[发明专利]一种钢丝等温淬火热处理工艺以及设备

说明书

本发明提供了一种钢丝等温淬火热处理工艺以及设备，涉及热处理设备技术领域，该热处理设备包括工字轮、加热炉、盐浴槽、搅拌器、风管和加热辐射管，盐浴槽设置在加热炉出口侧，搅拌器设置在盐浴槽内，风管设置在盐浴槽外侧壁上，加热辐射管设置在盐浴槽底部，工字轮分别设置在加热炉入口侧和盐浴槽后侧；热处理工艺包括放线、奥氏体化加热、均匀化保温、盐浴冷却、清洗。本发明可以稳定控制过共析钢的网状渗碳体的析出，同时盐浴的索氏体化等温淬火温度可以在500‑600℃的温度区间内，避免了深度过冷造成出现贝氏体和马氏体的可能，提供了非常稳定的发生索氏体转变的热力学空间对于钢丝的索氏体化处理具有非常独到的优势。

技术领域

本发明涉及钢丝或盘条热处理设备技术领域，尤其是涉及一种钢丝等温淬火热处理工艺以及设备，通过对钢丝进行放线-奥氏体化加热-盐浴等温淬火-清洗-收集，实现对钢丝的重新索氏体化处理，用以生产弹簧钢丝-钢帘线，切割丝，金刚线等。

背景技术

高性能的金刚线、切割丝、钢帘线是金属制品中生产难度最高，强度最高，直径最细的一类，主要应用在单晶硅的切割，已经轮胎子午线，以及高端钢丝绳中。目前强度最高级别的切割丝已经能够达到4600Mpa，直径0.06mm，其原料钢厂生产的97A、92A、82A等热轧盘条。目前稳定生产这类盘条的企业包括宝钢、鞍钢、兴澄、邢钢等企业，但是高端的金刚线一直是进口新日铁的97A盘条，国内盘条在夹杂物尺寸的稳定控制以及组织性能的均匀性方面还需提高。

以切割丝生产为例，其首先经过粗拉、细拉，然后奥氏体化和索氏体处理，最后要湿拉，以满足用户组织组织性能的需求。其中最大的用户就是切割单晶硅片的用户，一片单晶硅片的厚度在0.14mm，所以切割丝的直径直接影响用户的成材率，根据用户统计切割丝直径每降低10％，其单晶硅片的成材率就提高15％；同时切割丝的抗拉强度基本都在3800Mpa以上，强度越高，切割速率就可以提升更快，目前强度最高的切割丝切割时间已经由原来12小时，降低至1小时，可想而知制品材料的高性能对用户生产效率提升的意义。

切割丝不断拉拔过程，钢丝的抗拉强度逐渐提高，但是钢丝的塑性不断降低，所以拉拔一定程度必须重新奥氏体化和索氏体化处理，目前行业通用的索氏体化处理都是采用铅浴、流态粒子床和水浴处理。随着环保要求的不断提高，铅浴目前已经被淘汰，大多是钢丝制品企业都采用水浴处理，其中目前郑州金属制品、宝钢精密、邢钢精密、贝卡尔特都采用该工艺，水浴处理冷却过程分为两段，第一段是相变前段快速冷却，其冷却速率在50℃左右，然后出水浴槽在空气中进行温度均匀化和相变，然后进入第二段水浴槽，控制相变温升，获得较高索氏体率和较细的片层间距，其核心在于控制两段水浴的温度和时间。这其中水的温度也很重要，温度高了就沸腾冷速降低，温度低了，很容易过冷；在水浴工艺上，控制钢丝的速率以及水浴槽的长度也很关键，冷却时间长了会导致贝氏体和马氏体出现，冷却时间短了索氏体率又很难满足，所以很难稳定控制其生产工艺，其中最大的瓶颈在于水浴淬火采用的不是类似于铅浴一样的等温介质，所以必须采用多段的冷却工艺来弥补这一短板，尤其两段之间的空气段也很关键，要精确计算其长度，保证其组织转变的完成，而且厂房里面空气流动性要得到严格控制，热试空气搅动都会造成冷却工艺不稳定，每一根钢丝的冷却工艺很难一致。

正是因为以上问题，目前钢丝厂在水浴生产过程直径4mm以上和1mm以下的钢丝索氏体淬火过程出现了问题，钢丝直径大了，水浴处理表面出现膜沸腾阶段，冷却速率偏慢，无法获得较细的片层间距以及控制网状渗碳体；钢丝直径太细后，很容易直接淬火出现马氏体组织。最后直接影响钢丝性能的稳定性和后续湿拉工艺的进行，所以钢丝厂在生产4000Mpa以上、0.1mm以下的钢丝时，目前的水浴在工装上已经不能稳定提供保证能力。

发明内容