本發明屬于線材生產及其制品制備技術領域，主要是涉及一種用于提高高碳盤條對接質量的裝置及其方法。
背景技術：
熱軋盤條除部分直接以線材形式使用之外，有相當數量的線材是以冷拔等方式進行深加工并隨后制成各類絲材制品。在其深加工過程中，各企業為提高生產效率，常將盤條采用電阻對焊的方法來實現其大規模的連續化生產。
但是，在盤條深加工過程中，尤其是高碳盤條，如楊輝、田文彤在焊接雜志(2007，(1)：41～43)上發表的文獻“高碳鋼盤條電阻對焊失效分析”中提到的鋼絞線高碳鋼盤條82b、77b等，常常發生焊接區斷絲現象，嚴重影響生產的連續性和高效性。
目前，盤條對接的方法是：將兩盤卷的端頭切平，夾持于焊接裝置的兩電極之間，兩端面相接觸；通電后，強大電流所產生的電阻熱使得端面溫度迅速升高，并很快在頂鍛力的作用下發生變形，使得兩端面結合在一起；待溫度較低時，用砂輪將頂鍛產生的焊縫隆起清除干凈；再將焊頭部位以及焊接時電極夾持部位所在區域進行正火熱處理，通常通以小電流，使焊接區域以較慢的速度升溫，當升溫至900℃左右的正火溫度時，保持若干秒然后關閉電源，在空氣中冷卻。
由此可見，影響對焊質量的正火過程是利用盤條的電阻熱來實現的，這樣處理常常會因為盤條成分不均一、溫度不均勻等造成正火組織不佳，由此產生斷絲現象。而且，焊后冷卻速度沒有控制。不僅如此，現在的盤條深加工生產線上，機械化程度還有很大的提高空間，如焊接過程、焊縫隆起的打磨，其操作多由人工來進行，這嚴重影響盤條對接區的焊接質量、打磨質量和整個生產線的生產效率。
技術實現要素：
針對目前盤條深加工生產線上的盤條對接存在的問題，本發明提出了一種解決辦法，其主要想法是在盤條對接生產線上除了焊接裝置以外，增加焊后冷卻裝置、保證冷卻質量；增加打磨機械裝置、保證打磨的機械化操作；增加感應加熱裝置，保證獲得良好的正火組織；這可以提高對接質量和生產效率，減小或避免斷絲現象。
本發明通過以下技術措施實現：
一種用于提高高碳盤條對接質量的裝置，其特征在于，該裝置主要由矯直、剪切、倒角，焊接、冷卻、打磨、加熱等裝置組成。
所述矯直裝置用于對待對接兩盤條的端部進行矯直；剪切裝置用于對矯直后的盤條進行端部剪平；倒角裝置用于對盤條端部進行倒角；焊接裝置用于兩盤條的端部對接；冷卻裝置用于對盤條對接焊縫區域進行冷卻；打磨裝置用于對焊縫隆起處進行磨平，加熱裝置用于對焊機兩電極之間的盤條進行感應加熱，以對其進行正火處理。
一種用于提高高碳盤條對接質量的方法，應用權利要求1所述的用于提高高碳盤條對接質量的裝置，其特征在于，具體實施步驟如下：對于兩待對接的盤條(即將前卷盤條的尾端與后卷盤條的前端對接起來)，首先，前、后兩卷盤條依次通過矯直裝置進行端部矯直；矯直后的盤條經過剪切裝置進行盤條端部剪平；再通過倒角裝置對盤條端部進行長度為1～3mm、角度為30°～75°的倒角處理；然后，將兩待對接的兩盤夾持于焊接裝置的兩電極之間，并使其端部接觸進行焊接，其中，根據盤條材質、尺寸選擇不同的電流，保證焊接溫度達到材料熔點的0.8～0.9倍，且其頂鍛量達到75％以上(以保證完全擠出高溫氧化物)；焊后盤條通過冷卻裝置，將焊縫溫度冷卻至200℃以下；之后，再經過打磨裝置對焊縫隆起處進行磨平處理，并保證該處直徑不小于盤條原來直徑的80％；盤條運行至加熱裝置，將焊接時兩電極之間的盤條感應加熱至正火溫度(ac3+30～50℃)，并在該裝置中運行10～60s以保證其溫度均勻，之后在空氣中冷卻。
本發明所述的盤條碳含量在0.6％以上，盤條直徑在16mm以下。
本發明的有益效果：
利用本發明提出的用于提高盤條對接質量的裝置及其方法，盤條焊接后，對接處的抗拉強度可控制到不低于母材的85％，斷面收縮率提高。因此，對接處的抗拉強度下降，但其韌性參數優于母材，這樣有利于保證盤條在后續深加工過程中，如拉拔、捻制等生產工序中不易斷裂。
附圖說明
圖1是本發明提出的用于提高盤條對接質量的裝置。
1-后卷盤條；2-矯直機入口處夾送輥；3-矯直機；4-矯直機出口處夾送輥；5-剪切裝置；6-倒角裝置；7-焊接裝置電極一；8-焊接裝置電極二；9-冷卻裝置；10-打磨裝置；11-感應加熱裝置入口處的夾送輥；12-感應加熱裝置；13-感應加熱裝置出口處的夾送輥；14-前卷盤條
具體實施方式
現將本發明的實施例具體敘述于后。
以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步描述。實施例僅用于說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明。
如圖1所示，一種用于提高高碳盤條對接質量的裝置，該裝置主要由矯直機入口處夾送輥2、矯直機3、矯直機出口處夾送輥4、剪切裝置5、倒角裝置6、焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8；冷卻裝置9；打磨裝置10、感應加熱裝置入口處的夾送輥11、感應加熱裝置12、感應加熱裝置出口處的夾送輥13組成。
利用本發明提出的裝置實現高碳盤條對接的過程是：在前卷盤條14的末端由夾送輥2引導進入矯直機3，啟動矯直機3對前卷盤條14的末端進行矯直，矯直后關閉矯直機3，抬起矯直輥；矯直后的前卷盤條14末端由夾送輥4引導進入剪切裝置5，待前卷盤條14末端通過剪切裝置5時，啟動剪切裝置5將前卷盤條14末端剪平，剪平后關閉剪切裝置；待前卷盤條14末端部通過倒角裝置6時，啟動倒角裝置6對前卷盤條14的端部進行長度為長度為1～3mm、角度為30°～75°的倒角處理，倒角后關閉倒角裝置；同時，后卷盤條1的前端由夾送輥2引導進入矯直機3，啟動矯直機3對后卷盤條1的末端進行矯直，矯直后關閉矯直機3，抬起矯直輥；當后卷盤條1的前端通過剪切裝置5時，啟動剪切裝置5剪平后卷盤條1端部，剪平后關閉剪切裝置；同樣，在后卷盤條1前端通過倒角裝置6時，啟動倒角裝置6對后卷盤條1的前端進行長度為長度為1～3mm、角度為30°～75°的倒角處理，倒角后關閉倒角裝置；在夾送輥2、4作用下，后卷盤條1加速運動，保證前、后卷盤條的端部恰好位于焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8的中間位置并保證端部接觸，此時，焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8對后卷盤條1、前卷盤條14的端部進行夾持并接通電流，對盤條進行加熱(其溫度根據盤條材質、尺寸選擇不同的電流，保證焊接溫度達到材料熔點的0.8～0.9倍)，當盤條達到焊接溫度時，對盤條進行頂鍛變形，其變形量控制在75％以上(以保證完全擠出高溫氧化物)。焊接完成后焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8離開盤條，并關閉電流；隨后對接的盤條運行至冷卻裝置9，其冷卻方式主要為水冷或風冷，待盤條冷卻至200℃以下后，關閉冷卻裝置；對接的盤條運行至打磨裝置10時，啟動打磨裝置10對焊縫隆起處進行磨平處理，并保證該處直徑不小于盤條原來直徑的80％；打磨后打磨裝置10的工作部分離開對接的盤條，并關閉打磨裝置10；打磨后的盤條經夾送輥11進入感應加熱裝置12時，啟動感應加熱裝置12將焊接時兩電極之間的盤條感應加熱至正火溫度(ac3+30～50℃)，并在感應加熱裝置12中運行10～60s以保證其溫度均勻，之后對接盤條由夾送輥13導出，同時關閉感應加熱裝置12；在空氣中冷卻。
實施例1
本實施例的盤條為swrh82b，其規格為φ13mm，化學成分(質量分數/％)為0.82c，0.26si，0.76mn，0.0010s，0.0009p，0.30ni，0.30cr，其余為fe。在前卷盤條14的末端由夾送輥2引導進入矯直機3，啟動矯直機3對前卷盤條14的末端進行矯直，矯直后關閉矯直機3，抬起矯直輥；矯直后的前卷盤條14末端由夾送輥4引導進入剪切裝置5，待前卷盤條14末端通過剪切裝置5時，啟動剪切裝置5將前卷盤條14末端剪平，剪平后關閉剪切裝置；待前卷盤條14末端部通過倒角裝置6時，啟動倒角裝置6對前卷盤條14的端部進行長度為長度為2mm、角度為45°的倒角處理，倒角后關閉倒角裝置；同時，后卷盤條1的前端由夾送輥2引導進入矯直機3，啟動矯直機3對后卷盤條1的末端進行矯直，矯直后關閉矯直機3，抬起矯直輥；當后卷盤條1的前端通過剪切裝置5時，啟動剪切裝置5剪平后卷盤條1端部，剪平后關閉剪切裝置；同樣，在后卷盤條1前端通過倒角裝置6時，啟動倒角裝置6對后卷盤條1的前端進行長度為長度為2mm、角度為45°的倒角處理，倒角后關閉倒角裝置；在夾送輥2、4作用下，后卷盤條1加速運動，保證前、后卷盤條的端部恰好位于焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8的中間位置并保證端部接觸，此時，焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8對后卷盤條1、前卷盤條14的端部進行夾持并接通電流，對盤條進行加熱，當盤條達到焊接溫度1210℃時，對盤條進行頂鍛變形，其變形量為85％。焊接完成后焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8離開盤條，并關閉電流；隨后對接的盤條運行至冷卻裝置9，對其進行風冷，待盤條冷卻至120℃時，關閉冷卻裝置；對接的盤條運行至打磨裝置10時，啟動打磨裝置10對焊縫隆起處進行磨平處理，并保證該處直徑為12.0mm；打磨后打磨裝置10的工作部分離開對接的盤條，并關閉打磨裝置10；打磨后的盤條經夾送輥11進入感應加熱裝置12時，啟動感應加熱裝置12，將焊接時兩電極之間的盤條感應加熱至正火溫度880℃，并在該裝置12中運行16s以保證其溫度均勻，之后對接盤條由夾送輥13導出，同時關閉感應加熱裝置12；在空氣中冷卻。對處理后盤條在對接處進行取樣，進行力學性能測試，同時對拉拔斷絲次數進行統計。
為進行對比，對現在生產中采用的對焊方法(即采用手工操作焊接、打磨、依靠小電流加熱對焊縫進行正火處理等)獲得的swrh82b盤條進行取樣，進行相同條件下的力學性能測試，同時對拉拔斷絲次數進行統計。
swrh82b盤條拉伸實驗結果顯示，盤條原有抗拉強度為1280mpa，按照本發明提出的方法進行對接的盤條，其對接處的抗拉強度為1178mpa，斷面收縮率為41％，拉拔斷絲次數為每百噸1次；而現在生產中采用的對焊方法的盤條，其抗拉強度為1090mpa，斷面收縮率為32％，拉拔斷絲次數為每百噸3次。由此可見，兩種方法的強度指標有所降低，但塑性指標——斷面收縮率，按照本發明提出的裝置和方法進行對焊盤條明顯好于現在生產中采用的對焊方法的盤條，這表明本發明提出的裝置和方法可以提高盤條的對接質量。
實施例2
本實施例的盤條為彈簧鋼60si2mn，其規格為φ13mm，化學成分(質量分數/％)為0.62c，1.61si，0.78mn，0.0010s，0.0009p，其余為fe。在前卷盤條14的末端由夾送輥2引導進入矯直機3，啟動矯直機3對前卷盤條14的末端進行矯直，矯直后關閉矯直機3，抬起矯直輥；矯直后的前卷盤條14末端由夾送輥4引導進入剪切裝置5，待前卷盤條14末端通過剪切裝置5時，啟動剪切裝置5將前卷盤條14末端剪平，剪平后關閉剪切裝置；待前卷盤條14末端部通過倒角裝置6時，啟動倒角裝置6對前卷盤條14的端部進行長度為長度為2mm、角度為45°的倒角處理，倒角后關閉倒角裝置；同時，后卷盤條1的前端由夾送輥2引導進入矯直機3，啟動矯直機3對后卷盤條1的末端進行矯直，矯直后關閉矯直機3，抬起矯直輥；當后卷盤條1的前端通過剪切裝置5時，啟動剪切裝置5剪平后卷盤條1端部，剪平后關閉剪切裝置；同樣，在后卷盤條1前端通過倒角裝置6時，啟動倒角裝置6對后卷盤條1的前端進行長度為長度為2mm、角度為45°的倒角處理，倒角后關閉倒角裝置；在夾送輥2、4作用下，后卷盤條1加速運動，保證前、后卷盤條的端部恰好位于焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8的中間位置并保證端部接觸，此時，焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8對后卷盤條1、前卷14的端部進行夾持并接通電流，對盤條進行加熱，當盤條達到焊接溫度1230℃時，對盤條進行頂鍛變形，其變形量為78％。焊接完成后焊接裝置電極一7、焊接裝置電極二8離開盤條，并關閉電流；隨后對接的盤條運行至冷卻裝置9，對其進行水冷，待盤條冷卻至80℃時，關閉冷卻裝置；對接的盤條運行至打磨裝置10時，啟動打磨裝置10對焊縫隆起處進行磨平處理，并保證該處直徑為11.6mm；打磨后打磨裝置10的工作部分離開對接的盤條，并關閉打磨裝置10；打磨后的盤條經夾送輥11進入感應加熱裝置12時，啟動感應加熱裝置12，將焊接時兩電極之間的盤條感應加熱至正火溫度860℃，并在感應加熱裝置12中運行15s以保證其溫度均勻，之后對接盤條由夾送輥13導出，同時關閉感應加熱裝置12；在空氣中冷卻。對處理后盤條在對接處進行取樣，進行力學性能測試，同時對拉拔斷絲次數進行統計。
60si2mn盤條拉伸實驗結果顯示，盤條原有抗拉強度為1020mpa，按照本發明提出的方法進行對接的盤條，其對接處的抗拉強度為970mpa，斷面收縮率為43％，拉拔斷絲次數為每百噸1次；而現在生產中采用的對焊方法的盤條，其抗拉強度為950mpa，斷面收縮率為35％，拉拔斷絲次數為每百噸3次。由此可見，兩種方法的強度指標有所降低，但塑性指標——斷面收縮率，按照本發明提出的裝置和方法進行對焊盤條明顯好于現在生產中采用的對焊方法的盤條，這表明本發明提出的裝置和方法可以提高盤條的對接質量。
由實施例可見，采用本發明提出的裝置及其方法，在保證盤條對接處抗拉強度不低于母材的85％，塑性指標——斷面收縮率增加的情況下，拉拔斷絲次數較現行工藝明顯下降，有助于提高盤條深加工的生產效率。