專利名稱：一種輥拉熱形變強化鋼絲的生產方法及輥拉裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種強化鋼絲的生產方法，尤其是一種通過輥拉熱形變處理使鋼絲內部組織細化而獲得一種高強度、高韌性鋼絲的生產方法及輥拉裝置。
二、技術背景目前，金屬制品行業通用的生產工藝技術是將盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、拉拔、奧氏體化爐加熱、鉛浴等溫分解、鍍層和后續拉拔制成成品。其中鋼絲主要是通過加熱奧氏體化后直接進行鉛浴或流體爐等溫分解而獲得具有索氏體組織的鋼絲，然后再經后續拉拔成經過強化的成品。根據最終產品的規格和力學性能要求，通常需經過1～2次的上述熱處理過程。經加熱奧氏體化后所得到的奧氏體晶粒度一般為7級，處于中等水平，導致直接進行鉛浴或流體爐等溫分解得到的后續拉拔所需的索氏體組織不可能非常細小，從而需要后續拉拔時采用大壓縮率才能夠使鋼絲達到高的強度要求。大壓縮率帶來的問題是拉拔道次增加、成品鋼絲表面質量較難控制，模耗和能耗較大，生產成本增加，同時鋼絲的耐熱性能也比較差。
三、技術內容為了克服上述傳統工藝的不足，本發明提出了一種在后續拉拔中采用較小壓縮率并能夠提高鋼絲制品的使用溫度范圍的強化鋼絲的生產方法及輥拉裝置。
本發明所采用的技術方案是一種輥拉熱形變強化鋼絲的生產方法，包括表面處理、拉拔、奧氏體化爐加熱、鉛浴或流體爐等溫分解、鍍層和后續拉拔，其特征為鋼絲在奧氏體化爐加熱后再通過一個或多個輥拉裝置，使鋼絲奧氏體化后通過該輥拉裝置產生9％～41％的變形，鋼絲然后再進入鉛浴爐或流體爐進行等溫分解。鋼絲在輥拉形變時仍以鋼絲收線力作為牽引。
鋼絲通過的輥拉裝置主要由支架、一對在表面有對稱的一或多條凹槽的壓輥組成；兩個壓輥相互靠緊后，在兩壓輥之間形成一或多個孔。孔的尺寸形狀可根據所需生產的鋼絲尺寸來確定。通過調節孔的尺寸大小，使鋼絲通過輥拉后達到所要求的尺寸。
輥拉模具采用耐熱合金，適用于低碳、中碳、高碳、合金鋼絲以及不銹鋼絲等的生產。
通過本發明的工藝技術方案，可以使鋼絲內部組織得以細化，從而使鋼絲的強度、韌性和塑性提高，在后續拉拔中可以減少拉拔道次，降低生產成本，同時顯著提高鋼絲的力學性能，改善鋼絲的表面質量。
四
圖1是強化鋼絲傳統生產工藝流程圖2是鋼絲經奧氏體化后直接進行鉛浴等溫分解時的晶粒細化原理3是鋼絲經奧氏體化后經過形變后再鉛浴等溫分解時的晶粒細化原理4輥拉裝置結構示意圖五具體實施例方式在圖2中采用傳統的鋼絲生產工藝方法，鋼絲在經過奧氏體化爐加熱后直接進行鉛浴等溫分解時鋼絲的內部組織奧氏體1轉變為索氏體組織2。
在圖3中鋼絲在經過奧氏體化爐加熱后經過滾拉裝置變形后，鋼絲的內部組織奧氏體1轉變為變形奧氏體3，再經鉛浴等溫分解后，鋼絲的內部組織變形奧氏體3轉變成為細小的索氏體組織4。
下面從實施例進一步描述和理解本發明，但未限于所舉的實施例。
以生產φ0.2mm的成品鍍鋅鋼絲為例。
例1原料φ5.5mm武鋼70#盤條先進行表面處理，表面處理包括機械除鱗、高壓水清洗、電解酸洗、冷熱水沖洗、涂硼和烘干；然后進行拉拔；隨后鋼絲進行正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼和烘干；鋼絲再經拉拔，拉拔后的鋼絲直徑為1.05mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，輥拉裝置主要由支架5、一對在表面有對稱的一凹槽的壓輥7組成；兩個壓輥相互靠緊后，在兩壓輥之間形成一孔6；孔的形狀為圓型；壓輥采用耐熱合金制成。鋼絲從孔6中穿過，以鋼絲收線力作為牽引；經過輥拉后，鋼絲直徑為1.0mm，產生9.3％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例2原料φ5.5mm武鋼70#盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，鋼絲直徑為1.1mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為1.0mm，產生17.4％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例3原料φ5.5mm武鋼70#盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，鋼絲直徑為1.2mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為1.0mm，產生30.6％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例4原料φ5.5mm武鋼70#盤條先進行表面處理，表面處理包括機械除鱗、高壓水清洗、電解酸洗、冷熱水沖洗、涂硼和烘干；然后進行拉拔，拉拔后的鋼絲直徑為1.3mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為1.0mm，產生40.8％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例5原料φ5.5mm武鋼70#盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，鋼絲直徑為1.2mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為1.14mm，產生9.75％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例6原料φ5.5mm武鋼70#盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，鋼絲直徑為1.2mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為1.07mm，產生20.5％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例7原料φ5.5mm武鋼70#盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，鋼絲直徑為1.2mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為1.0mm，產生30.6％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
例8原料φ5.5mm武鋼70#盤條經表面處理、拉拔、正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，鋼絲直徑為1.2mm，鋼絲再經過奧氏體化爐加熱后，通過一個輥拉裝置，經過輥拉后，使鋼絲直徑為0.93mm，產生39.94％的變形，鋼絲再分別經鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲拉拔至直徑為0.20mm的成品鋼絲。
以上實施中的表面處理、拉拔、正火熱處理、拉拔、奧氏體化爐加熱、鉛浴等溫分解、鍍層和后續拉拔的工藝參數為常規已知生產工藝參數，其中奧氏體化爐加熱溫度為920～940℃、鉛浴溫度為500～530℃。
對比例1采用傳統的生產方法為原料φ5.5mm武鋼70#盤條先進行表面處理，表面處理包括機械除鱗、高壓水清洗、電解酸洗、冷熱水沖洗、涂硼和烘干；然后進行拉拔；隨后鋼絲通過正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼和烘干后，再進行拉拔，鋼絲直徑拉拔至1.0mm；鋼絲再分別經過奧氏體化爐加熱、鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲直徑拉拔至0.20mm的成品鋼絲。
對比例2采用傳統的生產方法為原料φ5.5mm武鋼70#盤條先進行表面處理，表面處理包括機械除鱗、高壓水清洗、電解酸洗、冷熱水沖洗、涂硼和烘干；然后進行拉拔；隨后鋼絲通過正火熱處理、電解酸洗、水洗、涂硼和烘干后，再進行拉拔，鋼絲直徑拉拔至1.2mm；鋼絲再分別經過奧氏體化爐加熱、鉛浴等溫分解、水冷、酸洗、水洗、鍍鋅和水洗烘干后，最后進行后續拉拔，將鋼絲直徑拉拔至0.20mm的成品鋼絲。
以上實例中利用INSTRON-5569型電子拉伸試驗機進行抗拉強度和延伸率測試，XSJ-A型扭轉試驗機進行扭轉值測試，金相檢測測晶粒度。
表1
表1是經加熱奧氏體化的不同直徑鋼絲在采取不同的熱輥拉變形量時，使之輥拉后出輥直徑相同的條件下，所得到的關于鋼絲經鉛浴等溫分解后得到的組織和力學性能、以及最終成品鋼絲的力學性能數據。結果表明，隨著熱輥拉變形量的增加，形變熱處理后的鋼絲組織在不斷地細化，強度和塑性也得到一定程度的提高。通過對成品鋼絲的比較可知，在后續拉拔壓縮率相同的情況下，晶粒越細小的鋼絲在獲得較高的成品強度的同時韌性也越好，例如例4中的扭轉值達到145次，所以成品鋼絲的綜合性能得到大幅度的提高。
表2
表2是經加熱奧氏體化的相同直徑鋼絲在采取不同的熱輥拉變形量時，使之輥拉后出輥直徑不同的條件下，所得到的關于鋼絲經鉛浴等溫分解后得到的組織和力學性能、以及最終成品鋼絲的力學性能數據。結果同樣表明，隨著熱輥拉變形量的增加，形變熱處理后的鋼絲組織在不斷地細化，強度和塑性也得到一定程度的提高。通過對成品鋼絲的比較可知，由于晶粒細小的鋼絲在后續拉拔過程中相應的硬化系數較高，故可以在較小的壓縮率的情況下，獲得高強度，同時使其保持很好的韌性。
根據以上實例可以看出1、對于一些特殊規格與要求的鋼絲，如表1中例4所示，在形變熱處理時，鋼絲的直徑可有效放大(從φ1.0mm放大到φ1.3mm)，從而可以免除傳統工藝中的正火熱處理，使生產流程簡化，生產成本下降。即在例4中，φ5.5mm盤條經過表面處理后，直接拉拔至φ1.3mm，然后經40.8％變形量的形變熱處理后得到直徑為1.0mm、強度為1290Mpa的鋼絲，然后經后續拉拔至成品，這樣可以減去正火熱處理工序。
2、可以生產出具有很好韌性的高或超高強度鋼絲，充分發揮鋼絲的性能潛力，減少鋼絲的用量，提高鋼絲及鋼絲制品的有效承載能力，從而滿足日益提高的市場需求，同時提升金屬制品行業的技術水平；如表2例7中，在采用30.6％的熱輥拉變形量時，可以生產強度為2700Mpa級別φ0.2mm規格的鋼絲，而且鋼絲仍然保持良好的韌性，其扭轉達到138次，采用傳統工藝(對比例2)，在保證一定韌性指標的前提下(扭轉為96次)，強度只能達到2560Mpa級別。
3、生產確定強度等級鋼絲時，與傳統工藝相比，可明顯減少后續的拉拔壓縮量，即減少拉拔道次，從而減少人力、能源、潤滑劑和拉絲模的消耗，更好地保證絲材的表面及表面鍍層質量。同時還能夠使該鋼絲獲得更好的韌性，提高疲勞壽命，使其使用更為安全；如表2中，生產φ0.2mm強度2560Mpa級別的鋼絲，傳統工藝(對比例1)需要采用φ1.2mm的進線直徑鋼絲，而在30.6％的熱輥拉變形量時(例7)，只需進線直徑為1.0mm或更小規格的鋼絲就可生產同等強度級別或更高強度級別的鋼絲，同時鋼絲保持良好的韌性。
權利要求
1.一種輥拉熱形變強化鋼絲的生產方法，包括表面處理、拉拔、奧氏體化爐加熱、鉛浴或流體爐等溫分解、鍍層和后續拉拔，其特征為鋼絲在奧氏體化爐加熱后再通過一個或多個輥拉裝置，使鋼絲奧氏體化后通過該輥拉裝置產生9％～41％的變形，鋼絲然后再進入鉛浴爐或流體爐進行等溫分解。
2.根據權利要求1所述的輥拉熱形變強化鋼絲的生產方法，包括表面處理、拉拔、正火熱處理、拉拔、加熱奧氏體化、鉛浴等溫分解、鍍層和后續拉拔，其特征為鋼絲在奧氏體化爐加熱后再通過一個輥拉裝置，使鋼絲奧氏體化后通過該輥拉裝置產生20％～40％的變形，鋼絲然后再進入鉛浴爐進行等溫分解。。
3.一種權利要求1或2所述的任何一種輥拉熱形變強化鋼絲的生產方法的輥拉裝置，其特征為輥拉裝置主要由支架(5)、一對在表面有對稱的一或多條凹槽的壓輥(7)組成；兩個壓輥相互靠緊后，在兩壓輥之間形成一或多個孔(6)。
4.一種權利要求3所述的輥拉裝置，其特征為在壓輥(7)表面有一條凹槽，兩個壓輥相互靠緊后，在兩壓輥之間形成一圓孔(6)。
全文摘要
本發明涉及一種輥拉熱形變強化鋼絲的生產方法，包括表面處理、拉拔、奧氏體化爐加熱、鉛浴或流體爐等溫分解、鍍層和后續拉拔，其特征為鋼絲在奧氏體化爐加熱后再通過一個或多個輥拉裝置，使鋼絲奧氏體化后通過該輥拉裝置產生9％～41％的變形，鋼絲然后再進入鉛浴爐或流體爐進行等溫分解。本發明還涉及鋼絲輥拉裝置。發明的工藝技術方案，可以使鋼絲內部組織得以細化，從而使鋼絲的強度、韌性和塑性提高，在后續拉拔中可以減少拉拔道次，降低生產成本，同時顯著提高鋼絲的力學性能，改善鋼絲的表面質量。
文檔編號C21D8/06GK1542145SQ20031010622
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月7日 優先權日2003年11月7日
發明者譚佃龍, 徐國慶, 蔡磊, 吳強, 劉禮華, 楊恒, 趙敏 申請人:江蘇法爾勝技術開發中心