[发明专利]焊丝中频感应炉再结晶退火工艺及设备

说明书

本发明涉及一种焊丝中频炉再结晶退火工艺及设备，特别适用于碳钢用气体保护焊丝拉拨过程中粗拉后、精拉前的再结晶退火处理工序。具有工艺先进、设备功能全、工序时间短、节省能源、焊丝再结晶退火性能好等特点。

在焊丝生产过程中，由于冷拨的作用，其半成品中将产生硬化现象，这种硬化现象需要消除，并达到预定的强度值以适应继续加工的需要。焊丝的中间再结晶退火工艺及设备就是为满足上述生产要求而设置的。

本发明做出之前，常规的焊丝中间退火均采用井式炉进行完全退火或球化退火处理。它是将半成品焊丝卷吊到特定的托架上，再将托架置于退火缸内，然后将其装入预热井式炉中予热到350℃，后从予热炉内吊出再移进加热井式炉中加热到700～800℃，并在加热炉中保温2小时，出炉后还需进入缓冷坑内缓冷至室温。这样每次处理周期在6.5小时以上，每次处理量为1～1.5吨。处理后的金相组织为铁素体加片状珠光体，强度级别差≤49Mpa。为了减少焊丝表面的氧化量，加热时需向炉内通入氮气加以保护。处理后的焊丝在进入水箱拉丝机进行精拉前还需进行机械除锈或酸洗。采用这种工艺及设备对焊丝进行退火，焊丝表面质量差、通条性能不好、能耗高、操作复杂周期长、设备占地面积大且对环境有污染、自动化水平低、投资费用高。

针对上述情况，本发明提出一种焊丝中频炉再结晶退火工艺及设备，它是集清洗、加热、保温、控制冷却等步骤为一条流水线，并在一套设备内边行进边完成。整个过程只需50～90秒钟（根据焊丝线经不同而异），吨钢耗能只有井式炉的1/5。处理过程中炉内自然产生保护性气氛，使焊丝表面少氧化或不氧化，用本发明的工艺及设备处理的焊丝受热均匀，通条性能好，其金相组织是铁素体加岛状相的双相组织，拉拨性能极佳，处理过程中炉内不产生烟尘，对环境无污染，且设备简单，造价低廉。

本发明的焊丝中频炉再结晶退火工艺如附图1的曲线所示。其设备如附图2所示，主要由中频感应炉、清洗槽、皂液槽以及放、收线机组等组成。中频感应炉本体由三段组成，即加热段（1）、保温段（2）和冷却段（3），整套设备的其他内容是放线机组（4）、压线辊（5）（8）、分线辊（6）（7）、放线机组（9）、皂液槽（10）、清洗槽（11）、感应线图（12）、导轮（13）、高温膛管（14）、炉膛管（15）、耐火材料（16）、冷却水（17）、焊丝（18）、法兰盘（19）、中频电源柜（20）、补偿电容柜（21）等。

本发明的焊丝中频炉再结晶退火工艺及设备的上述内容及特点，结合附图和实施例具体说明如下，这一发明内容在鞍钢某厂焊丝车间生产线上使用，其步骤是：半成品焊丝由放丝机组（4）以6～14米/分的速度放出，再经压线辊（5）压入热水清洗槽（11）中清洗，后经分线辊（6）排列成四束带状（每束6～8根，共放出24～32根）进入中频感应炉。入炉后的焊丝经导轮（13）导入感应线圈（12）内被感应加热，在加热段（1）经t₁秒被加热至700℃，再保温t₂秒后进入保温段（2），在保温段（2）运行t₃秒后焊丝温度将由700℃降至680℃，后进入冷却段（3），冷却段（3）内通有可调量的冷却水，焊丝在这段运行t₄秒，温度由680℃降到460℃后出炉。出炉后的焊丝再经分线辊（7）、压线辊（8）被压入皂液槽（10）内。至此，焊丝降至室温，最后由收线机组（9）卷起。

附图1及文中所述的t₁＝8～14秒、t₂＝5～8秒、t₃＝33～56秒、t₄＝7～12秒。从而便构成了处理周期为50～90秒的时间。

用不同的方法对Φ2.6的半成品焊丝进行再结晶退火的性能指标对照如表一所示。

性能指标对照表    表一

由表一可以看出，用本发明的工艺及设备处理的半成品焊丝不仅能满足继续拉拨的需要，而且在综合性能指标上优越于其他方法。

本发明中的中频感应炉频率为4000HZ，最大输出功率为250KW，电力的输入通过中频电源柜（20）、补偿电容柜（21）完成。炉子本体呈弓型，保温段（2）处于炉体的最高部位，这样有利于保护气体在此段存留，同时也使焊丝受张力状态，以保持焊丝在炉内整齐排列。炉内之所以能产生保护气体，是由于焊丝进炉前经过清洗槽（11），使焊丝表面带水，进入感应线圈内焊丝被感应加热而使表面水蒸发，高温水蒸汽在电磁场的作用下分解成氢和氧，氧与焊丝表面的拨丝粉（碳氢化合物）发生反应而消耗掉，富集的氢成为炉体中的保护气体，使焊丝不氧化。在设备运行时，焊丝的放收速度、功率输出的大小以及冷却水量的多少，将根据焊丝的外径尺寸进行设定，并实现自动控制。由于采用中频感应加热，焊丝本身是发热体，所以热效率可达80%以上，为了进一步防止热量扩散，在炉膛管（15）与炉壳的空隙用耐火材料（16）填充，有利地节省和利用了能源。