高碳鋼高強細絲製備方法的改進的製作方法

2023-09-23 18:48:40

專利名稱：高碳鋼高強細絲製備方法的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過重複的韌化與冷拉，對高碳鋼高強細絲的製備方法作出改進。更具體地說，在本發明涉及到的改進高碳鋼高強細絲的製備方法中，這種細絲的直徑不超過50μm，可以用作為輪胎帘布鋼絲、傳送帶鋼絲、高壓軟管增強鋼絲、鋼絲鋸、濾網與精密彈簧等等的基底材料。
製造直徑為100μm或更小的極細鋼絲時，通常是把一根直徑例如為5.5mm的起始的經熱拉成的鋼條，於不氧化的氣氛中進行冷拉與韌化處理，使之通過各次的冷拉作業而相續地減徑或縮小橫剖面。在這種先有技術中已普遍認識到，上述那種拉絲工藝是不能用來製造直徑為50μm或更小卻具有高達800kgf/mm2抗張強度之高碳鋼絲的。這裡所謂的高碳鋼包括例如JIS(日本工業標準)G-3507所規定的SWRS82A等牌號的，它按重量計，含有0.51～0.86%的碳、≤0.35%的矽以及≤0.5%的錳。這就是說，在加工程度即橫剖面縮小了90～96%的程度，經冷拉後達到了直徑為100至200μm的鋼絲，業已處於工作過度的狀態下，如不使此鋼絲進行另外的韌化處理，就不能再從事冷拉了。雖說如此，但由於即使是通過稀酸溶液處理不發生斷絲的問題外，還有表面氧化、自然缺肉缺點等一類問題，因而實際上不可能對這樣細的絲再作韌化處理。
為此，本發明的目的之一即在於對高碳鋼細絲的製造方法作出一種改進，其中通過重複冷拉與韌化處理的循環作業能製造出纖細的鋼絲，它可克服有關待拉制之絲徑在工藝上的限制，而能以高效和良好的生產率拉制出即令是直徑只有50μm或更小的鋼絲成品。
這樣，本發明作出的改進包括在一種製造直徑不超過50μm的細高碳鋼絲之方法中，多次性地重複一批操作過程，每一個這樣的操作過程包括對一經鋼絲作冷模拉制處理與韌化處理，並終止於一最後的冷模拉制處理，且在每次的冷模拉制處理中都使絲徑相續地減小，而對於直徑已減小到100～500μm的絲，則在作最後的冷拉處理之前，於按體積計90～98%的氮與10～20%的氫之氣體混合物氣氛中，在750～900℃的溫度範圍內熱處理1～30秒。
下面結合附圖
詳述本發明的幾個實施例。附圖以軸向剖面圖形式示意性地闡明了本發明用於進行鋼絲熱處理的加熱爐。
如前所述，本發明適用於通過重複冷模拉制與韌化處理的循環作業的，製造直徑不超過50μm之高碳鋼細絲的作業。這裡所謂的高碳鋼除了要求碳含量至少為0.5%(重量)外，別無特別限制。有若干牌號的高碳鋼合乎這種規格，例如，按JIS的G-3507，典型的一種SWRA82A牌號的，按重量計含有0.51～0.86碳，≤0.35的矽，≤0.5%的錳，其餘的為鐵和不可避免的雜質元素。
拉絲工藝的原料是廠家所提供的直徑為5.5mm的細鋼條形式。此種細鋼條重複地經受多個循環作業，每個循環作業包括在不氧化氣氛中的一冷模拉制處理與一韌化處理，以使此細鋼條相續地減徑或縮小橫剖面，直至一直徑減小到100至500≤μm的中間階段的鋼絲，復經最後的冷模拉制處理，令最終細鋼絲的直徑減小到不大於50μm。這裡的鋼絲冷模拉制與韌化處理的條件是相關工藝中周知的，並且可以是通常的那些條件。
本發明所提出的改進之處在於上述中間過程的鋼絲在其直徑減到100至500μm而進行最後拉制處理之前，要在特定的條件下經受一次熱處理。這就是，使直徑為100～500μm的鋼絲於一種氣體混合物氣氛中接受熱處理，此種混合物按體積計包括90～98%而最好是90～95%的氮以及10～2%而最好是10～5%的氫，於750～900℃而最好是800～900℃的溫度範圍內，處理1～30秒而最好是1～10秒一段時間。在此中間階段的鋼絲進行上述熱處理後，即可使之在最終冷模拉制處理中冷拉在相對於初始細鋼條有90%或更高的加工程度。
上述使鋼絲在短到1～30秒時間內進行熱處理可以很方便地由下述方式實現，即使此鋼絲以適當的速度通過一適當長度的管式爐，而讓鋼絲在此管式爐的停留時間能在1～30秒範圍內。顯然，使按規定的體積比之氮與氫的氣體混合物通過此爐，即可使爐中空間為此種氣體混合物充沛。有鋼絲從其中通過的這種氣體混合物的溫度保持在800～900℃。附圖即示意地表明了鋼絲在其中進行熱處理之管式爐的軸向剖面圖。此管式爐包括含有四根加熱管4a、4a的加熱區4和含有四根退火管5a、5a的退火區5。每根加熱管4a、4a連至退火管5a、5a中之一，由此再連至冷卻區6中之四根隔熱冷管6a、6a中之一，由此而形成了一個連續管系4a-5a-6a。這些管充沛有從氣體供應器7按規定體積比引入(按向下箭頭所示)的氮與氫的氣體混合物。
在導輥3、3上的四根鋼絲1、1各以適當的運行速度從鋼絲供料裝置2，連續地引入爐內的相應管中，並在經塗油裝置8中塗以防鏽油後，於卷繞裝置9中纏繞到相應的卷絲筒10，10上，此種卷絲筒還用來給鋼絲提供適當的張力。
加熱區4、退火區5與冷卻區6的長度以及鋼絲的運行速度是以這樣一種方式控制，使得在加熱管4a中運行之鋼絲1在其中以750～900℃的規定溫度和1～30秒的規定時間長度加熱。退火管5a、5a的長度與溫度以及冷卻管6a、6a的長度與隔熱應設計成，使得從加熱管4a中出來而通過此冷卻管之鋼絲1的冷卻速率不要過大。當鋼絲所進行的熱處理滿足上述條件，經此熱處理的鋼絲就會具有非常均勻與精細的索氏體結構，使之能夠無任何障礙地從事繼後的冷拉處理，獲得90%或更大的加工程度，成為抗張強度≥400kgf/mm2的直徑為50μm或更小的極細鋼絲。
經此熱處理而繞到捲筒10上之鋼絲1，然後即依常規方法於傳統的拉絲機中進行最後的冷模拉制，這裡不對此作詳細描述。
下面以舉例方式更詳盡地描述本發明的改進。
例1附圖中所示設備用來熱處理一批高碳鋼絲，經重複地冷模拉制與退火處理後，每根鋼絲可具有170μm的直徑。作為原材料的高碳鋼是符合JIS中G-3502所規定的SWRA82A牌號的鋼條，直徑為5.5mm，按重量計含有0.83%的碳、0.77%的矽、0.48%的錳、0.11%的磷、0.13%的硫與0.01%的銅，其餘為鐵及痕量的其它雜質。
然後將這種鋼絲各個以12m/min的速度引入長100cm，保持在800℃的加熱管4a中，使鋼絲在此加熱管中的停留時間為5秒。加熱管4a與保持在500℃的退火管5a成整體連接，而此退火管再與冷卻管6a成整體連接。這幾根管充填以按體積計由95%的氮與5%的氫組成的氣體混合物。從此加熱區出來的鋼絲即通過此退火區與冷卻區逐漸冷卻，並繞到卷絲筒上。
經上述熱處理後的鋼絲，通過採用具有成對多級鉸盤的傳統工藝的拉絲設備，便能以相對於初始鋼條98%的加工程度使直徑減小至20μm。這樣獲得的高碳鋼細絲所具有的抗張強度為778kgf/mm2。
例2高碳鋼絲的熱處理方式與例1中相同，只是鋼絲穿過管式爐的運行速度為20m/min，使之在爐中加熱區內的停留時間為3秒，而退火區的溫度則保持在600℃而不是前述的500℃。
經上述熱處理後的鋼絲依例1相同方式作最終的冷模拉絲處理，使直徑縮減到20μm。這樣製得的高碳鋼細絲之抗張強度與例1的大致相同。
權利要求
1.在通過重複多次循環作業來製造直徑不超過50μm之高碳鋼細絲的方法中，每個循環作業包括對一鋼絲作冷模拉制處理與韌化處理，並終結於一最後的冷模拉制工序，使絲徑在各次冷模拉制中相繼減小，改進之處在於包括在上述的最後冷模拉制處理之前，於按體積計為90～98%之氮與10～2%之氫所組成之氣體混合物氣氛中，使直徑已減小到100～500μm的鋼絲在750～900℃範圍內的某一溫度下處理1～30秒。
2.如權利要求1所述的方法，其中之接受熱處理的鋼絲所具直徑在100～500μm。
3.如權利要求1所述的方法，其中述及之對鋼絲所作的熱處理，是使此鋼絲連續地通過一管式爐進行的。
全文摘要
提出了一種製造直徑為50μm或更小之極細高碳鋼絲的改進方法。在通過重複多次循環作業來拉制鋼絲的工藝中，每一循環包括從一基底鋼絲材料開始進行的韌化處理與冷拉處理，而在對之進行最後拉制處理之前，則是在一由按體積計90～98％之氮與2～10％之氫組成的氣體混合物氣氛中，對中間階段的絲在750～900℃熱處理1～30秒，以使此最後拉製作業能夠在不使細絲斷裂的條件下安全地進行。
文檔編號C22C38/00GK1072460SQ9211317
公開日1993年5月26日 申請日期1992年11月18日 優先權日1991年11月19日
發明者西浦修司, 西浦良隆 申請人:西浦修司