本發(fā)明涉及一種獲得鋼絲索氏體組織的熱處理工藝，更具體講是一種鋼絲感應(yīng)加熱水浴淬火熱處理工藝。

背景技術(shù)：

鋼絲水浴索氏體化熱處理的目的是為了消除鋼絲冷加工過(guò)程產(chǎn)生的冷加工硬化，使拉拔能繼續(xù)順利進(jìn)行，同時(shí)也使鋼絲獲得較好的綜合機(jī)械性能，這是鋼絲生產(chǎn)過(guò)程中很重要的工序。中、高碳鋼絲的生產(chǎn)離不開中絲熱處理，如胎圈鋼絲、簾線鋼絲、彈簧鋼絲、制繩鋼絲等。

該工藝的原理是將鋼絲通過(guò)加熱得到奧氏體，隨后在恒溫介質(zhì)中進(jìn)行冷卻，以獲得索氏體組織。

鋼絲索氏體化熱處理的方法很多，目前以馬弗爐加熱而后在熔融鉛里淬火的方法為主，如圖1所示。采用馬弗爐加熱方式的優(yōu)點(diǎn)：加熱功率大、爐體長(zhǎng)（大約20m左右）、鋼絲在馬弗爐時(shí)間長(zhǎng)、奧氏體化充分。此種加熱方式的缺點(diǎn)在于：橫向（即與鋼絲垂直方向）溫差大，鋼絲因位置不同受熱不一致，從而導(dǎo)致鋼絲性能差異；另外，開爐預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)（一般需要3～4天），消耗能源較多、能源浪費(fèi)嚴(yán)重。而此種熱處理中的淬火是采用鉛浴液處理，雖然具有熔融鉛熱容量大、淬火溫度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)， 但是在淬火過(guò)程中產(chǎn)生的鉛蒸汽和鉛渣對(duì)環(huán)境的污染比較嚴(yán)重（已被國(guó)家列為淘汰工藝），而且在生產(chǎn)前的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中熔鉛時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高。

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了利用明火加熱爐加熱而后進(jìn)行水浴淬火的技術(shù)。該技術(shù)已在簾線鋼絲、胎圈鋼絲的生產(chǎn)上得到了應(yīng)用，如圖2所示。該技術(shù)由于生產(chǎn)效率高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)得到了快速推廣，但此技術(shù)也存在一定的局限性：即生產(chǎn)企業(yè)首先要有燃?xì)夤?yīng)；而且明火加熱爐的長(zhǎng)度與馬弗爐基本相當(dāng)，生產(chǎn)線占用場(chǎng)地較大；開爐時(shí)同樣是需要消耗較多能源、造成能源的大量浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種鋼絲感應(yīng)加熱水浴淬火熱處理工藝。本發(fā)明的熱處理工藝解決了在傳統(tǒng)的鋼絲熱處理工藝中一直存在的加熱爐體長(zhǎng)、占地面積大、升溫時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，利用本發(fā)明不僅可以獲得高性能的索氏體組織，提高了鋼絲的綜合機(jī)械性能，而且占用場(chǎng)地少，無(wú)需預(yù)熱、即開即用、減少能耗，同時(shí)加熱速度快、效率高、節(jié)約時(shí)間；此外，還避免了環(huán)境污染、減少生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的鋼絲感應(yīng)加熱水浴淬火熱處理工藝是將鋼絲從工字輪放線機(jī)引出、并經(jīng)定位裝置水平輸出后，經(jīng)過(guò)中頻感應(yīng)加熱器和超音頻感應(yīng)加熱器進(jìn)行兩級(jí)感應(yīng)加熱，接著進(jìn)入保溫爐保溫、并充分奧氏體化，隨后經(jīng)過(guò)在水浴槽中快速冷卻以完成鋼絲索氏體組織的轉(zhuǎn)變，接著再經(jīng)空氣自然冷卻和水冷槽冷卻回歸常溫狀態(tài)，最后在牽引機(jī)的帶動(dòng)下鋼絲被收卷至工字輪收線機(jī)的卷筒上。

具體說(shuō)，本發(fā)明的熱處理工藝是過(guò)通下述步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

a、放線：鋼絲經(jīng)工字輪放線機(jī)引出，并穿過(guò)定位裝置上所嵌套的硬質(zhì)合金模芯的中心孔后水平輸出；

b、兩級(jí)感應(yīng)加熱：水平輸出的鋼絲經(jīng)過(guò)中頻感應(yīng)加熱器加熱至730℃～760℃，再由超音頻感應(yīng)加熱器加熱至850℃～930℃；

c、保溫：將加熱后的鋼絲繼續(xù)水平前移進(jìn)入保溫爐保溫3～6s，使鋼絲充分奧氏體化；

d、三級(jí)冷卻：將奧氏體化后的鋼絲水平前移進(jìn)入水浴槽，在70℃～95℃水浴液中鋼絲溫度快速冷卻至530℃～550℃，以完成鋼絲索氏體組織的轉(zhuǎn)變；移出水浴槽的鋼絲經(jīng)過(guò)空氣自然冷卻，隨后穿經(jīng)水溫在70℃～80℃之間的水冷槽冷卻至常溫狀態(tài)；

e、收線：移出水冷槽的鋼絲在牽引機(jī)的帶動(dòng)下以20～40m/min的牽引速度纏繞在牽引機(jī)的卷筒上（牽引機(jī)的速度可調(diào)），纏繞4～10圈后（為防止?fàn)恳龝r(shí)鋼絲打滑和壓絲），鋼絲被收卷至工字輪收線機(jī)的卷筒上。

本發(fā)明中所述中頻感應(yīng)加熱器外接中頻感應(yīng)電源，頻率為8～10kHz；所述超音頻感應(yīng)加熱器外接超音頻感應(yīng)電源，頻率為30～50kHz；所述保溫爐采用電加熱管式爐。

本發(fā)明中為所述水浴槽提供70℃～95℃水浴液的水浴液儲(chǔ)存裝置配備有熱水管道、冷卻管道及控制系統(tǒng)；所述水浴液以體積百分比計(jì)是由80%～94%的水和6%～20%的好富頓淬火液組成。

本發(fā)明中所述中頻感應(yīng)加熱器、超音頻感應(yīng)加熱器、保溫爐、水浴槽和水冷槽在高度方向上的中心面均與定位裝置上所嵌套的硬質(zhì)合金模芯的中心孔軸線高度相同，同時(shí)與牽引機(jī)卷筒的頂面平齊（在所述中頻感應(yīng)加熱器、超音頻感應(yīng)加熱器、保溫爐和牽引機(jī)的卷筒底部均設(shè)置有支架，在所述水浴槽的底部設(shè)置有水浴液儲(chǔ)存裝置，在所述水冷槽的底部設(shè)置有冷卻水儲(chǔ)存裝置）。

本發(fā)明中所述定位裝置是長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，沿定位裝置的長(zhǎng)度方向上并排嵌套若干個(gè)垂直貫穿定位裝置前后表面的硬質(zhì)合金模芯；所述硬質(zhì)合金模芯的中心孔孔徑是鋼絲直徑1.5倍，且在中心孔的進(jìn)入端設(shè)置外喇叭狀圓弧角（硬質(zhì)合金耐磨、表面光滑，不劃傷鋼絲；中心孔的進(jìn)入端設(shè)置外喇叭狀圓弧角，便于鋼絲穿入）。

在本發(fā)明中所述工字輪放線機(jī)和工字輪收線機(jī)上均并裝有若干個(gè)卷筒；所述工字輪放線機(jī)的卷筒數(shù)量和所述工字輪收線機(jī)的卷筒數(shù)量不多于所述硬質(zhì)合金模芯的數(shù)量。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理如下：

本發(fā)明是在中絲熱處理過(guò)程中根據(jù)鋼絲不同溫度分別采用中頻感應(yīng)加熱器和超音頻感應(yīng)加熱器兩級(jí)加熱頻率進(jìn)行感應(yīng)加熱（即要針對(duì)感應(yīng)加熱時(shí)電流趨膚效應(yīng)的特點(diǎn)，考慮鋼絲在加熱過(guò)程中隨溫度增加相對(duì)導(dǎo)磁率減小的特性，在居里溫度點(diǎn)以下加熱選用頻率較低的中頻，在居里溫度點(diǎn)以上加熱采用較高的超音頻頻率），確保了感應(yīng)加熱的效率，降低生產(chǎn)成本；在本發(fā)明的工藝中，加熱后的鋼絲進(jìn)入保溫爐，使鋼絲奧氏體進(jìn)一步細(xì)化、并充分奧氏體化，避免了鋼絲感應(yīng)加熱后因內(nèi)外層溫差影響鋼絲的性能；隨后，鋼絲經(jīng)過(guò)溫度恒定的水浴液進(jìn)行快速冷卻，完成鋼絲索氏體組織的轉(zhuǎn)變；接著，再經(jīng)過(guò)空氣自然冷卻和水冷槽冷卻，鋼絲溫度降到常溫狀態(tài)，就可以進(jìn)行收線等收尾操作；同時(shí)，由于鋼絲從工字輪放線機(jī)引出后經(jīng)過(guò)定位裝置中的硬質(zhì)合金模芯的中心孔水平輸出，鋼絲一直處于直線運(yùn)行狀態(tài)，便于后續(xù)操作；根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝需要，牽引機(jī)的速度可以調(diào)整，保證了鋼絲前移的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的熱處理工藝解決了在傳統(tǒng)的鋼絲熱處理工藝中一直存在的加熱爐體長(zhǎng)、占地面積大、升溫時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，利用本發(fā)明不僅可以獲得高性能的索氏體組織，提高了鋼絲的綜合機(jī)械性能，而且占用場(chǎng)地少，無(wú)需預(yù)熱、即開即用、減少能耗，同時(shí)加熱速度快、效率高、節(jié)約時(shí)間；此外，還避免了環(huán)境污染、減少生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是利用馬弗爐加熱熔融鉛浴淬火熱處理工藝的流程示意圖。

圖2是利用明火加熱爐加熱水浴淬火熱處理工藝的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明利用感應(yīng)加熱水浴淬火熱處理工藝的流程示意圖。

圖4是定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4中的A-A剖視圖。

圖中零件序號(hào)：1、鋼絲，2、定位裝置，2-1、硬質(zhì)合金模芯，3、中頻感應(yīng)加熱器， 4、超音頻感應(yīng)加熱器，5、保溫爐，6、水浴槽，7、水冷槽，8、工字輪收線機(jī)，9、牽引機(jī)，10、冷卻水儲(chǔ)存裝置，11、水浴液儲(chǔ)存裝置，12、支架，13、工字輪放線機(jī)，14、馬弗爐，15、鉛浴槽，16、明火加熱爐。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明以下結(jié)合實(shí)施例（附圖）作進(jìn)一步描述：

為避免重復(fù)敘述，現(xiàn)將本發(fā)明具體實(shí)施方式所涉及的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下：

本發(fā)明中所述保溫爐5采用電加熱管式爐。

本發(fā)明中所述中頻感應(yīng)加熱器3、超音頻感應(yīng)加熱器4、保溫爐5、水浴槽6和水冷槽7在高度方向上的中心面均與定位裝置2上所嵌套的硬質(zhì)合金模芯2-1的中心孔軸線高度相同，同時(shí)與牽引機(jī)9卷筒的頂面平齊（參見圖3，即在所述中頻感應(yīng)加熱器3、超音頻感應(yīng)加熱器4、保溫爐5和牽引機(jī)9的卷筒底部均設(shè)置有支架12，在所述水浴槽6的底部設(shè)置有水浴液儲(chǔ)存裝置11，在所述水冷槽7的底部設(shè)置有冷卻水儲(chǔ)存裝置10）。

本發(fā)明中所述定位裝置2是長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，沿定位裝置2的長(zhǎng)度方向上并排嵌套若干個(gè)垂直貫穿定位裝置2前后表面的硬質(zhì)合金模芯2-1（參見圖4）；所述硬質(zhì)合金模芯2-1的中心孔孔徑是鋼絲直徑1.5倍，且在中心孔的進(jìn)入端設(shè)置外喇叭狀圓弧角（硬質(zhì)合金耐磨、表面光滑，不劃傷鋼絲；中心孔的進(jìn)入端設(shè)置外喇叭狀圓弧角，便于鋼絲穿入，參見圖5）。

在所述工字輪放線機(jī)13和工字輪收線機(jī)8上均并裝有若干個(gè)卷筒；所述工字輪放線機(jī)13的卷筒數(shù)量和所述工字輪收線機(jī)8的卷筒數(shù)量不多于所述硬質(zhì)合金模芯2-1的數(shù)量。工字輪放線機(jī)13、工字輪收線機(jī)8是鋼絲加工企業(yè)的常用設(shè)備，為了提高生產(chǎn)效率，減少工字輪換輪周期，選用GS1150型設(shè)備，盤重可達(dá)2.2噸。

本發(fā)明中水浴槽6為上開口的長(zhǎng)方體不銹鋼結(jié)構(gòu)；水浴液儲(chǔ)存裝置11采用長(zhǎng)方形不銹鋼結(jié)構(gòu)，配置有M型熱水管道、冷卻管道及控制系統(tǒng)，可確保鋼絲熱處理時(shí)為水浴槽6提供溫度為70℃～95℃的水浴液。水浴液通過(guò)泵體從水浴液儲(chǔ)存裝置11提升至水浴槽6，鋼絲1冷卻后，從水浴槽6的鋼絲進(jìn)出端溢流回水浴液儲(chǔ)存裝置11。水冷槽7中的冷卻水由泵體從冷卻水儲(chǔ)存裝置10提升，由鋼絲進(jìn)出端溢流回冷卻水儲(chǔ)存裝置10。冷卻水儲(chǔ)存裝置10配置有M型冷卻管道，可確保冷卻水溫度控制在70℃～80℃之間。

實(shí)施例1

a、放線：鋼絲1經(jīng)工字輪放線機(jī)13引出，并穿過(guò)定位裝置2上所嵌套的硬質(zhì)合金模芯2-1的中心孔后水平輸出。

b、兩級(jí)感應(yīng)加熱：水平輸出的鋼絲1經(jīng)過(guò)頻率為10kHz中頻感應(yīng)加熱器3加熱至740℃，再由頻率為30kHz超音頻感應(yīng)加熱器4加熱至920℃。

c、保溫：將加熱后的鋼絲1繼續(xù)水平前移進(jìn)入保溫爐5保溫3s，使鋼絲1充分奧氏體化。

d、三級(jí)冷卻：將奧氏體化后的鋼絲1水平前移進(jìn)入水浴槽6，水浴槽6中所裝的是溫度為87℃、按體積比由84%的水和16%的好富頓淬火液組成的水浴液，鋼絲1溫度快速冷卻至540℃，以完成鋼絲索氏體組織的轉(zhuǎn)變；移出水浴槽6的鋼絲1經(jīng)過(guò)空氣自然冷卻后，緊接著穿經(jīng)水溫為80℃的水冷槽7冷卻至常溫狀態(tài)。

e、收線：移出水冷槽7的鋼絲1在牽引機(jī)9的帶動(dòng)下以40m/min的牽引速度纏繞在牽引機(jī)9的卷筒上，纏繞6圈后，鋼絲1被收卷至工字輪收線機(jī)8的卷筒上。

實(shí)施例2

a、放線：鋼絲1經(jīng)工字輪放線機(jī)13引出，并穿過(guò)定位裝置2上所嵌套的硬質(zhì)合金模芯2-1的中心孔后水平輸出。

b、兩級(jí)感應(yīng)加熱：水平輸出的鋼絲1經(jīng)過(guò)頻率為9kHz中頻感應(yīng)加熱器3加熱至750℃，再由頻率為33kHz超音頻感應(yīng)加熱器4加熱至910℃。

c、保溫：將加熱后的鋼絲1繼續(xù)水平前移進(jìn)入保溫爐5保溫4s，使鋼絲1充分奧氏體化。

d、三級(jí)冷卻：將奧氏體化后的鋼絲1水平前移進(jìn)入水浴槽6，水浴槽6中所裝的是溫度為84℃、按體積比由90%的水和10%的好富頓淬火液組成的水浴液，水浴液將鋼絲1的溫度快速冷卻至540℃，以完成鋼絲索氏體組織的轉(zhuǎn)變；移出水浴槽6的鋼絲1經(jīng)過(guò)空氣自然冷卻后，緊接著穿經(jīng)水溫為75℃的水冷槽7冷卻至常溫狀態(tài)。

e、收線：移出水冷槽7的鋼絲1在牽引機(jī)9的帶動(dòng)下以30m/min的牽引速度纏繞在牽引機(jī)9的卷筒上，纏繞6圈后，鋼絲1被收卷至工字輪收線機(jī)8的卷筒上。

實(shí)施例3

a、放線：鋼絲1經(jīng)工字輪放線機(jī)13引出，并穿過(guò)定位裝置2上所嵌套的硬質(zhì)合金模芯2-1的中心孔后水平輸出。

b、兩級(jí)感應(yīng)加熱：水平輸出的鋼絲1經(jīng)過(guò)頻率為10kHz中頻感應(yīng)加熱器3加熱至760℃，再由頻率為40kHz超音頻感應(yīng)加熱器4加熱至870℃。

c、保溫：將加熱后的鋼絲1繼續(xù)水平前移進(jìn)入保溫爐5保溫3s，使鋼絲1充分奧氏體化。

d、三級(jí)冷卻：將奧氏體化后的鋼絲1水平前移進(jìn)入水浴槽6，水浴槽6中所裝的是溫度為80℃、按體積比由92%的水和8%的好富頓淬火液組成的水浴液，水浴液將鋼絲1的溫度快速冷卻至550℃，以完成鋼絲索氏體組織的轉(zhuǎn)變；移出水浴槽6的鋼絲1經(jīng)過(guò)空氣自然冷卻后，緊接著穿經(jīng)水溫為75℃的水冷槽7冷卻至常溫狀態(tài)。

e、收線：移出水冷槽7的鋼絲1在牽引機(jī)9的帶動(dòng)下以20m/min的牽引速度纏繞在牽引機(jī)9的卷筒上，纏繞5圈后，鋼絲1被收卷至工字輪收線機(jī)8的卷筒上。