專利名稱：鋼絲等溫熱處理的新技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼絲生產過程中的熱處理方法和裝置。
背景技術：
鋼絲生產過程中需要進行多次等溫熱處理索氏體化，傳統的方法:首先將鋼絲加熱到900°C左右奧氏體化，然后在等溫介質如鉛或鹽的熔液中冷卻并等溫，轉變為索氏體，鉛(鹽)浴的溫度和鋼絲的等溫轉變溫度相同，約550°C左右。鉛浴或鹽浴從固體熔化為熔液，必須加熱耗能，鉛(鹽)浴的蒸氣對環境嚴重污染，而且其冷卻速度小，不能對較大直徑的鋼絲進行快速冷卻，達到等溫轉變，鉛的價格貴，鉛浴需要數十噸的鉛，其投資大，成本高。為了消除鉛浴對環境污染的致命缺點，國內外都在開發替代鉛浴冷卻的技術:如熱水冷卻(美國專利us6228188BI)、流態化冷卻、聚合物溶液冷卻等，上述各種方法，在于使介質的冷卻能力模擬鉛的冷卻能力，而上述介質的使用溫度遠低于鋼絲等溫轉變的溫度，無法達到鉛浴將冷卻、均溫、等溫等作用聚于一身的特點。所以沒有得到普遍的推廣。國內外絕大多數企業，在生產中仍然采用鉛浴作為等溫熱處理的介質，但不得不以承受污染環境作為代價。基于人類對生態環境保護的 期望，以及鋼絲生產中高質量等溫熱處理的需要，迫切需要一種能完全代替并超越鉛浴處理的新技術。
發明內容
本發明提供了一種新的技術，將鋼絲等溫熱處理分解為三個過程，快速冷卻、均溫和等溫。分別在不同的裝置中完成。1.快速冷卻獲得過冷奧氏體:
已加熱奧氏體化(900°C左右)的鋼絲浸入盛有水或水的堿或鹽或聚合物溶液為介質的淬火冷卻槽中，快速冷卻550°C左右(索氏體轉變區)形成過冷奧氏體，隨即停止冷卻，鋼絲離開淬火冷卻液。為了實現上述可控的冷卻，本發明的特征:在盛有冷卻介質的淬火冷卻槽中設有轉向輪，900°C左右的鋼絲浸入冷卻槽中冷卻，經槽中轉向輪后反向走出冷卻介質的液面，冷卻停止，此時鋼絲的冷卻溫度為550°C左右，見附圖1。所述的轉向輪2安裝在氣缸3的活塞桿8的端部，并浸入所述的淬火冷卻槽I的冷卻液中，氣缸3帶動活塞8上下升降，就改變了轉向輪2在冷卻液中的位置，從而調控了鋼絲W在冷卻液中的浸入長度L1,當鋼絲W的速度為V時，則鋼絲W在冷卻液中的冷卻時間
t=當,自動調控氣缸3的活塞桿8的行程，改變L1的數值，就能精確地控制鋼絲W在冷卻
液的冷卻時間t，從而精確地控制鋼絲W的過冷奧氏體溫度。
2.均溫過程:
從冷卻槽I的液面q走出的鋼絲W，其心部溫度高于表面溫度，存在溫度梯度。鋼絲W隨即進入均溫室5，該均溫室5中設有水霧噴射冷卻器，水霧由壓縮空氣和水混合，在水霧作用下，鋼絲W保持恒定的過冷奧氏體溫度，并達到心部和表面的溫度均勻一致。所述均溫室設有水霧冷卻器，包括供水管道及壓縮空氣管道，分別通入冷卻水與壓縮空氣，該水霧冷卻室的前端設有一套管，該套管伸入到霧化混合室，將水艙與鋼絲隔離，該套管與水艙之間設有噴水口，噴水口沿周向分布，該套管通過螺紋移動調節其伸入霧化室的長度，該氣艙的后端側面設有噴氣口，該噴氣口沿周向分布，其與鋼絲軸線形成一入射角。本發明均溫室中5的水霧冷卻器采用專利號ZL200810104606.4的結構。專利ZL200810104606.4所公開的所有內容，均為本發明持有者所擁有公開的內容。3.等溫過程:
從均溫室與走出過冷奧氏體的鋼絲W進入保溫室6，所述保溫室6的溫度設定為過冷奧氏體向索氏體轉變的溫度，鋼絲W在所述的保溫室6內完成過冷奧氏體向索氏體的等溫轉變。 所述的保溫室6的壁部為保溫層，設有電加熱器及測溫自動控溫系統。
圖1:為本發明鋼絲等溫熱處理的新技術裝置示意圖 圖2:為本發明鋼絲等溫熱處理過程中的冷卻曲線圖
其中附圖1標志:
1、冷卻液槽2、轉向輪
3、氣缸4、紅外測溫儀
5、均溫室6、保溫室
7、轉向輪8、活塞桿
9、轉向輪10、紅外測溫儀
q、液面L1、鋼絲浸入冷卻液的長度之半L2、等溫室長度
W、鋼絲F、加熱爐
M、電動閥門 附圖2中標志:
1-----決速冷卻段
II—均溫段 III 一等溫段 具體實施方式
:
參閱圖1:為本發明的流程及其裝置示意圖1.已經加熱到900°c左右奧氏體化的鋼絲W經轉向輪7進入淬火冷卻槽I的冷卻液中，經所述冷卻槽I中浸入冷卻液中的轉向輪2，鋼絲W反向，向上穿出液面q，進入均溫室5，經轉向輪9后進入保溫室6，最后由收線機收線。2.鋼絲W進入冷卻槽I中的冷卻液面q到穿出液面q的過程，為鋼絲W在冷卻液中浸入長度2Q，就是鋼絲W的冷卻行程，鋼絲W的走速為V，則在冷卻槽I中的冷卻液的冷卻時間t= 。浸在冷卻槽I的冷卻液中的轉向輪2固定在氣缸3的活塞桿8上，上下
移動該活塞桿8，就調節了鋼絲W在冷卻槽I的冷卻液中的浸入長度2Q，改變了鋼絲W在冷卻液中的冷卻時間t，從而調控了鋼絲W的冷卻溫度。3.在鋼絲W走出冷卻槽I的冷卻液面q處，設置紅外測溫儀4，測定鋼絲W走出所述冷卻液面q的溫度，紅外測溫儀4測得的溫度訊號輸入自控系統PID，調控氣缸3的壓縮空氣閥門M。氣缸3帶動活塞桿8上下升降移動，達到升高或降低活塞桿8端部轉向輪2的位置，調控鋼絲W在冷卻槽I中的冷卻段L1的長度，從而調控了鋼絲W在冷卻液的冷卻時間t，也就調控了鋼絲W的過冷奧氏體的溫度，以適應不同直徑，不同成份，不同走速的鋼絲生產的要求，整個過程是自動控制的。4.鋼絲W走出冷槽I后，形成過冷奧氏體，此時鋼絲W的心部溫度高于表面溫度。隨即進入均溫室5，所述均溫室5中設置水霧冷卻器，水霧由壓縮空氣和水混合。在所述均溫室5的出口處設置紅外測溫儀10。所述紅外測溫儀10測得的溫度訊號輸入自控系統PID.調控水霧冷卻器的壓·縮空氣和水管的電動閥門M，調節壓縮空氣和水的比例，調節水霧的冷卻能力，達到過冷奧氏體鋼絲W的溫度恒定，心部和表面溫度均勻一致。5.鋼絲W走出均溫室與經轉向輪9，進入保溫室6。保溫室6的溫度設定為鋼絲W索氏體等溫轉變的溫度，鋼絲W在保溫室6內完成過冷奧氏體向索氏體的等溫轉變，保溫室6的長度L2,由鋼絲的TTT圖上的開始轉變到轉變完成的轉變時間確定。6.本發明具體實施的鋼絲等溫熱處理曲線示于圖2 其中:1段為在冷卻液中快速的可控的冷卻過程
II段為在均溫室5中的溫度曲線
III段為過冷奧氏體向索氏體等溫轉變曲線。7.本發明中對冷卻槽中轉向輪的上升或下降，也可以采用其他傳動方式:如齒條與齒輪，絲杠與絲母等直線運動方式。這些相應的改變都屬于本發明的權利要求保護范圍。
權利要求
1.本發明的特征在于將鋼絲的等溫熱處理分解為三個階段，分別在不同的裝置中完成: 已加熱到900 V左右奧氏體化的鋼絲，進入由水或水的堿、鹽或聚合物的溶液中快速冷卻，形成過冷奧氏體； 這種冷卻是可控的，當鋼絲冷卻到設定的溫度如550°C左右索氏體等溫轉變區時，鋼絲走出冷卻液槽冷卻停止，鋼絲的冷卻溫度可以控制在設定的溫度范圍內； 已經在水或水溶液中快速冷卻到索氏體轉變區550°C左右的鋼絲進入均溫室，在均溫室內鋼絲的心 部和表面溫度達到均勻一致，并保持過冷奧氏體的鋼絲溫度恒定； 心部和表面溫度均勻的鋼絲進入等溫室中完成過冷奧氏體向索氏體的等溫轉變，等溫室的溫度，長度根據鋼絲的成份、走速設定。
2.根據權利I的要求，所述的冷卻槽中設有轉向輪，已經加熱900°C左右的鋼絲進入冷卻液槽后，經轉向輪向液面走出:轉向輪設置在氣缸的活塞桿上；轉向輪在冷卻液中的深度，由活塞桿的升降來調控，以此調控在冷卻液中的長度；通過調控鋼絲在冷卻液槽的長度來調控冷卻時間，由此調控鋼絲的冷卻溫度，從而調控過冷奧氏體的過冷度。
3.根據權利I的要求，鋼絲走出冷卻槽后，進入均溫室，在均溫室內，噴射由水和壓縮空氣混合的水霧，水霧中水和壓縮空氣的比例是自動調節的。
4.根據權利I的要求，鋼絲在均溫室內保持恒定的過冷奧氏體溫度，同時心部和表面的溫度達到均勻一致。
5.根據權利2的要求，鋼絲在冷卻液中冷卻后離開冷卻液時設置紅外測溫儀，紅外測溫儀測定鋼絲冷卻后的溫度，紅外測溫儀與自控系統PID相聯，紅外測溫儀測得的冷卻后的鋼絲溫度訊號，輸入PID系統，操作氣缸的電動閥門，根據設定的過冷奧氏體溫度，操作活塞桿的升降，調控活塞桿端部轉向輪在冷卻液槽中的深度，以此自動調控鋼絲的冷卻溫度。
6.根據權利3的要求，在均溫室的出口處設置紅外測溫儀測定鋼絲均溫后的溫度，紅外測溫儀與自動系統PID相聯，紅外儀測得的鋼絲經均溫室后的溫度訊號，輸入PID系統，操作水和壓縮空氣的比例，調控水霧的冷卻能力，使鋼絲在均溫室內保持恒定的過冷奧氏體溫度，心部和表面溫度均勻。
7.根據權利I的要求，保溫室的溫度保持在過冷奧氏體向索氏體等溫轉變的溫度區間，由測溫儀與PID組成自控系統調控溫度。
8.根據權利I的要求，過冷奧氏體的冷卻介質是水及水的堿、鹽或聚合物的溶液。
9.本發明可以用于貝氏體的等溫熱處理。
全文摘要
本發明公開一種以水或水的溶液作為冷卻介質，對鋼絲進行等溫熱處理的新技術，可用于鋼絲拉拔生產，提高鋼絲的塑性，以便進一步拉拔變形。該技術是將鋼絲的等溫熱處理分解為三個過程，分別在不同的裝置中完成。1.將已加熱到900℃左右奧氏體化的鋼絲浸入水或水的溶液中快速的可控的冷卻為過冷奧氏體。2.過冷奧氏體的鋼絲進入均溫室，在均溫室內保持過冷奧氏體的溫度恒定，并得到表面和心部的溫度均勻。3.最后，鋼絲在保溫室中完成由過冷奧氏體向索氏體的等溫轉變。以上三個過程的溫度都是自動控制的。冷卻介質是水或水的堿、鹽或聚合物的溶液。本發明使用的冷卻介質對環境無污染，耗能低，投資少，比傳統的鉛浴具有更強的可控的冷卻能力，適用于不同直徑，不同成份，不同走速的鋼絲熱處理，也可用于鋼帶的熱處理。
文檔編號C21D9/52GK103215430SQ201310083338
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月23日 優先權日2013年4月23日
發明者馮偉年 申請人:馮偉年