[发明专利]无铅索氏体化工艺和设备

说明书

一种将直径大于2.8mm的一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝受控地冷却至预先确定的温度范围的方法，包括以下步骤：‑沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第一冷却剂浴，该一个或多个第一冷却剂浴包括浴液，该浴液包括水和稳定添加剂。浴液和多根被预先加热的且基本上直的钢丝沿着每个单独的路径在每根钢丝自身周围形成蒸汽膜；‑将被浸没在一个或多个第一冷却剂浴内部的冲击液在沿着一个或多个单独的路径的一定长度L上导向一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，以冷却一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝，冲击液减小蒸汽膜的厚度或使蒸汽膜不稳定，从而提高在沿着一个或多个单独的路径的长度L上的冷却速度；‑沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝离开一个或多个第一冷却剂浴，以在空气中进一步冷却；‑在空气中进一步冷却之后，沿着一个或多个单独的路径引导一根或多根被预先加热的且基本上直的钢丝通过一个或多个第二冷却剂浴。在该方法中，一根或多根基本上直的钢丝经受从奥氏体到珠光体的冷却转变。

技术领域

本发明涉及一种用于钢丝无铅索氏体化的方法和设备。

背景技术

钢丝的热处理在生产工艺中通常起着重要作用。钢丝制造的第一步是将线材拉拔成所需的中间直径。在加工硬化的这个阶段，通过索氏体化工艺将经拉拔的钢丝热处理成珠光体，以实现进一步的塑性变形。随后，将索氏体化的钢丝拉拔成较小尺寸，要么第二中间尺寸要么最终直径。索氏体化涉及将碳钢丝加热到奥氏体相，通常高于800℃，然后将钢丝冷却至选定的温度，保持足够时段，以完成奥氏体的大致等温分解。温度的范围通常介于500℃至680℃之间，意图通常是提供细珠光体结构。

通过热轧从锭料或坯料制成的钢线材在经过受控冷却后以轧制态被应用于实际应用。为了在热轧后立即冷却高碳线材以具有优异的冷加工性能，GB1276738描述了将高碳线材浸没在温水浴中。该文献中所公开的线材直径范围为5.5mm和6.5mm之间的钢线材的热处理方法包括：将维持在600℃至1100℃温度的线材浸没在含有表面活性剂的温水浴中。水保持在高于45℃的温度，从而在线材表面上均匀地生成蒸汽膜，从而控制线材的冷却速度。该热处理方法的关键点是：在线材表面上均匀地生成蒸汽膜并且将该状态保持一时间段直到珠光体转变结束。当这种方法用于直接冷却在水平输送机上以螺旋卷输送的热轧线材时具有各种优点。已经认为该方法对于处理具有其他直径的钢丝不太合适或不太可靠。

WO2007/023696涉及一种直径大于11.0mm的松散卷状轧制线材的直接热处理方法。卷状轧制线材通过将它们浸没在制冷剂中或将它们暴露于制冷剂流中而冷却。

对于具有所需的中间直径(其可以从1.5mm变化至5.0mm)的经拉拔的钢丝的热处理，EP0216434公开了另一种对预先加热至奥氏体温度的钢丝进行受控冷却的方法：将钢丝连续地输送通过含有至少80℃的基本上纯水的冷却剂浴，并且将钢丝浸没在浴中，以冷却至珠光体，而不产生马氏体或贝氏体。通过使钢丝与基本上纯水的连续非湍流接触，钢丝沿其整个浸没长度进行均匀且稳定的薄膜沸腾冷却。水索氏体化的钢丝具有足够均匀的珠光体微结构，该微结构具有出色的可拉伸性记录。

EP0524689A1公开了一种对直径小于2.8mm的至少一种钢丝进行索氏体化的工艺。冷却通过一个或多个水冷却阶段期间水中的膜态沸腾和一个或多个空气冷却阶段期间空气中的膜态沸腾交替进行。水冷却阶段紧接在空气冷却阶段之后，并且反之亦然。水中的冷却速度很快，而空气中的冷却速度要慢得多。水中的高速冷却对直径小于2.8mm的金属丝造成严重风险。在水冷却部分之间进行空气冷却以减缓钢丝的冷却。水冷却阶段的数目、空气冷却阶段的数目和每个水冷却阶段的长度被选择为使得避免形成马氏体或贝氏体。

名称为“粗钢丝的强制水冷”的WO2014/118089A1公开了一种对直径大于5mm的直钢丝的强制冷却工艺。浸入冷却剂浴内部的冲击液被导引至钢丝，以加快经加热的钢丝的冷却速度。冷却剂浴中的该“强制”冷却区之后是其中未受干扰的(这意味着金属丝周围的沸腾膜上没有冲击液)沸腾膜进一步冷却金属丝的冷却区。