一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置的制造方法
【專利摘要】一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置，屬于線材生產及其制品制備技術領域。該裝置主要由脈沖電源、管式預熱爐、管式均熱爐、開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置以及電極組成。借助外場技術——脈沖電流的促進原子擴散以及位錯運動，通過控制控制盤條內的脈沖電流密度(50～300A/mm2)、電流頻率(20～80Hz)，以及結合管式均熱爐的均熱作用，改善材料在軋制、冷卻過程中產生的組織缺陷，提高力學性能，從而實現硬線盤條的時效。本實用新型具有時效處理時間短，效果明顯，并可縮短因自然時效而需要的庫存時間，緩解企業流動資金壓力。
【專利說明】
一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于線材生產及其制品制備技術領域，主要是涉及一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置及其處理方法。
【背景技術】
[0002]高強度預應力鋼絞線用鋼SWRH82B、77B等硬線盤條存在時效現象，即其斷面收縮率在熱乳后較低，需要放置一段時間后，待斷面收縮率提高后才能進行后續加工，如拉拔。否則，將由于斷面收縮率低而頻繁出現斷絲現象而導致生產效率低、材料利用率不高。
[0003]工廠生廣盤條的時效，一般是在倉庫進行，其時效時間也就是庫存時間，米取的時效時間不低于15天，有的甚至超過了40天。這不但消耗了生產的時間和空間，還積壓了企業的流動資金。而且時效時間也會增加盤條的銹蝕，對于金屬制品企業來說，有時還會對生產安排帶來困難。因此，在滿足性能要求的前提下，盡量縮短時效時間具有較大的實際意義。
[0004]目前，國外的一些學者主要通過控冷模式，來獲得性能優良的盤條，以期縮短時效時間 ο如M.Kazeminezhad，A.KarimiTaheri在Materials and Design(2003，24:415-421)上發表的論文“The effect of controlled cooling after hot rolling on themechanicalproperties of a commercial high carbon steel wire rod，，中通過實驗證明連續冷卻和恒溫轉變的適當組合比單純的連續冷卻得到的盤條塑性更好。另外，劉玉新，劉新華，孫祥元，劉秀麗，蘆斌在首鋼科技(2005，( 5): 8?9，17)上發表的論文“控乳控冷工藝對82B盤條時效性能的影響”通過實驗得到結論，降低終乳溫度，增加冷卻速度和適當的升高吐絲溫度，可以改善盤條的力學性能，縮短時效時間。
[0005]這些改善高碳鋼盤條力學性能和縮短時效時間的措施，有的已經得到了應用，并且取得了成功。但是，冶金企業或金屬制品企業還是要對硬線盤條給予一段時間來進行時效處理。至于對本實用新型提出的對熱乳后的硬線盤條，利用脈沖電流并結合溫度場作用來快速實現時效的方法，還未見有公開報道。
[0006]在不影響力學性能指標的情況下，實現快速時效，將會使生產、銷售大有改觀，從而也會為冶金企業、金屬制品企業帶來新的、可觀的經濟效益。
【發明內容】
[0007]硬線盤條熱乳后在放置一段時間內，其強度基本不變或有少量提高，塑性(延伸率和斷面收縮率)顯著提高的現象，稱為硬線盤條的時效。通常硬線盤條需要的時效時間比較長。為了縮短時效時間，減少庫存時間，本實用新型提出一種應用脈沖電流快速實現硬線盤條時效的專用裝置及其處理方法。
[0008]本實用新型通過以下技術措施實現:
[0009]—種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置，其特征在于，該裝置主要由脈沖電源、加管式預熱爐、管式均熱爐、開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置，以及電極組成。所述脈沖電源的正、負輸出端分別通過兩個電極與在均熱爐內運動著的硬線盤條相連接;所述的管式預熱爐、管式均熱爐沿盤條開卷方向依次布置，保證盤條在其內運動時不會受到障礙;所述的開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置組成了硬線盤條的支承運動系統，硬線盤卷置于開卷裝置內，將其一端穿過引入輥、管式預熱爐、電極一、管式均熱爐、電極二、引入輥后，進入收卷裝置，該裝置可帶動盤條向收卷方向運動。所述電極共有2個，電極一設置于管式預熱爐和管式均熱爐之間，電極二設置于管式均熱爐出口處。脈沖電源的正、負輸出端通過電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內運動著的硬線盤條，在處理期間，脈沖電源可以控制盤條內的脈沖電流密度范圍為50?300A/mm2、電流頻率范圍為20?80Hz。
[0010]一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效的處理方法，應用如上所述的脈沖電流下實現硬線盤條時效裝置，其特征在于，具體實施步驟如下:將熱乳后的硬線盤卷置于開卷裝置上，然后將盤條穿過夾送輥、管式預熱加熱爐、電極一、管式均熱加熱爐、電極二、引入輥、進入收卷裝置。之后，打開預熱爐電源，對進入預熱爐的盤條進行預熱，待達到預熱溫度時(200?350°C)，開啟收卷裝置的電源，盤條向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐電源和脈沖電源，對進入均熱爐的盤條進行均熱和電脈沖處理，確保盤條溫度(200?350°C)和其在均熱爐內的運行時間300?600s(通過控制收卷速度來實現)。
[0011 ]本實用新型所述的硬線盤條是指其碳含量在0.6%以上，且其斷面收縮率存在時效現象的直徑在16_以下的硬線盤條。
[0012]本實用新型的原理是，借助外場技術一一脈沖電流的促進原子擴散以及位錯運動，結合管式均熱爐的均熱作用(一般在200?350 °C)，改善材料在乳制、冷卻過程中產生的組織缺陷，提高力學性能，從而快速實現硬線盤條的時效。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]通過實驗研究和理論分析表明，具有一定溫度的硬線盤條在輸送過程中，在一定電流密度、一定頻率、一定時間的脈沖電流作用下，可快速實現硬線盤條的時效，該方法將減少硬線盤條的庫存時間，為冶金企業和金屬制品企業合理安排生產提供了便利條件。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型提出的一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置。
[0016]1-開卷裝置;2-夾送棍;3-管式預熱爐;4-電極一;5-脈沖電源;6-管式均熱爐；7-電極二; 8-引入輥;9-收卷裝置;10-硬線盤條。
【具體實施方式】
[0017]現將本實用新型的實施例具體敘述于后。
[0018]以下結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步描述。實施例僅用于說明本實用新型，而不是以任何方式來限制本實用新型。
[0019]如圖1所示，一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置，該裝置主要由脈沖電源5、管式預熱爐3、管式均熱爐6、開卷裝置1、夾送輥2、引入輥8、收卷裝置9，以及設置于預熱爐和均熱爐之間的電極一4、設置于均熱爐出口處的電極二7組成。所述的脈沖電源5的正、負輸出端分別連接兩個電極4、7，通過這兩個電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內運動著的硬線盤條10。在處理期間，脈沖電源5可以控制硬線盤條10內的脈沖電流密度范圍為50?300A/mm2、電流頻率范圍為20?80Hz。
[0020]利用本實用新型提出的裝置實現硬線盤條時效的過程是:將熱乳后的硬線盤卷置于開卷裝置I上，然后將盤條10穿過夾送輥2、管式預熱爐3、電極4 一、管式均熱爐6、電極二
7、引入輥8、進入收卷裝置9。之后，打開預熱爐3電源，對進入預熱爐3的硬線盤條10進行預熱，待達到預熱溫度時(200?350°C)，開啟收卷裝置9的電源，硬線盤條10向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐6電源和脈沖電源5，對進入均熱爐6的硬線盤條10進行均熱和電脈沖處理，確保硬線盤條10的溫度(200?350°C)和其在均熱爐6內的運行時間300?600s(通過控制收卷速度來實現)，以及脈沖電流密度(50?300A/mm2)和脈沖電流頻率(20?80Hz)o
[0021]實施例1
[0022]本實施例的硬線盤條為SWRH82B，其規格為Φ8πιπι，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。將熱乳后的盤卷置于開卷裝置上，然后盤條穿過夾送輥、管式預熱爐、電極、管式均熱爐、電極、引入輥、進入收卷裝置。之后，打開預熱爐電源，對進入預熱爐的盤條進行預熱，待達到預熱溫度260°C時，開啟收卷裝置的電源，盤條向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐電源和脈沖電源，對進入均熱爐的盤條進行均熱和電脈沖處理，確保盤條的溫度260°C和其在均熱爐內的運行時間420s(通過控制收卷速度來實現)，以及脈沖電流密度150A/mm2和脈沖電流頻率60Hz。待收卷后，在剪掉一定長度的盤條后，對處理后盤條進行取樣，進行力學性能測試，以評價時效效果。
[0023]為進行對比，對未進行時效處理的SWRH82B盤條進行取樣，進行相同條件下的力學性能測試。
[0024]SWRH82B盤條拉伸實驗結果顯示，按照本實用新型提出的方法進行時效處理的盤條，其抗拉強度為1279.6MPa，斷面收縮率為42.3% (其指標相當于15天時效的結果已滿足后續拉拔工藝要求，即達到時效目的)；而未進行時效處理的盤條，其抗拉強度為1266.9MPa，斷面收縮率為32.1 %。由此可見，強度指標增輻不大，但塑性指標一一斷面收縮率增加明顯，這表明利用施加的脈沖電流和溫度場，盤條實現了快速時效。
[0025]實施例2
[0026]本實施例的硬線盤條為SWRH77B，其規格為Φ12mm，化學成分(質量分數/ % )為0.78C，0.22Si，0.70Mn，0.0009S，0.0009P，0.26Ni，0.25Cr，其余為 Fe。將熱乳后的盤卷置于開卷裝置上，然后盤條穿過夾送輥、管式預熱爐、電極、管式均熱爐、電極、引入輥、進入收卷裝置。之后，打開預熱爐電源，對進入預熱爐的盤條進行預熱，待達到預熱溫度320°C時，開啟收卷裝置的電源，盤條向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐電源和脈沖電源，對進入均熱爐的盤條進行均熱和電脈沖處理，確保盤條的溫度320°C和其在均熱爐內的運行時間510s(通過控制收卷速度來實現)，以及脈沖電流密度260A/mm2和脈沖電流頻率30Hz。待收卷后，在剪掉一定長度的盤條后，對處理后盤條進行取樣，進行力學性能測試，以評價時效效果。
[0027]為進行對比，對未進行時效處理的SWRH77B盤條進行取樣，進行相同條件下的力學性能測試。
[0028]SWRH77B盤條拉伸實驗結果顯示，按照本實用新型提出的方法進行時效處理的盤條，其抗拉強度為1189.2MPa，斷面收縮率為31.6% (其指標相當于15天時效的結果，已滿足后續拉拔工藝要求，即達到時效目的)；而在無脈沖磁場作用下的運輸的盤條，其抗拉強度為1176.3MPa，斷面收縮率為24.6 %。由此可見，強度指標增輻不大，但塑性指標一一斷面收縮率增加明顯，這表明利用施加的脈沖電流和溫度場，盤條同樣實現了快速時效。
[0029]由實施例可見，在選取適當的脈沖電流參數情況下，可以實現硬線盤條的快速時效而無需再進行人工時效。
【主權項】
1.一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置，其特征在于，該裝置由脈沖電源、管式預熱爐、管式均熱爐、開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置以及電極組成； 所述脈沖電源的正、負輸出端分別通過兩個電極與在均熱爐內運動著的硬線盤條相連接;所述的管式預熱爐、管式均熱爐沿盤條開卷方向依次布置，保證盤條在其內運動時不會受到障礙;所述的開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置組成了硬線盤條的支承運動系統，硬線盤卷置于開卷裝置內，將其一端穿過引入輥、管式預熱爐、電極一、管式均熱爐、電極二、引入輥后，進入收卷裝置，收卷裝置可帶動盤條向收卷方向運動;所述電極共有2個，其中電極一設置于管式預熱爐和管式均熱爐之間，電極二設置于管式均熱爐出口處。2.根據權利要求1所述的一種應用脈沖電流實現硬線盤條時效裝置，其特征在于，所述的脈沖電源，其正、負輸出端分別連接兩個電極，通過這兩個電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內運動著的硬線盤條；在處理期間，脈沖電源控制盤條內的脈沖電流密度范圍為50?300A/mm2、電流頻率范圍為20?80Hz。
【文檔編號】C21D9/56GK205710851SQ201620429177
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】張永軍, 韓靜濤
【申請人】北京科技大學