专利名称:小直径不锈钢钢条的轧制及热处理方法
本发明涉及冷镦业中常用的那种小直径奥氏体不锈钢钢材的生产方法。本文中所用“小直径”一词系指直径从4.0毫米到5.0毫米的钢材。
由于存在有韧性不足、公差超差，在卷取盘中表面划伤等问题，就使得在钢条轧机上将这种钢材连续均匀地轧制成钢条成为不可能。因此常规的方法是将这种钢材作成热处理冷拔钢丝，为此必须支付额外的费用。
本发明的一个主要目的就是克服上述所提的那些缺点，从而有可能在钢条轧机上将奥氏体不锈钢材连续均匀地轧制成小直径的钢条，这与现在通用的冷拔钢丝技术相比，大大地节省了费用。
在下文将要详细说明的本发明的一个最佳实施例中，本发明的目的是通过让一待轧型材(例如重新加热的钢坯)穿过一系列粗轧机架和中间机架并最后穿过终轧机而将其连续地轧制成小直径钢条来实现的。该待轧型材在进入终轧机之前以及穿过终轧机过程中都要进行水冷。这样，钢条表面的温度就可以降低到大约900℃，这足以使从终轧机出来的钢条的韧性得到满意的提高。在本文中，当“大约”或“左右”一词与温度一起联用时，是指温度的变化范围为±50℃。
在钢条的体积平均温度基本达950℃左右之后，则如此韧化的钢条通过一定径轧机，定径轧机使钢条的公差控制在大约±0.04毫米的范围内。本文中所使用的“体积平均温度”系指该钢条心部和表面部分之间的平均温度，而“定径轧机”系指使钢条总压下量为10%或小于10%的一道或多道轧辊型缝。从定径轧机出来的钢条在通过卷取盘之前要再进行一次水冷，钢条通过卷取盘就形成一连串连续的环圈。上述补充的水冷作用将使钢条的表面温度急速降低到650℃左右。这种表面急冷作用就使得钢条在通过卷取盘时避免被划伤。
通过卷取盘而成型的环圈装放在一传送装置上并通过传送装置呈互相偏离状态而输送走。当这些互相偏离的环圈沿传送装置运送时，它们将一个接一个地重新加热，其体积平均温度升高到1100℃左右。钢条的重新加热仅消耗很少的能源，这是因为在这之前进行的快速水冷仅对，条表面产生作用，而钢条心部的温度仍然是相当高的。重新加热之后，这些环圈再以200℃/秒到800℃/秒之间的速率进行快速水冷，其表面温度降低到300℃左右，相应地其心部温度降低到750℃左右，随后环圈以更大的速率进行气冷并同时进行干燥。传送装置出口端收集到环圈将组合成园柱状盘条。
通过上述一系列加工步骤就可能在轧机上轧制出小直径的，紧公差的，没有划伤的热处理不锈钢钢条，与传统冷拔钢丝的方法相比，其费用显著降低。例如，如果其他一切费用是相同的(材料费，燃料费、工时费等)，既使进行保守的估计，上述方法与传统的热处理冷拔钢丝方法相比，其费用有可能节省50%左右。
现对附图作一简要说明。
图1A为本发明所应用的轧机的部分示意图，该图包括有钢坯重复加热炉以及粗轧机架和中间机架;
图1B为钢条经过同一轧机的其余部分而进行加工时的表面温度，心部温度以及体积平均温度的示意图，沿示意图水平轴方向展示了轧机各组成部分，该示意图垂直轴方向表示温度。
应该认为，上述图示中轧机的各组成部分对于该领域中的熟练人员来说都是公知的了。所以，它们仅以简图形式表示出，因为本发明的要点不在于这些组成部分的具体构形，而在于将它们组合起来进行运转的方法或流程。
首先参阅图1A，图中展示出了轧机的一部分，其中包括有一台加热炉〔2〕，待加工型材，例如一根根的钢坯料就是该加热炉中进行再加热，使其温度达到1040℃以上至1260℃的轧制温度。通过常规装置(图中未示出)将钢坯从该炉中取出，使其沿轧机轧道线〔4〕通过一系列粗轧机架〔6〕，然后通过一系列中间机架连续地进行轧制。这之后，请参阅图1B，半成品钢材接着通过一个终轧机〔10〕。
虽然终轧机的顺序连贯的一对对工作轧辊在图中呈水平状态配置。但该领域内熟练人员都理解到，在实际操作中，这些顺序连贯的一对对轧辊的轧制轴线互相偏转90°，这样，在钢材顺序通过终轧机时，避免任何扭曲缺陷产生。美国专利No.RE28，107就给出这种类型的终轧机的一个典型实例。
根据本发明的要求，终轧机〔10〕经过改型，以便能在顺序连贯的一对对轧辊之间安装水冷喷嘴。正如图中箭头所示那样，当钢材通过终轧机时，这些喷嘴就对其表面进行喷水。
在终轧机〔10〕之前，安装有一水箱〔12〕，它带有一系列水喷嘴，离开上道工序中间
机的最后一道轧辊之后，钢材就被引导通过这一系列喷嘴，喷嘴的结构采用一般通用形式。另外，正如图中箭头所示那样，水冷却箱〔12〕的喷嘴也对通过其中的钢材进行水冷。
终轧机之后设置有一台定径轧机〔14〕，定径轧机之后配置有另一个水箱〔16〕。水箱〔16〕之后设置有一套从动夹送辊〔18〕，它们将钢材推进卷取盘〔20〕，并使其通过卷取盘。钢材通过卷取盘后成型为一连串连续的环圈并装放在一开式输送装置〔24〕上。输送装置可以采用常用的链式结构或辊道式结构，它将互相偏离的环圈沿一轨道输送至一整形工位〔26〕。当这些互相偏离的环圈沿输送装置轨道运送时，它们还通过一加热炉〔28〕，该加热炉可以采用通用结构，并通过气体燃烧器，辐射加热器或类似加热元件进行加热。当互呈偏离的环圈从加热炉中出来之后，它们受到水喷嘴〔30〕的喷水快冷，然后由一风机装置〔32〕及设置在输送装置下面的压力通风系统〔34〕而进行空气冷却。环圈在输送装置的出口端收集起来并在整形工位〔26〕组合成圆柱式盘条圈。
现在通过一典型实例来对上述装置的运行进行说明，在该实例中，钢材已终轧成直径为5.5毫米的不锈钢钢条，轧机出口速度为80米/秒。当钢材进入水箱〔12〕工作区时，其直径约18毫米，其表面温度约为1140℃，而其前进速度约为7.5米/秒，水箱〔12〕的喷嘴对钢材表面进行水冷，使其温度降低到925℃左右，此时钢材心部的温度相应地降低到1120℃左右。然后，在钢材进入终轧机〔10〕之前，使其表面温度与心部温度大致相等，约等于1037℃。
当钢材顺序通过终轧机的轧辊型缝时，它不断地受到延伸的作用，而其断面积则相应地减小。在图1B的图示中，该终轧机带有三个顺序的轧辊型缝，但是在该领域中工作的熟练人员都知道，在实际操作中，终扎机一般包括有8至10个轧辊型缝。在终轧过程中，在终轧机顺序安排的一对对轧辊之间设置的水冷喷嘴对钢材表面进行间隙式水冷，使其表面温度每次平均降低约50℃。但是，由于轧制时，轧制变形所给予钢材的能量的缘故，钢材的表面温度在两次水冷之间提高了，而其心部温度则是逐渐地降低的，其最终温度值就是钢条从终轧机出来时的温度值，即，其表面温度为930℃左右，其心部温度为1000℃左右。然后，当钢材表面温度和心部温度基本均匀一致，使其体积平均温度为960℃左右时，钢材进入并通过定径轧机〔14〕，由于在定径机中的压下量很小，所以钢材在进入下一个水箱〔16〕之前，其心部温度和表面温度保持不变。在体积平均温度为960℃左右时，钢材内在的韧性足以使它进入并通过定径轧机和水箱〔16〕两者而不致于变得弯斜或破裂。
水箱〔16〕中的水冷作用使钢材的表面温度急剧降低到660℃左右，而其心部温度则相应地降低不多，降低到940℃左右。随后，当钢材相继通过从动类送辊〔18〕和卷取盘〔20〕时，其表面温度与心部温度趋于一致，其体积平均温度为870℃左右。表面温度的降低使钢材能避免划伤或刻痕，如果表面温度不降低，则由于钢材表面与卷取盘内导槽表面的互相摩擦而可能产生划伤或刻痕。
正如前面所指出那样，由卷取盘所成型的型材环圈以互相偏离方式装放在输送装置〔24〕上，当互相偏离环圈沿输送装置运送时，它们进入加热炉〔28〕，在加热炉中，钢材环圈进行加热使其体积平均温度达1080℃左右。由于在前道水急冷工序之后环圈温度迅速均匀化而使其体积平均温度达870℃左右，所以环圈在加热炉〔28〕中进行加热时只消耗很少的能源。当环圈从加热炉中出来时，它们受到水喷射器〔30〕的喷水冷却作用，使其表面温度以大约200℃/秒的冷却速度降低到320℃左右，其心部温度相应地降低到秒高于750℃。当环圈从水喷嘴〔30〕下出来时，它们穿过压力通风系统〔34〕，该系统使由风机〔32〕产生的气流由下向上地通过环圈。这又一次使环圈的表面温度降低到200℃以下并同时对这些环圈进行干燥。这种重新加热然后快速表面冷却，对于达到不锈钢钢材所要求的固溶体处理来说，其作用是显著的。环圈随后在整型工位组合成圆柱状盘条圈。也可以采用另外一种办法来冷却环圈，即用水来冷却环圈使其心部温度降低到300℃左右。但是，这将在表面与心部之间产生极大温度差。因此最好还是采用水冷加气冷的方法。
由此可见，上述过程中相连贯的加工步骤一个接一个相互配合地进行就能得到所要求的结果。更具体点说，水箱〔12〕及终轧机〔10〕中的水冷作用使小直径型材的韧性提高，从而使该型材能顺利通过包括定径轧机〔14〕及水箱〔16〕的随后设备而不致产生弯斜或破裂等缺陷。定径轧机使钢条型材的紧公差控制在±0.04毫米的范围内。水箱〔16〕的补充水冷使型材未面急冷，从而使型材表面在卷取盘〔20〕中不致于被划伤。卷取盘与输送装置相互配合使型材呈一连续的、互相偏离的环圈装放在输送装置上，并使其沿输送装置轨道运送。加热炉〔28〕和喷水器〔30〕相继对运送中的互相偏离的环圈进行再加热和喷水以便达到固溶体的均匀化处理的要求，再加热所消耗的能源是很少的，风机〔32〕和压力通风系统〔34〕在环圈最后组合成柱状盘条之前对它们再进行一次冷却并使它们得到干燥。
最终所得型材为一经过热轧的，热处理过的，无划痕具有紧公差的小直径不锈钢钢条。
权利要求
1.一种轧制和热处理小直径不锈钢钢条的方法，它由下列步骤组成(a)使待加工型材通过一系列常用的粗轧机机架和中间轧机机架而后通过一常用的终轧机，将它轧制成一钢条；(b)在待加工型材进入终轧机之前以及通过终轧机过程中对它进行水冷，使其最终温度降低到足以提高从终轧机出来的钢条的韧性；(c)将从终轧机出来的钢条导入定径轧机并通过该轧机，定径轧机使钢条的公差至少处在±0.04毫米的范围内；(d)对从定径轧机出来的钢条进行补充水冷使其温度进一步降低；(e)将钢条导入并通过一卷取盘，该卷取盘使钢条成型为一系列连续的环圈，由上述补充水冷所导致的温度的降低应该使得钢条在通过卷取盘时，其表面不致于被划伤；(f)将由上述卷取盘出来的环圈接放在一输送装置上，该输送装置将这些呈互相偏离状态的环圈沿一预定的轨道进行运送；(g)当上述互相偏离的环圈沿上述轨道传送时，对它们进行再加热；(h)当上述互相偏离的环圈沿上述预定轨道继续行进时，对它们进行补充水冷，上述再加热及随后的水冷对于达到上述互相偏离环圈的固溶体处理的要求来说，其作用是显著的；(i)当按上述方式处理过的互相偏离的环圈继续沿上述预定轨道行进时，使空气流通过其间，以便进一步冷却上述环圈并使之干燥；(j)将从上述输送装置出来的环圈收集起来并使之成型为直立的园状盘条。
2.权利要求
1中所述方法，其特征在于所述钢条是属于奥氏不锈钢系列的，其直径约从4.0毫米到5.5毫米。
3.权利要求
1中所述方法，其特征在于从上述终轧机出来的钢条在进入上述定径轧机之前其体积平均温度等于950℃左右。
4.权利要求
1中所述方法，其特征在于钢条进入上述卷取盘时，其表面温度为650℃左右。
5.权利要求
1中所述的方法，其特征在于在上述输送装置输送的互相偏离的环圈须要再加热，使其体积平均温度提高到1100℃左右。
6.权利要求
5中所述方法，其特征在于要对经过再加热的互相偏离的环圈以约200℃到800℃/秒的冷却速度进行水冷却，使其表面温度降至300℃左右，相应地使其心部温度降至750℃左右。
7.一种轧制和热处理小直径不锈钢钢条的方法，它由下列步骤组成(a)使待加工型材通过一系列常用的粗轧机机架以及中间轧机机架而后通过一常用的终轧机，将它轧制成钢条;(b)在待加工型材进入终轧机之前，对它进行第一次水冷，而在它通过终轧机的过程中对它进行第二次水冷，使其最终温度降低到足以提高从终轧机中出来的钢条的韧性;(c)将从终轧机出来的钢条导入并通过定径轧机以便获得约±0.04毫米的公差;(d)对从定径轧机出来的钢条进行第三次冷却以便进一步降低其温度;(e)将钢条导入并通过一卷取盘，该卷取盘使钢条成型为一系列连续的环圈，从上述第三次水冷所导致的温度的降低应该使得钢条在通过卷取盘时，其表面不致于被划伤;(f)将由上述卷取盘出来的环圈接放在一输送装置上，该输送装置置将这些呈互相偏离状态的环圈沿一给定的轨道进行运送;(g)当上述互相偏离的环圈沿上述给定轨道传送时，对它们进行再加热;(b)当上述互相偏离的环圈沿上述给定轨道行进时，对它们进行第四次水冷，上述的再加热以及进行第四次冷却对于上述互相偏离的环圈达到固溶体处理要求来说，其作用是显著的;(i)当按上述方式处理过的互相偏离的环圈继续沿上述给定的轨道行进时，使空气流通其间，以便进一步冷却上述环圈并使之干燥。(j)将从上述输送装置出来的环圈收集起来并使之成型为直立的园柱状盘条。
专利摘要
一种轧制和热处理小直径不锈钢条的方法，它由下列步骤组成钢条在进入终轧机之前，已在终轧机轧制过程中进行水冷以提高其韧性；使该钢条通过一定径轧机以获得紧公差；对该钢条进行补充水冷使其表面急冷从而提高其表面抗划伤能力。将钢条成型为一串环圈，该环圈以互相偏离方式装放在一开式输送装置上。通过对沿输送装置行进的互相偏离的环圈进行再加热以及水急冷的方法，对它们进行固溶体处理。在将这些环圈收集起来并使之成型为盘条之前，对它们进行空气冷却并使之干燥。
文档编号B21B3/00GK85105706SQ85105706
公开日1987年3月11日 申请日期1985年7月27日
发明者艾斯吉德·A·贾力尔 申请人:摩根建设公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan