提供一种工艺，其适用于微调具有不同直径和钢成分的多根钢丝的微结构和拉伸性能。

本发明的第一方面是一种将一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝受控地冷却至预先确定的温度范围的方法。被预先加热的且基本上直的钢丝的直径大于2.8mm。该方法包括以下步骤：

a)沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第一冷却剂浴。一个或多个第一冷却剂浴包括浴液。浴液包括水和稳定添加剂。优选地，浴液的温度高于80℃。浴液和多根被预先加热的且基本上直的钢丝沿着每个单独的路径在每根钢丝自身周围形成蒸汽膜。

b)将被浸没在一个或多个第一冷却剂浴内部的冲击液在沿着一个或多个单独的路径的一定长度L上导向一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，以冷却一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝。冲击液减小蒸汽膜的厚度或使蒸汽膜不稳定，从而提高在沿着一个或多个单独的路径的长度L上的冷却速度。

c)沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝离开一个或多个第一冷却剂浴，以在空气中进一步冷却；

d)在空气中进一步冷却之后，沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第二冷却剂浴。

在该方法中，一根或多根基本上直的钢丝经受从奥氏体到珠光体的冷却转变。

直径大于2.8mm的钢丝在索氏体化中最初需要快速冷却。在本发明的方法中通过在第一冷却剂浴中的强制冷却来执行这种快速冷却。如在WO2014/118089A1中一样，通过将浸没在冷却剂浴内部的冲击液导向被预先加热且基本上直的钢丝来实现强制冷却。冲击液减小蒸汽膜的厚度或使蒸汽膜不稳定，从而提高冷却速度。如在WO2014/118089A1中一样，本发明的方法包括(并且要求)通过钢丝周围的未受干扰的蒸汽膜进一步较慢地冷却钢丝；这可以称为非强制冷却，其中钢丝运行通过液体。在本发明的方法中，钢丝运行通过第一冷却剂浴(其中强制冷却被应用于钢丝)和第二冷却剂浴(其中钢丝的冷却由钢丝周围的未受干扰的蒸汽膜执行，因此由非强制冷却执行)之间的空气。由于本发明的方法中的气隙，所以与WO2014/118089A1不同，强制冷却中产生的湍流不会影响非强制冷却(这是液体中的冷却，其中钢丝周围的蒸汽膜不受干扰)。在WO2014/118089A1中，冷却剂浴中的湍流会在非强制冷却区中以不受控制的方式无意地影响蒸汽膜。在珠光体转变过程期间，优选等温转变，冷却速率的原因需要精确。当非强制冷却区中的钢丝周围的蒸汽膜以不受控制的方式受到影响时，意味着冷却速率发生改变。因此，冷却条件在第二冷却区不稳定，并且索氏体化的钢丝的质量不会随时间而恒定不变，甚至是不可接受的。因此，本发明的方法的优点在于，对于大于2.8mm的直径，可以获得更可靠和更恒定的钢丝从奥氏体到珠光体的转变。

本发明着重于由于第一冷却剂浴中的强制冷却而实现的快速初始冷却以及由于提供防止第二液体冷却剂浴中的湍流的气隙而实现的稳定转变过程。尽管EP0524689A1也在具有薄膜沸腾的两个段之间提供空气冷却，但是空气冷却的原因完全不同，因为EP0524689A1中提供空气冷却以降低冷却速度，否则钢丝可能会连续地转变为马氏体，而非转变为珠光体。

在本发明中，受控的冷却方法涉及一根或多根基本上直的钢丝。这些钢丝沿着单独的路径穿过第一冷却剂浴。换句话说，第一冷却剂浴中的路径基本上是直的。因此，每根钢丝的路径都得以很好的限定。通常，第一冷却剂浴可以具有矩形形状，并且钢丝的路径基本上平行于矩形的第一冷却剂浴的一侧。这使得可以将浸没在第一冷却剂浴内部的冲击液导向钢丝上的蒸汽膜。比如，冲击液可以来自钢丝下方，朝向钢丝(或蒸汽膜)并且沿着单独的路径。因此，蒸汽膜可以不稳定，或蒸汽膜的厚度被减小。

根据本发明，一根或多根被预先加热的钢丝经受从奥氏体到珠光体的受控的冷却转变处理。一根或多根钢丝被预先加热到高于奥氏体化温度，并且优选地，在400℃至650℃的预先确定的温度范围内冷却，以便允许从奥氏体转变为珠光体，更优选地，在约580℃的温度下。

一个或多个第一冷却剂浴包括浴液。该浴液包括水和稳定添加剂。提供稳定添加剂以增加钢丝周围的蒸气/蒸汽膜的稳定性。稳定添加剂可以包括：表面活性剂(诸如肥皂)、稳定聚合物(诸如聚乙烯吡咯烷酮)、聚乙烯醇和/或聚合物淬火剂(诸如烷基二丙烯酸酯或聚丙烯酸钠)。添加剂用于增加钢丝周围的蒸汽膜的厚度和稳定性。

优选地，第一冷却剂浴中的浴液的温度被设置在80℃至100℃之间。第一冷却剂浴的浴液温度优选地高于80℃，例如85℃，最优选地，高于90℃，例如约95℃。水温越高，钢丝周围的蒸汽膜的稳定性就越高。

优选地，冲击液具有与第一冷却剂浴的浴液相同的化学成分。

优选地，一个或多个第二冷却剂浴的浴液的成分与一个或多个第一冷却剂浴的浴液的成分相同。更优选地，一个或多个第一冷却剂浴和一个或多个第二冷却剂浴的浴液借助于循环泵连续循环，其中共同的中间存储接收器用于从中取出浴液以及将浴液再循环至一个或多个第一冷却剂浴和一个或多个第二冷却剂浴。这样，改善了一个或多个第一冷却剂浴和一个或多个第二冷却剂浴中的浴液成分的均匀性，从而产生更稳定的冷却系统。

优选地，针对每根单独的钢丝或者针对多根钢丝的子集，(可以)单独地设置和/或控制冲击液的强度。通过设置和/或控制冲击液的强度，修改了扰乱钢丝周围的蒸汽膜的强度，从而修改了钢丝的冷却速率。这样，可以设置参数以便最佳地冷却和转变每根钢丝，也提高了转变过程的可靠性。冲击液的强度可以例如通过对产生冲击液的射流进行流速控制来控制；为此，可以使用适当的流量控制系统。在本发明中，优选地，通过借助于射流前方的压力调节冷却剂流量来调整冷却速率。更优选地，每根钢丝的冷却速率由单独的控制致动器单独地控制，使得可以针对不同的钢丝实现不同的冷却方案和期望的拉伸强度。

根据本发明，可以很好地控制单根钢丝的冷却，使得可以变化从奥氏体向珠光体转变的位置。通过调整冷却方案，例如，通过为在第一冷却剂浴中提供冲击液的冲击射流选择流速，可以在第一冷却剂浴中、在第一冷却剂浴和第二冷却剂浴之间的气隙区域中、或在第二冷却液浴中发生单根钢丝的转变。因此，可以对具有不同直径和钢成分的钢丝的拉伸强度进行微调。

在优选的方法中，当被预先加热的且基本上直的钢丝在第一冷却剂浴和第二冷却剂浴之间的空气中冷却时，从奥氏体到珠光体的冷却转变基本开始。

优选地需要仔细调节冲击液的流速，以便使蒸汽膜不稳定或蒸汽膜厚度减小。不同于在许多冷却或索氏体化装置中使用具有冷水和冲击液的分离的系统，优选地根据本发明，冲击液和第一冷却剂浴中的液体的化学成分相同。这带来两个主要优点：一个是安装成本低得多(使用相同的箱和冷却液)；另一个是降低钢丝的芯和表面之间的温度梯度(不与冷水直接接触，获得更稳定的蒸汽膜)，有助于形成更均匀的索氏体化结构。

在优选实施例中，第一冷却剂浴和/或第二冷却剂浴的长度是可调整的。这样，在本发明的方法中提供了进一步的微调能力，以优化和稳定索氏体化钢丝的微结构。

在优选实施例中，提供分隔壁，其将第一冷却剂浴中的钢丝沿着钢丝的整个长度分隔开，沿着该钢丝的整个长度，钢丝周围的蒸汽膜受到冲击流的影响，使得到第一钢丝上的冲击液不会影响第二钢丝周围的蒸汽膜。还涉及可以为各根钢丝设置冲击液的强度，而不受来自相邻钢丝的冲击液的强度的影响。这些实施例在索氏体化钢丝的质量和稳定性方面提供了进一步的协同改进，尤其是当不同直径和/或不同合金的钢丝同时索氏体化时。

在优选实施例中，在沿着每个单独的路径的整个长度L上的冷却速度由冲击液的流速控制。

在优选实施例中，一个或多个第一冷却剂浴具有固定的长度。

优选地，冲击液沿着每个单独的路径被浸没在每根被预先加热的且基本上直的钢丝自身的下方；或者，冲击液沿着多根钢丝单独的路径部分地被浸没在多根被预先加热的且基本上直的钢丝中的一些钢丝的下方。

优选地，第一冷却剂浴是溢流型的。更优选地，冲击液由沿着每个单独的路径被浸没在钢丝自身下方的冷却剂浴内部的孔中的多个射流提供。在钢丝下方具有射流的优点在于，可以容易地接触和布置钢丝，而不受射流的阻碍。

来自浸没孔的多个射流优选地适于直线地导向蒸汽膜，例如，垂直于一根或多根钢丝，以便对蒸汽膜产生有效的影响(使蒸汽膜不稳定或减小蒸汽膜的厚度)，并且进一步提高钢丝的冷却速度。

优选地，通过流量控制系统(例如，使用泵)连续再循环和控制冲击液。更优选地，提供一个或多个传感器以测量钢丝中的一根或多于一根钢丝的磁响应；并且提供反馈以在闭环控制中调节第一冷却剂浴中的冲击液。如果使用如WO2014/118089A1中公开的可变强制冷却长度的概念，这将会更加困难(如果不是不可能的话)。

根据本发明的受控冷却的钢丝的直径范围为2.8mm至20mm。例如，钢丝的直径范围为3.5mm至20mm或6.5mm至13.5mm。

本发明的第二方面是用于将一根或多根被预先加热的钢丝受控地冷却至预先确定的温度范围的设备。该设备包括:

a)一个或多个第一冷却剂浴。提供一个或多个第一冷却剂浴以用于容纳浴液，该浴液包括水和稳定添加剂，例如，稳定聚合物。优选地，提供一种装置，其用于调整浴液温度，更优选地，温度高于80℃；

b)一个或多个冲击液发生器，其被浸没在一个或多个第一冷却剂浴内部，适于沿着单独的路径朝向每根钢丝喷射冲击液；

c)一个或多个第二冷却剂浴。提供一个或多个第二冷却剂浴以用于容纳浴液，该浴液包含水和稳定添加剂，例如，稳定聚合物。优选地，提供一种装置，其用于调整浴液温度，更优选地，温度高于80℃。一个或多个第二冷却剂浴与一个或多个第一冷却剂浴分开，其中在一个或多个第一冷却剂浴和一个或多个第二冷却剂浴之间具有气隙。优选地，气隙的长度在0.1和2m之间；

d)引导装置，其用于沿着单独的路径连续地引导一根或多根被预先加热的钢丝，顺次通过一个或多个第一冷却剂浴、气隙以及一个或多个第二冷却剂浴。优选地，提供该设备以执行如在本发明的第一方面的任何实施例中的方法。

根据本发明的设备具有投资成本低和运行成本低的优点。很容易使传统的水空气索氏体化设备适于根据本发明的强制水冷设备。根据本发明的设备不仅适用于冷却多根被预先加热的钢丝，每根钢丝具有相同的直径；而且还适用于冷却具有不同直径的多根被预先加热的钢丝，其可以借助于在第一冷却剂浴中单独地调整流速和/或通过沿着每个单独的路径调整第二冷却剂浴的长度来实现。

优选地，第一冷却剂浴、冲击液发生器以及气隙沿着每个单独的路径具有固定的长度。

优选地，第一冷却剂浴和/或第二冷却剂浴的长度是可调整的。

优选地，该设备包括装置，其用于控制一个或多个冲击液发生器的强度。为此，可以优选地在第一冷却剂浴外部提供流量控制系统。为此，可以使用具有流量控制的泵。备选地，可以借助于一个或多个阀或孔口来控制流速。

优选地，一个或多个第一冷却剂浴是溢流型的。

优选地，一个或多个第二冷却剂浴是溢流型的。

附图说明

图1示出了根据本发明的优选的水空气索氏体化概念。

图2给出了根据本发明的进行冷却工艺的示意图。

图3示出了根据不同例程的经加热的钢丝的冷却曲线。

图4图示了流速对冷却速度的影响。

图5图示了根据本发明的示例的在不同流速下经受强制冷却的钢丝的冷却曲线。

图6图示了根据本发明的示例的在不同流速下经受强制冷却的钢丝的拉伸强度。

图7图示了根据本发明的另一示例的在不同流速下经受强制冷却的钢丝的冷却曲线。

图8图示了根据本发明的另一示例的在不同流速下经受强制冷却的钢丝的拉伸强度。

具体实施方式

图1中示意性地示出了根据本发明的优选的水空气索氏体化的方法和设备。在第一冷却剂浴(CB1)中具有冲击液的冷却长度是固定的，并且借助于射流前方的压力调节冷却剂流来调整冷却速率。提供短气隙(AG)以分开第一冷却剂浴(CB1)和第二冷却剂浴(CB2)。第二冷却剂浴(CB2)的长度是可调整的。选择第一冷却剂浴的长度、用于强制冷却的射流的流速以及气隙区域的长度，以避免形成马氏体或贝氏体。

优选地，如图1所示，第一冷却剂浴设有分隔壁，该分隔壁将第一冷却剂浴中的钢丝沿着钢丝的长度分隔开，沿着该钢丝的长度，钢丝周围的蒸汽膜受到冲击液的影响，使得到第一钢丝上的冲击液不会影响第二钢丝周围的蒸汽膜。优选地，如图1所示，沿着每个单独的路径的第一冷却剂浴、冲击液发生器以及气隙具有固定的长度，并且第二冷却剂浴的长度是可调整的。

图2示意性地图示了根据本发明的一根基本上直的钢丝的受控冷却。如图2所示，钢丝10从温度T约为1000℃的炉12中被牵引出。可以根据钢丝的直径来调整钢丝的运行速度，例如，约20米/分钟。溢流型的第一冷却剂浴14位于紧靠炉12的下游。来自浸没在第一冷却剂浴内部的中空板(即，多孔板)22上的孔20的多个射流16形成冲击液，其流速由第一冷却剂浴外部的循环泵和控制系统18控制。在来自孔20的压力下，冲击液朝向钢丝10喷射。如图2所示，第一长度L₁是从炉12的出口到冲击液的距离。第二长度L₂指示在第一冷却剂浴中用于强制冷却剂冷却过程的长度(强制冷却剂冷却长度)。然后，如图2所示，钢丝10从第一冷却剂浴中被牵引出，并且受到长度为L₄的气隙区域的影响。之后，钢丝10被引导到第二冷却剂浴17中以进一步冷却。钢丝10在第二冷却剂浴17中的浸没长度用L₅表示。长度L₅可以依据钢丝10的直径和期望的拉伸强度而变化。

图3图示了所述的TTT图(温度-时间-转变)中的不同的冷却曲线。时间以横坐标表示，温度形成纵坐标。S是指代从奥氏体(A)到珠光体(P)的转变开始的曲线，E是指代该转变结束的曲线。作为示例，在溢流水浴中由薄膜沸腾冷却的钢丝遵循冷却曲线1'的虚线。冷却曲线1'的虚线未到达曲线S和E的“鼻部”。曲线1-4图示了WO2014118089中描述的过程，其中曲线1图示了强制水冷处理时段中的冷却进程，曲线2图示了下一阶段的“软”常规水空气索氏体化过程，曲线3是转变期间的冷却曲线，而曲线4示出了在空气中发生的后转变阶段中的进一步冷却。与上述两种情况相比，根据本发明的冷却曲线的示例由曲线a-c指示。曲线a图示了在第一冷却剂浴中发生的冷却，其冷却速率通过流速调整，以及在第一冷却剂浴之后的气隙中发生的冷却。曲线b是转变期间的冷却曲线，它可以在第二冷却剂浴中发生而不破坏蒸汽膜。曲线c是冷却曲线，其示出了空气中的后转变。通过改变钢丝的冷却方案可以修改冷却曲线a-c。

通过调整流速可以很好地调节具有不同直径的钢丝的冷却速率。已经通过直径为6mm的探针执行了从750℃冷却至500℃的冷却时间与流速关系的测试。测试在1m³/h至16m³/h的几种流速下进行，结果如图4所示。流速从1.15m³/h增加到15.3m³/h可以将冷却时间从11.4秒降低到5.1秒。这表明流速的增加可以显著减少冷却时间，即，加快冷却速度。

通过调整流速，可以控制从钢丝的奥氏体到珠光体的转变的起始点。转变可以在第一冷却剂浴(CB1)、气隙区域(AG)或第二冷却剂浴(CB2)中开始。

作为图5中所示的示例，将直径为6.5mm且碳含量为0.62wt％的钢丝从950℃冷却。将经加热的钢丝快速地从炉引导到第一冷却剂浴(CB1)中，随后经过气隙区域(AG)，然后经过第二冷却剂浴(CB2)。分别测量钢丝在不同流速3m³/h、9m³/h、12m³/h和15m³/h下的温度与冷却时间，冷却曲线分别如图5中的曲线A，B，C和D所示。本文中，除了流速不同之外，应用相同的冷却设备安装。强制冷却的长度为160cm，气隙区域的长度65cm，第二冷却剂浴的长度为200cm。当流速设置为3m³/h时，如曲线A所示，转变在第二冷却剂浴中在约580℃的温度下开始。使用更高的流速，即，9m³/h、12m³/h和15m³/h，转变在第一冷却剂浴中在介于500℃和550℃之间的温度下开始，并且在气隙区域中继续。

因此，冷却速率和冷却过程决定了冷却后钢丝的微结构，从而决定了钢丝的极限拉伸强度。直径为6.5mm并且碳含量为0.62％(重量)的钢丝的拉伸强度随流速的变化如图6所示。以3m³/h、9m³/h、12m³/h和15m³/h的强制冷却速率冷却的钢丝的拉伸强度(Rm)分别为1012N/mm²、997N/mm²、1077N/mm²和1151N/mm²。因此，可以通过选择第一冷却剂浴中的强制冷却期间的流速来调整钢丝的拉伸强度。

另一示例如图7所示：将直径为3.6mm并且碳含量为0.70％(重量)的钢丝从950℃冷却。将经加热的钢丝快速地从炉引导到第一冷却剂浴(CB1)中，随后经过气隙区域(AG)，然后经过第二冷却剂浴(CB2)。分别测量钢丝在不同流速3m³/h、9m³/h、11m³/h和14m³/h下的温度与冷却时间，冷却曲线分别如图7中的曲线A，B，C和D所示。本文中，除了流速不同之外，应用相同的冷却设备安装。强制冷却的长度为160cm，气隙区域的长度65cm，第二冷却剂浴的长度为120cm。当流速设置为3m³/h时，如曲线A所示，转变在第二冷却剂浴中在略高于560℃的温度下开始。使用更高的流速，即，9m³/h、11m³/h和14m³/h，转变在第一冷却剂浴中在500℃温度附近开始，并且在气隙区域中继续。

因此，冷却速率和冷却过程决定了冷却后钢丝的微结构，从而决定了钢丝的极限拉伸强度。直径为3.6mm并且碳含量为0.70wt％的钢丝的拉伸强度随流速的变化如图8所示。以3m³/h、9m³/h、11m³/h和14m³/h的强制冷却速率冷却的钢丝的拉伸强度(Rm)分别为1084N/mm²、1094N/mm²、1164N/mm²和1252N/mm²。这表明可以通过选择第一冷却剂浴中的强制冷却期间的流速来调整钢丝的拉伸强度。

Claims (12)

1.一种将一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝受控地冷却至预先确定的温度范围的方法，所述被预先加热的且基本上直的钢丝的直径大于2.8mm，所述方法包括以下步骤：

a)沿着一个或多个单独的路径，引导所述一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第一冷却剂浴，所述一个或多个第一冷却剂浴包括浴液，其中所述浴液包括水和稳定添加剂，其中所述浴液和所述多根被预先加热的且基本上直的钢丝沿着每个单独的路径，在每根钢丝自身周围形成蒸汽膜；

b)将被浸没在所述一个或多个第一冷却剂浴内部的冲击液在沿着一个或多个单独的路径的一定长度L上，导向所述一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，以冷却所述一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，其中所述冲击液减小所述蒸汽膜的厚度、或使所述蒸汽膜不稳定，从而提高在沿着一个或多个单独的路径的所述长度L上的冷却速度；

c)沿着一个或多个单独的路径，引导所述一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝离开所述一个或多个第一冷却剂浴，以在空气中进一步冷却；

d)在空气中进一步冷却之后，沿着一个或多个单独的路径引导所述一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第二冷却剂浴；

其中所述一根或多根基本上直的钢丝经受从奥氏体到珠光体的冷却转变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲击液沿着每个单独的路径，被浸没在每根所述被预先加热的且基本上直的钢丝自身的下方，或者其中所述冲击液沿着多根钢丝单独的路径，部分地被浸没在所述多根被预先加热的且基本上直的钢丝中的一些钢丝的下方。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一冷却剂浴和/或所述一个或多个第二冷却剂浴的长度是可调整的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一冷却剂浴设置有分隔壁，所述分隔壁将所述第一冷却剂浴中的钢丝沿着所述钢丝的长度分隔开，沿着所述钢丝的所述长度，所述钢丝周围的所述蒸汽膜受到所述冲击液的影响，使得到第一钢丝上的冲击液不会影响第二钢丝周围的所述蒸汽膜。

5.根据权利要求1所述的方法，其中针对每根单独的钢丝或针对所述多根钢丝的子集，所述冲击液的强度被单独地设置和/或控制。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个第一冷却剂浴具有固定的长度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲击液具有与所述第一冷却剂浴的所述浴液相同的化学成分。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲击液通过流速控制系统而被连续地再循环和控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其中提供一个或多个传感器，以测量所述钢丝中的一根或多于一根钢丝的磁响应；并且提供反馈，以在闭环控制中调节所述第一冷却剂浴中的所述冲击液。

10.根据权利要求1所述的方法，其中每根所述被预先加热的且基本上直的钢丝的直径在2.8mm至20mm的范围内。

11.根据权利要求1所述的方法，其中当所述被预先加热的且基本上直的钢丝在所述第一冷却剂浴和所述第二冷却剂浴之间的空气中被冷却时，从奥氏体到珠光体的所述冷却转变基本开始。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢丝中的每根钢丝被预先加热到高于奥氏体化的温度，并且被冷却至400℃和650℃之间的预先确定的温度。

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