一种细钢丝正火工艺及装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104263899 A (43)申请公布日 2015.01.07 CN 104263899 A (21)申请号 201410539952.0 (22)申请日 2014.10.14 C21D 9/52(2006.01) C21D 1/28(2006.01) C21D 1/74(2006.01) (71)申请人 海城正昌工业有限公司 地址 114200 辽宁省鞍山市海城市正昌路 8 号 (72)发明人 胡春林 (74)专利代理机构 鞍山嘉讯科技专利事务所 21224 代理人 张群 (54) 发明名称 一种细钢丝正火工艺及装置 (57) 摘要 本发明涉及一种细钢丝正火工艺及。

2、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1014s， 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。

3、定 ； 3) 杜绝了使用重金属铅造成 的环境污染。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104263899 A CN 104263899 A 1/1 页 2 1. 一种细钢丝正火工艺， 其特征在于， 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。

4、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 所述的细钢丝正火装置， 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 所述的细钢丝正火装置， 其特征在。

5、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 所述的细钢丝正火装置， 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。 权 利 要 求 书 CN 104263899 A 2 1/4 页 3 一种细钢丝正火工艺及装置 技术领域 0001 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 0002 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。

6、、 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。 0003 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0.50.75的钢丝， 因钢。

7、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。 0004 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 0005 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。

8、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。 0006 为了达到上述目的， 本发明采用以下技术方案实现 ： 0007 直径 0.5mm 含碳量 0.5 0.75细钢丝正火工艺， 包括以下步骤 ： 0008 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 ： 0009 2)恒温控冷室温度控制在7585， 钢丝在恒温控冷室保温时间48s， 在线温 300以下出恒温控冷室， 继续空冷至室温后收。

9、线， 转下道工序。 0010 所述防氧化保护气体为氮气。 0011 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。 0012 所述放线机为可控张力工字轮放线机。 说 明 书 CN 104263899 A 3 2/4 页 4 0013 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。 0014 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。 001。

10、5 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 0016 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 ； 0017 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 ； 0018 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 0019 图 1 是奥式体化炉加热铅浴淬火工艺过程示意图。 0020 图 2 是卡电铅槽加热铅浴淬火工艺过程示意图。 0021 图 3 是本发明所述工艺过程及装置示意图。 0022 图。

11、 4 是钢丝的奥氏体等温转变曲线图。 0023 图 5 是含碳量 0.5细钢丝铅浴淬火后的金相组织图。 0024 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。 0025 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 0026 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明 ： 0027 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 ： 0028 1) 钢丝 1 由放线机 2 放线， 。

12、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850950， 炉管8内通防氧化保护气体， 钢丝1在炉内保温时间1014s， 出炉管 8 线温 650 700 ； 0029 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。 0030 所述防氧化保护气体为氮气。 0031 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。

13、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。 0032 所述放线机 2 为可控张力工字轮放线机。 0033 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。 0034 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。 0035 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 说 明 书 CN 104263899 A 4 3/4 页 5 。

14、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。 0036 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。

15、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。 0037 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。

16、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。 0038 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。 0039 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 。

17、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。 0040 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。

18、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。 0041 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。 0042 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。 0043 以下。

19、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 说 明 书 CN 104263899 A 5 4/4 页 6 别说明均为常规方法。 0044 【实施例 1】 0045 直径 0.5mm 含碳量 0.5细钢丝正火工艺过程如下 ： 0046 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 ； 0047 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。 0048 恒。

20、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。 0049 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。 说 明 书 CN 104263899 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104263899 A 7 2/3 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104263899 A 8 3/3 页 9 图 6 说 明 书 附 图 CN 104263899 A 9 。