[发明专利]一种高速工具钢冷拉钢丝成品退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料热处理，特别涉及一种高速工具钢冷拉钢丝成品退火方法。

背景技术

高速工具钢如W6Mo5Cr4V2是高速工具钢中的代表牌号，因具有良好的红硬性、高温硬度、韧性和耐磨性，高速钢丝主要用于高速切削用刀具和钻头。高速工具钢冷拉钢丝的主要生产工艺流程为：热轧退火盘圆-酸洗涂层-拉拔-中间退火-酸洗、涂层-拉拔(循环中间退火和拉拔道次，直到成品)-成品退火-矫(磨)-检验入库。其中，成品退火是高速工具钢冷拉钢丝生产中的最后一道热处理，目的是将硬度降低到标准要求的范围，满足用户加工成形的需要；并且要防止表面的氧化脱碳，高速工具钢由于含碳量和含钼量高，脱碳敏感性大，热处理过程中的加热温度和加热气氛对钢丝的脱碳具有重要影响。因此，成品退火是直接关系到产品最终的交货性能和表面质量，是不可缺少的关键工序。

现有成品退火大都采用矩形罩式炉，一座是有效容积26.2立方米的强对流退火炉(尺寸是直径3m，高度3.7m)。考虑到高速工具钢冷拉钢丝成品的产量，现有技术中，本公司的高速工具钢冷拉钢丝成品是在有效容积19.8立方米的矩形罩式炉(尺寸是高1.8m，长度5.5m，宽度2m)进行退火的，沿长度方向二侧采用天然气烧嘴进行加热。为了防止钢丝成品表面氧化和脱碳，冷拉后的钢丝盘圆装在高度1.3m、底盘直径0.9m的料架上后，装入内部直径1.5m、高度1.6m的铁桶内，加盖后用碳粉密封后摆放在矩形罩式炉内进行退火，桶内事先放入适量的碳粉提高碳势，防止退火过程中钢丝表面脱碳。每个炉台可以摆放3个铁桶，每个铁桶内平均装料量为1吨，因此实际每炉平均装料量为3吨，退火周期为15小时。

采用上述现有矩形罩式炉方式进行高速工具钢冷拉钢丝成品退火的不足之处是：

1)由于装桶退火方式的传热加热速度慢，为保证成品退火硬度的均匀，按规格不同采取三种退火工艺：≥7mm的成品采用750℃退火工艺，φ7～≥4mm的成品采用730℃退火工艺，＜4mm的成品采用710℃退火工艺，工艺比较复杂，不同规格材必须分炉退火，一定程度上影响了生产进度。

2)装炉量太少，导致吨钢能耗相当高，平均吨钢天然气消耗达到298m³，远远高于该企业内部的吨钢天然气考核指标。

3)由于高速工具钢钢丝拉拔时采用的料架较高，因此退火前需要翻到低矮的料架上，以便装桶，退火前后还要进行装桶和卸桶，操作步骤繁琐，生产效率十分低下；

发明内容

本发明的目的是提供一种高速工具钢冷拉钢丝成品退火方法，退火效率高，大幅度降低能源消耗和操作难度，同时简化工艺，确保生产进度，而且，可以和其他钢种实现拼炉退火。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种高速工具钢冷拉钢丝成品退火方法，其包括如下步骤：

1)高速工具钢冷拉钢丝盘圆的成分质量百分比为：C 0.80～0.90、Mn≤0.40、Si≤0.40、Cr 3.80～4.40、V 1.75～2.20、W 5.50～6.75、Mo 4.50～5.50、P≤0.030、S≤0.030、其余为铁；

2)成品退火；

将盘圆装入强对流退火炉中，加盖加热罩，进行氮气吹扫；

退火过程中采用氮气进行气氛保护；

3)盘圆随炉升温到710～750℃，保温4-8小时，随后以≤30℃/h的冷却速度缓冷到650℃以下温度后，移去加热罩；

4)盖上冷却罩，以≥100℃/h的冷却速度冷却到140℃以下温度出炉。

进一步，退火过程中进行气氛保护的氮气的纯度：露点≤-60℃，含氧量≤5ppm。

又，氮气吹扫工艺为：气体流量20～50m³/h，吹扫3～7小时。

氮气吹扫工艺为：气体流量10～20m³/h，吹扫1～3小时。

盘圆装入强对流退火炉中，装料方式是3垛二层，料架摆放时，中间留出一定空间，将高速工具钢所装的小料架(1～2个)安放在炉台空余位置。

本发明退火方法是在强对流退火炉中进行退火，强对流退火炉可以采用纯化后的氮气进行保护气氛退火，可以有效防止钢丝表面氧化脱碳；炉座底部采用55KW的基座环流风机进行炉气的循环，保温阶段整个炉膛的温度均匀性可控制在10℃以内，完全符合高速工具钢成品退火所需的要求；而且，工艺较现有技术简化，操作难度降低；同时，采取合适的装炉方式，大幅度降低能源消耗。