[發明專利]用于熱處理鋼絲的方法及相關設備

有效

• 申請號: 201980067576.0
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN112840043B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: C·梅斯普隆;D·范利內
• 申請（專利權）人: 貝卡爾特公司
• 主分類號: C21D8/06
• 分類號: C21D8/06;C21D9/56;C21D9/60;H05B6/10;C21D1/74;C21D1/76;C21D9/52;C21D11/00;C21D1/42
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 范懷志

一種用于熱處理鋼絲的方法，包括以下已知步驟：以絲速度退繞鋼絲，引導鋼絲通過加熱段，加熱段包括一個或多個感應線圈，冷卻鋼絲并將其卷繞在載體上。關于該方法的具體之處在于，保護氣體以取決于絲速度的流率而被注入加熱段。發明人發現，保護氣體的流率應當隨著該速度的增加而降低。在極限情況下，當加工線以操作速度運行時，不向加熱段中注入保護氣體。這使得保護氣體的使用減少。當收線工字輪或放線工字輪需要更換且加工線需要以更低速度運行時，可以增加保護氣體的流率。本發明允許控制絲上形成的氧化物的類型和水平。本發明還延伸至一種實施該方法的設備，其中使得保護氣體的氣體流量取決于通過控制系統的絲速度。

技術領域

本發明涉及一種用于熱處理鋼絲的方法和執行該方法的相關設備。鋼絲的熱處理用于改變鋼的性能。需要使用熱處理的特殊鋼絲例如是胎圈鋼絲的應力消除(用于盤繞輪胎中使用的胎圈)、在進一步拉拔之前對遠拉拔低碳鋼絲進行退火，或者對例如用作彈簧絲的馬氏體鋼絲(高碳)進行回火。

背景技術

在生產用于各種用途的鋼絲(諸如胎圈鋼絲或低碳裸鋼絲或鍍鋅鋼絲)時，常常需要對拉拔的鋼絲進行熱處理。由于對絲的拉拔，鋼的晶粒被拉長，并且同時引入位錯和缺陷。兩者均導致絲的強度增加，但延展性降低。這尤其是由于在鋼處于應力下時由位錯和缺陷導致的滑動面鎖定。

在一些情況下，有必要放棄一些強度增益以改善延展性。在鋼絲的情況下，這例如可以提高斷裂伸長率。例如，胎圈鋼絲(即，青銅或黃銅涂覆鋼絲)必須表現出可以安全地安裝在輪胎的胎圈中的最低程度的斷裂伸長率(2％及以上)。替代地，彈簧絲必須進行熱處理以控制絲的對彈簧性能有影響的屈服點。

一般而言，拉伸強度與延展性之間的這種折衷通過對鋼絲的熱處理來實現。因此，這意味著使絲的溫度在任何情況下均保持為低于鐵碳相圖中A1線的溫度，隨后進行受控冷卻。由于這種處理，位錯和缺陷擴散并結合，從而得到仍然堅固但更具延展性的絲。這也被稱為“應力釋放”或“恢復”。溫度和/或處理時間的增加將進一步導致再結晶，其中無應變晶粒結合。這已經可能導致結構太軟。如果溫度進一步升高足夠長的時間，將繼續發生晶粒生長。然而，該處理的目的不是再結晶(或者甚至與之相反)使晶粒生長，因為此時由于冷拉，晶粒的拉伸強度已經部分地喪失甚至全部喪失。

熱處理的另一示例是回火。在馬氏體淬火絲的回火過程中，碳將從高應力馬氏體中擴散出來并以碳化物的形式析出，從而產生更具延展性但仍然堅固的微結構，該結構例如可以被盤繞成彈簧。

歷史上，鋼絲的熱處理通過在熔融鉛浴中加熱鋼絲進行。可以容易地控制熔融鉛的溫度，同時使從鉛到鋼絲的熱傳遞是最佳的，從而產生即時且穩定的溫度，即，等溫加熱。此外(并且不是公認的優點)，熔融鉛還隔絕鋼絲表面使其不被氧化。唯一可能發生氧化的是鉛浴的出口處，但這通過用釋放煤氣的無煙煤覆蓋熔融鉛來對抗，煤氣燃燒從而消耗鋼絲表面附近的氧氣。

然而，已經認定鉛和煤氣對人類健康和環境具有嚴重影響，并且因此越來越多地被禁止用于生產環境中。因此，必須尋求替代方案將絲加熱到所需溫度。在鋼絲的情況下，替代方案是使用鹽浴，或使用流化砂床或使用電阻加熱。鹽浴會帶來操作安全風險。流化床中的熱傳遞比鉛浴中少得多。當使用電阻加熱時，行進中與鋼絲的電接觸可能會產生火花，從而導致不可接受的馬氏體鋼斑點。

為了克服這些缺點，已經引入了通過感應加熱絲的方法。該技術的標志性出版物是US4788394。在這種加熱方法中，鋼絲被引導通過交變磁場，該交變磁場感應出加熱鋼絲的渦流。這使得在絲被引導通過均熱區(即，扁平長盒)之后，絲被迅速、無接觸地加熱至期望溫度，其中絲與其環境絕緣。雖然這種處理不像使用鉛浴時那樣等溫，但溫度可以保持足夠穩定。為了防止絲被氧化，必須用保護氣氛包圍絲，這可以通過將保護氣體注入到加熱線圈中來實現。

WO2014/142355還描述了一種絲加熱系統和絲加熱方法，包括一個或多個感應線圈，隨后是均熱區。根據該系統和方法，通過基于絲進入速度和直徑調節到感應線圈的饋送電流來控制盤條的加熱。這樣，即使是當加工線的速度(例如為了轉換)降低時，也能防止絲的過熱。