专利名称：一种辊拉热形变强化钢丝的生产方法及辊拉装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种强化钢丝的生产方法，尤其是一种通过辊拉热形变处理使钢丝内部组织细化而获得一种高强度、高韧性钢丝的生产方法及辊拉装置。
二、技术背景目前，金属制品行业通用的生产工艺技术是将盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、拉拔、奥氏体化炉加热、铅浴等温分解、镀层和后续拉拔制成成品。其中钢丝主要是通过加热奥氏体化后直接进行铅浴或流体炉等温分解而获得具有索氏体组织的钢丝，然后再经后续拉拔成经过强化的成品。根据最终产品的规格和力学性能要求，通常需经过1～2次的上述热处理过程。经加热奥氏体化后所得到的奥氏体晶粒度一般为7级，处于中等水平，导致直接进行铅浴或流体炉等温分解得到的后续拉拔所需的索氏体组织不可能非常细小，从而需要后续拉拔时采用大压缩率才能够使钢丝达到高的强度要求。大压缩率带来的问题是拉拔道次增加、成品钢丝表面质量较难控制，模耗和能耗较大，生产成本增加，同时钢丝的耐热性能也比较差。
三、技术内容为了克服上述传统工艺的不足，本发明提出了一种在后续拉拔中采用较小压缩率并能够提高钢丝制品的使用温度范围的强化钢丝的生产方法及辊拉装置。
本发明所采用的技术方案是一种辊拉热形变强化钢丝的生产方法，包括表面处理、拉拔、奥氏体化炉加热、铅浴或流体炉等温分解、镀层和后续拉拔，其特征为钢丝在奥氏体化炉加热后再通过一个或多个辊拉装置，使钢丝奥氏体化后通过该辊拉装置产生9％～41％的变形，钢丝然后再进入铅浴炉或流体炉进行等温分解。钢丝在辊拉形变时仍以钢丝收线力作为牵引。
钢丝通过的辊拉装置主要由支架、一对在表面有对称的一或多条凹槽的压辊组成；两个压辊相互靠紧后，在两压辊之间形成一或多个孔。孔的尺寸形状可根据所需生产的钢丝尺寸来确定。通过调节孔的尺寸大小，使钢丝通过辊拉后达到所要求的尺寸。
辊拉模具采用耐热合金，适用于低碳、中碳、高碳、合金钢丝以及不锈钢丝等的生产。
通过本发明的工艺技术方案，可以使钢丝内部组织得以细化，从而使钢丝的强度、韧性和塑性提高，在后续拉拔中可以减少拉拔道次，降低生产成本，同时显著提高钢丝的力学性能，改善钢丝的表面质量。
四
图1是强化钢丝传统生产工艺流程图2是钢丝经奥氏体化后直接进行铅浴等温分解时的晶粒细化原理3是钢丝经奥氏体化后经过形变后再铅浴等温分解时的晶粒细化原理4辊拉装置结构示意图五具体实施例方式在图2中采用传统的钢丝生产工艺方法，钢丝在经过奥氏体化炉加热后直接进行铅浴等温分解时钢丝的内部组织奥氏体1转变为索氏体组织2。
在图3中钢丝在经过奥氏体化炉加热后经过滚拉装置变形后，钢丝的内部组织奥氏体1转变为变形奥氏体3，再经铅浴等温分解后，钢丝的内部组织变形奥氏体3转变成为细小的索氏体组织4。
下面从实施例进一步描述和理解本发明，但未限于所举的实施例。
以生产φ0.2mm的成品镀锌钢丝为例。
例1原料φ5.5mm武钢70#盘条先进行表面处理，表面处理包括机械除鳞、高压水清洗、电解酸洗、冷热水冲洗、涂硼和烘干；然后进行拉拔；随后钢丝进行正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼和烘干；钢丝再经拉拔，拉拔后的钢丝直径为1.05mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，辊拉装置主要由支架5、一对在表面有对称的一凹槽的压辊7组成；两个压辊相互靠紧后，在两压辊之间形成一孔6；孔的形状为圆型；压辊采用耐热合金制成。钢丝从孔6中穿过，以钢丝收线力作为牵引；经过辊拉后，钢丝直径为1.0mm，产生9.3％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例2原料φ5.5mm武钢70#盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，钢丝直径为1.1mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为1.0mm，产生17.4％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例3原料φ5.5mm武钢70#盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，钢丝直径为1.2mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为1.0mm，产生30.6％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例4原料φ5.5mm武钢70#盘条先进行表面处理，表面处理包括机械除鳞、高压水清洗、电解酸洗、冷热水冲洗、涂硼和烘干；然后进行拉拔，拉拔后的钢丝直径为1.3mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为1.0mm，产生40.8％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例5原料φ5.5mm武钢70#盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，钢丝直径为1.2mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为1.14mm，产生9.75％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例6原料φ5.5mm武钢70#盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，钢丝直径为1.2mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为1.07mm，产生20.5％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例7原料φ5.5mm武钢70#盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，钢丝直径为1.2mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为1.0mm，产生30.6％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
例8原料φ5.5mm武钢70#盘条经表面处理、拉拔、正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼、烘干和拉拔后，钢丝直径为1.2mm，钢丝再经过奥氏体化炉加热后，通过一个辊拉装置，经过辊拉后，使钢丝直径为0.93mm，产生39.94％的变形，钢丝再分别经铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝拉拔至直径为0.20mm的成品钢丝。
以上实施中的表面处理、拉拔、正火热处理、拉拔、奥氏体化炉加热、铅浴等温分解、镀层和后续拉拔的工艺参数为常规已知生产工艺参数，其中奥氏体化炉加热温度为920～940℃、铅浴温度为500～530℃。
对比例1采用传统的生产方法为原料φ5.5mm武钢70#盘条先进行表面处理，表面处理包括机械除鳞、高压水清洗、电解酸洗、冷热水冲洗、涂硼和烘干；然后进行拉拔；随后钢丝通过正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼和烘干后，再进行拉拔，钢丝直径拉拔至1.0mm；钢丝再分别经过奥氏体化炉加热、铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝直径拉拔至0.20mm的成品钢丝。
对比例2采用传统的生产方法为原料φ5.5mm武钢70#盘条先进行表面处理，表面处理包括机械除鳞、高压水清洗、电解酸洗、冷热水冲洗、涂硼和烘干；然后进行拉拔；随后钢丝通过正火热处理、电解酸洗、水洗、涂硼和烘干后，再进行拉拔，钢丝直径拉拔至1.2mm；钢丝再分别经过奥氏体化炉加热、铅浴等温分解、水冷、酸洗、水洗、镀锌和水洗烘干后，最后进行后续拉拔，将钢丝直径拉拔至0.20mm的成品钢丝。
以上实例中利用INSTRON-5569型电子拉伸试验机进行抗拉强度和延伸率测试，XSJ-A型扭转试验机进行扭转值测试，金相检测测晶粒度。
表1
表1是经加热奥氏体化的不同直径钢丝在采取不同的热辊拉变形量时，使之辊拉后出辊直径相同的条件下，所得到的关于钢丝经铅浴等温分解后得到的组织和力学性能、以及最终成品钢丝的力学性能数据。结果表明，随着热辊拉变形量的增加，形变热处理后的钢丝组织在不断地细化，强度和塑性也得到一定程度的提高。通过对成品钢丝的比较可知，在后续拉拔压缩率相同的情况下，晶粒越细小的钢丝在获得较高的成品强度的同时韧性也越好，例如例4中的扭转值达到145次，所以成品钢丝的综合性能得到大幅度的提高。
表2
表2是经加热奥氏体化的相同直径钢丝在采取不同的热辊拉变形量时，使之辊拉后出辊直径不同的条件下，所得到的关于钢丝经铅浴等温分解后得到的组织和力学性能、以及最终成品钢丝的力学性能数据。结果同样表明，随着热辊拉变形量的增加，形变热处理后的钢丝组织在不断地细化，强度和塑性也得到一定程度的提高。通过对成品钢丝的比较可知，由于晶粒细小的钢丝在后续拉拔过程中相应的硬化系数较高，故可以在较小的压缩率的情况下，获得高强度，同时使其保持很好的韧性。
根据以上实例可以看出1、对于一些特殊规格与要求的钢丝，如表1中例4所示，在形变热处理时，钢丝的直径可有效放大(从φ1.0mm放大到φ1.3mm)，从而可以免除传统工艺中的正火热处理，使生产流程简化，生产成本下降。即在例4中，φ5.5mm盘条经过表面处理后，直接拉拔至φ1.3mm，然后经40.8％变形量的形变热处理后得到直径为1.0mm、强度为1290Mpa的钢丝，然后经后续拉拔至成品，这样可以减去正火热处理工序。
2、可以生产出具有很好韧性的高或超高强度钢丝，充分发挥钢丝的性能潜力，减少钢丝的用量，提高钢丝及钢丝制品的有效承载能力，从而满足日益提高的市场需求，同时提升金属制品行业的技术水平；如表2例7中，在采用30.6％的热辊拉变形量时，可以生产强度为2700Mpa级别φ0.2mm规格的钢丝，而且钢丝仍然保持良好的韧性，其扭转达到138次，采用传统工艺(对比例2)，在保证一定韧性指标的前提下(扭转为96次)，强度只能达到2560Mpa级别。
3、生产确定强度等级钢丝时，与传统工艺相比，可明显减少后续的拉拔压缩量，即减少拉拔道次，从而减少人力、能源、润滑剂和拉丝模的消耗，更好地保证丝材的表面及表面镀层质量。同时还能够使该钢丝获得更好的韧性，提高疲劳寿命，使其使用更为安全；如表2中，生产φ0.2mm强度2560Mpa级别的钢丝，传统工艺(对比例1)需要采用φ1.2mm的进线直径钢丝，而在30.6％的热辊拉变形量时(例7)，只需进线直径为1.0mm或更小规格的钢丝就可生产同等强度级别或更高强度级别的钢丝，同时钢丝保持良好的韧性。
权利要求
1.一种辊拉热形变强化钢丝的生产方法，包括表面处理、拉拔、奥氏体化炉加热、铅浴或流体炉等温分解、镀层和后续拉拔，其特征为钢丝在奥氏体化炉加热后再通过一个或多个辊拉装置，使钢丝奥氏体化后通过该辊拉装置产生9％～41％的变形，钢丝然后再进入铅浴炉或流体炉进行等温分解。
2.根据权利要求1所述的辊拉热形变强化钢丝的生产方法，包括表面处理、拉拔、正火热处理、拉拔、加热奥氏体化、铅浴等温分解、镀层和后续拉拔，其特征为钢丝在奥氏体化炉加热后再通过一个辊拉装置，使钢丝奥氏体化后通过该辊拉装置产生20％～40％的变形，钢丝然后再进入铅浴炉进行等温分解。。
3.一种权利要求1或2所述的任何一种辊拉热形变强化钢丝的生产方法的辊拉装置，其特征为辊拉装置主要由支架(5)、一对在表面有对称的一或多条凹槽的压辊(7)组成；两个压辊相互靠紧后，在两压辊之间形成一或多个孔(6)。
4.一种权利要求3所述的辊拉装置，其特征为在压辊(7)表面有一条凹槽，两个压辊相互靠紧后，在两压辊之间形成一圆孔(6)。
全文摘要
本发明涉及一种辊拉热形变强化钢丝的生产方法，包括表面处理、拉拔、奥氏体化炉加热、铅浴或流体炉等温分解、镀层和后续拉拔，其特征为钢丝在奥氏体化炉加热后再通过一个或多个辊拉装置，使钢丝奥氏体化后通过该辊拉装置产生9％～41％的变形，钢丝然后再进入铅浴炉或流体炉进行等温分解。本发明还涉及钢丝辊拉装置。发明的工艺技术方案，可以使钢丝内部组织得以细化，从而使钢丝的强度、韧性和塑性提高，在后续拉拔中可以减少拉拔道次，降低生产成本，同时显著提高钢丝的力学性能，改善钢丝的表面质量。
文档编号C21D8/06GK1542145SQ20031010622
公开日2004年11月3日 申请日期2003年11月7日 优先权日2003年11月7日
发明者谭佃龙, 徐国庆, 蔡磊, 吴强, 刘礼华, 杨恒, 赵敏 申请人:江苏法尔胜技术开发中心