[其他]钢丝热处理方法及装置

说明书

钢丝热处理方法及装置。按照这种热处理方法，中间热处理时，将钢丝加热至８００～８２０℃，浸入对准钢丝喷压缩空气的纯沸水中冷却适当时间，再出水空气冷却；最终热处理时，将钢丝加热至８２０～８４０℃，在冷速较大，而又不引起脆断的液体介质中冷却后，转入温度为５００～７２０℃的三区防脆炉中继续相变足够时间，才出炉空气冷却。本方法适用于各种碳素钢和低合金钢，直径小于１０毫米的各类钢丝的热处理。

本发明属于一种钢丝热处理方法及装置。

目前国内外中碳钢和高碳钢钢丝的中间热处理和最终热处理都广泛采用百余年来的传统工艺-高温空气正火和高温铅淬火。在中间热处理生产中，许多根钢丝加热好后，相距很近，并排地从温度约为500℃的铅槽上面通过，进行空气正火，实际上其冷速相当低，显著低于单根钢丝空冷时的速度。为了保证钢丝在上述条件下获得正火钢的强度极限（对碳含量＞0.6%钢丝，σ_b为80～100公斤力/毫米²），不得不将钢丝正火加热温度提高到900℃以上，甚至高达980℃。因此，带来能源耗消和金属氧化损失增大、酸洗任务加重、奥氏体晶粒粗化等一系列的缺点。

高温铅淬火的唯一优点是生产稳定，比较易于保证成品钢丝的机械性能。但其缺点很多，且相当严重。例如，造成环境污染，引起“铅中毒”，生产投资大（一条生产线大小铅槽各一个，用铅量达52吨以上，而且还需一套除铅尘装置），生产消耗大（因铅蒸发和钢丝“挂铅”而造成的铅消耗为每处理一吨钢丝要消耗铅5～8公斤），能源耗损较多（钢丝加热温度高达920～950℃或者更高），作业环境的温度较高，以及存在许多长期不能解决的技术难题（如铅槽过热区、挂铅、压辊起槽等）。所以，自本世纪四十年代以来，一直在寻求取代铅淬火的新方法，曾研究过的方法有：盐浴淬火、流动粒子冷却处理、间歇式多次水冷加通电回火、水浴处理等。这些方法因各自存在不同的缺点而未能投入生产实践。

自七十年代以来，国内外一直从事对钢丝进行沸水（加入0.5%肥皂、聚乙烯醇等）处理以取代铅淬火的研究。根据日本资料（小北英夫等：日本公开特许公报，昭57-9826）报导，将高温加热的钢丝浸入呈流动搅拌状态的、约100℃水溶液中，然后出水面空冷。在水槽底部或者底部的一部分安装一块带许多细孔的底板，从底板下面通入流量在20升/米²·秒以上的压缩空气，依靠压缩空气来使水溶液产生急烈搅动，以加速钢丝的冷却，进而使钢丝的抗张强度增高。但是，采用这种方法处理的钢丝，其强度极限比铅淬火钢丝低。

本发明的目的是提供一种钢丝低温加热焙燉处理的方法和装置，使钢丝在中间热处理时，可以保证钢丝加热温度降至800～820℃;使钢丝在最终热处理时，既可保证钢丝加热温度降至820～840℃以及机械性能达到铅淬火钢丝的技术标准，且生产稳定，又能克服铅淬火工艺存在的一系列缺点。

本发明的基本依据是：自1854年发明钢丝铅焙燉处理以来，一直采用在920～950℃，甚至1050℃进行奥氏体化。而碳钢65^＃的Ac₃一般为750～780℃，按常规热处理：Ac₃+20～30℃，那么钢丝焙燉处理的加热温度在800～820℃就应足够了。我们的研究证实，造成上述现象的主要原因是由于铅液的冷却能力不足。在这种低速的冷却介质中，正常温度下奥氏体化的钢丝（其奥氏体开始分解曲线为图1中曲线1），其开始分解相变的温度较高，位于粗珠光体形成温度区（见图1、按曲线（3）进行冷却），所得的钢丝强度低;欲获得高强度的细珠光体组织，就只有采取提高奥氏体化温度，沿图1中虚线（4）发生冷却相变。这时，因奥氏体分解C一曲线右移（由虚线1移至实线2），致使在冷速不变下，分解相变温度降至索氏体形成温度区，由此可见，采取高温奥氏体化进行热处理是由于铅液冷却能力低所造成。正是铅淬火工艺的弊病。我们通过另一条途径，即在正常的奥氏体化温度下，依靠提高钢丝的冷速，来获得与高温铅淬火相同的过冷奥氏体分解温度，得到索氏体组织（按图1中实线（5）进行冷却）。