[发明专利]用于连续制造钢丝的方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连续制造钢丝的方法和设备、以及这种钢丝和利用多根这种钢丝所形成的帘线。

背景技术

钢线或帘线能够用作在制造弹性体材料（例如用于制造轮胎、管件、传送带、传动带和缆绳的半成品）时的结构增强元件。所述钢丝也能够用于切割材料。

帘线通常由通过将多根合适的钢丝的布置成帘线而制成。

通常，用于制造轮胎的钢丝包括由至少一层金属层涂覆的钢芯，除了有利于和提高所述金属丝所经受的拉伸方法以外，所述金属层提供对下层钢免受腐蚀的防护并且用于提供将金属丝或包括所述金属丝的帘线合适地粘附到弹性体材料上，所述金属丝或帘线被橡胶涂覆所述弹性体材料。

在制造钢丝的技术领域中，文献US6228188、US7354493和US2009030803涉及用于通过热处理制造很高耐抗性丝线的方法和系统。

发明内容

钢丝的制造通常提供一系列的连续加工和处理，至少包括：第一拉伸，在此期间使得所述钢丝变成适于机加工和后续处理的直径；奥氏体化，在此期间所述钢丝被加热到950-1100℃的温度，并且被保持在该温度下足够钢结构完全成为奥氏体的一段时间；退火，在此期间所述钢丝被迅速冷却至大约550-600℃，并且被保持在该温度下足够钢结构基本成为珠光体的一段时间；涂覆处理，例如镀铜，其中所述钢丝被涂覆金属或金属合金例如铜和锌；拉伸，其中所述钢丝的直径被减小到最终所需的值。在接下来的详细描述中，我们还将使用术语奥氏体来指代具有基本完全奥氏体结构的钢，珠光体来指代具有基本完全珠光体结构的钢。

在退火期间，只要初始冷却足够快，所述钢丝的结构从奥氏体（碳在γ-铁中的固溶体）向珠光体（由铁素体和渗碳体的片晶形成）的期望相变就的确发生，否则奥氏体不转变为珠光体而转变为贝氏体（由铁素体和渗碳体或复合碳化物的颗粒所形成的针状聚集体），这是非期望的钢结构，这是由于其不适于随后的拉伸：这意味着，如果其结构包括相当数量的贝氏体，则钢丝在拉伸之后的机械特性不是最佳的，。

本申请人已经反之发现，试图获得非常快速的冷却可能在现实中为适得其反的，这是由于在执行能够在钢丝中获得在奥氏体-珠光体相变中的期望微结构的正确热量移除的固有困难。

例如，从奥氏体化温度的非常快速的冷却使得很难控制在钢丝的表面部分与内部部分之间沿径向方向的结构一致性。

本申请人已经发现，即使在使钢丝经受慢速冷却时，在所述钢丝在高温下奥氏体化之后能保持钢丝的奥氏体结构。

因此，本申请人由此已经发现，可能的是缓慢降低钢丝的温度，保持其奥氏体结构，并且随后以较简单的方式使其快速冷却——由于较低的起始温度——从而导致从奥氏体向珠光体的期望相变，从而形成钢丝，所述钢丝一旦被拉伸具有优异的机械特性（例如高的耐抗性，高的伸长率和高的抗扭和抗疲劳性）。

本申请人已经发现，形成所述钢丝的珠光体主要具有层状微结构而非分散的微结构，并且再次发现这种层状结构为精细的；通过术语“精细的”，其意为表示其中间距小于大约100nm的层状微结构。

本申请人已经将该精细的层状珠光体微结构次归因于该钢丝耐受随后拉伸的更大能力。

根据其第一方面，本发明涉及用于制造钢丝的方法，包括：

-设置钢丝；

-使所述钢丝奥氏体化；

-使所述钢丝退火。

优选地，所述方法包括

-拉伸所述钢丝。

在用于制造钢丝的方法中，所述钢丝的所述退火包括：

-将所述钢丝缓慢冷却到第一预定温度；

-将所述钢丝快速冷却到第二预定温度。

使所述钢丝退火包括将所述钢丝保持在所述第二预定温度下。

本申请人已经能够发现，在所述缓慢冷却期间，所述钢丝基本保持其奥氏体结构不变；利用随后的快速冷却，所述钢丝被带至其中其能够开始奥氏体结构转变为珠光体结构的相变的条件。

由于所述快速冷却在所述钢丝具有相对于在奥氏体化结束时所具有的温度（900-1000℃）的较低温度（即第一预定温度（720-800℃））时开始，所述状态变化的开始也能够在较低的温度下、在（500-600℃）的第二预定温度下，即在用于基本完全的期望转变为珠光体的理想条件下发生。

在其第二方面，本发明涉及一种用于生产钢丝的设备，

所述设备包括：

-所述钢丝的入口部段；

-所述钢丝的奥氏体化部段；

-所述钢丝的退火部段。

所述设备还包括：

-所述钢丝的拉伸部段。

所述退火部段包括：