一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法
2023-06-19 15:24:16
一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，並按以下步驟進行：⑴鋼廠按重量百分比的化學成份冶煉並精軋到需要尺寸的盤條鋼絲；⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機；⑶鋼絞線進入測張力裝置中；⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，然後再將鋼絞線接入超音頻爐；⑸鋼絞線進入淬火冷卻裝置中；⑹將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，然後鋼絞線接入收線機並冷卻至常溫；⑺最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫；本發明減少了原生產工藝中需要的多臺大功率電機的電能消耗，具有節約電能的優點。
【專利說明】一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼絞線的加工方法，具體的說是一種高速淬火預應力鋼絞線的加
工方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，預應力鋼絞線生產工藝均為:盤條一酸洗磷化一連續拉拔一捻股一調質熱處理一收線一層卷一檢驗包裝入庫。該生產工藝必須設有酸洗磷化工序，即採用鹽酸或硫酸將盤條鋼絲表面的氧化鐵皮進行酸洗清除，然後進入磷化池磷化，以便於連續拉拔生產。這樣，現有工藝所產生的大量廢酸無法得到有效的治理，存在嚴重的環境汙染；而且連續拉拔均採用多臺大功率的拉絲機，也嚴重的浪費了有限的電能資源。現有工藝還存在每當一盤盤條生產完成後，必須停機換盤再開機，將多餘的未回火鋼絲剪除，無法連續性生產，造成鋼材的極大浪費。因此，現有的預應力鋼絞線的加工方法存在嚴重環境汙染、浪費電能和鋼材資源、生產成本較高等缺點,有待改進。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是，針對以上現有技術的缺點，提出一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，鋼絞線金相組織一致，具有預應力特性，且環保無汙染，節省電能和鋼材資源，成本低。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，該方法按以下步驟進行:
⑴由鋼廠按以下重量百分比的化學成份:
C:0.30 ~0.5%, S1:0.5 ~1.1%，Mn:0.5 ~1.3%, N1:0.1 ~0.3%, Cr:0.1 ~
0.4%, Nb:0.02 ~0.4%, T1:0.02 ~0.1%，V:0.01 ~0.2%, Fe:餘量，冶煉並精軋到需要尺寸的盤條鋼絲；
⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機，將7根或7根以下單絲通過絞線機絞合成鋼絲繩狀的鋼絞線；
⑶鋼絞線進入測張力裝置中，在測張力裝置和收線機共同作用下，使鋼絞線的張力大小保持在37-95MPa ；
⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，在2秒內將鋼絞線加熱到720-900°C，然後再將鋼絞線接入超音頻爐，在4秒內使鋼絞線加熱到920-1200°C，保溫30-40秒，然後鋼絞線送入第一冷卻工序:採用水冷與空冷結合，先採用水冷以3.5-12°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至500-620°C，然後空冷至360-400°C，再採用水冷以8_20°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至280-300 0C ；
(5)鋼絞線進入淬火冷卻裝置中，進行淬火處理，在5秒內將加熱完的鋼絞線用12MPa以上壓力的水流沿鋼絞線的直徑方向衝擊鋼絞線的表面迅速冷卻到100°C以下；(6)將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，在2秒內使100°C以下溫度的鋼絞線提高到500-600°C，保溫10-20秒，然後採用水冷與空冷結合，先採用空冷以5_10°C /s的冷卻速率將鋼絞線冷卻至390-410°C，然後水冷至250-280°C，再採用水冷以15_25°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至100-15(TC，最後空冷至室溫，然後鋼絞線接入收線機；
(7)最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫。
[0005]由於現有技術中，需要連續拉拔，為了便於連續拉拔就必須要有之前的酸洗磷化工序，而本申請無需連續拉拔，先冶煉並精軋到需要尺寸的盤條鋼絲，再經一道次拉拔或者不經過拉拔，因此無需酸洗磷化工序，不使用鹽酸或硫酸進行酸洗和磷化，具有環保的優點；本申請的化學成份及熱處理工序保證了產品的質量要求及性能指標。
[0006]本發明進一步限定的技術方案是: 前述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:C:0.32%, Si:0.52%, Mn:0.51%, N1:0.11%, Cr:0.12%, Nb:0.022%, T1:0.023%, V:0.013%和Fe:餘量。
[0007]前述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:c:0.38%, Si:0.56%, Mn:0.55%, N1:0.15%, Cr:0.16%, Nb:0.025%, T1:0.027%,V:0.016% 和 Fe:餘量。
[0008]前述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:c:0.42%, Si:0.65%, Mn:0.61%, N1:0.18%, Cr:0.23%, Nb:0.19%, T1:0.032%,V:0.11% 和 Fe:餘量。
[0009]前述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:C:0.45%, Si:0.88%, Mn:1.2%, N1:0.25%, Cr:0.33%, Nb:0.38%, T1:0.09%, V:0.15%
和Fe:餘量。
[0010]前述的一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，淬火冷卻裝置由8個淬火器組成，每個淬火器水平距離間隔200mm。
[0011]本發明的有益效果是:
本發明無酸洗生產的預應力鋼絞線，不使用鹽酸或硫酸進行酸洗和磷化，具有環保的優點；利用化學配方技術和熱處理工藝技術相給合，保證了產品的性能指標，滿足了產品質量的要求的優點；直接從鋼廠精軋成需要直徑的盤條鋼絲，減少了原生產工藝中需要的多臺大功率電機的電能消耗，具有節約電能的優點。
[0012]本發明生產工藝中，將預應力鋼絞線依次通過加熱-冷卻-淬火-回火-冷卻等工序，可以大大提高鋼絞線的強度、韌性及疲勞強度；經過第一冷卻工藝冷卻，通過溫度及特殊冷卻工藝的設定，一方面可以使碳化物充分溶解，均勻擴散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標，保證了材料的鐵素體含量大於28% ;另一方面，還可以使材料固溶充分，避免了熱處理方式加熱不均固溶不均帶來的腐蝕速率超標和硬度超標，而且使鎳鉻合金完美的包覆在鋼絞線的表面。
【具體實施方式】
[0013]下面對本發明做進一步的詳細說明:
實施例1本實施例提供的一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，其中預熱中頻爐參數為750Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，超音頻爐參數為250Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，回火中頻爐參數為500Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，具體流程為:
(I)由鋼廠按化學成份:C:0.32%, Si:0.52%, Mn:0.51%, N1:0.11%, Cr:0.12%, Nb:
0.022%，Ti:0.023%, V:0.013%和Fe:餘量；冶煉好並精軋到4mm的盤條鋼絲。
[0014]⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機，將7根單絲通過絞線機絞合成鋼絲繩狀的鋼絞線。
[0015]⑶鋼絞線進入測張力裝置中，在測張力裝置和收線機共同作用下，使鋼絞線的張力大小保持在37-95MPa。
[0016]⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，在2秒內將鋼絞線加熱到720°C，然後再將鋼絞線接入超音頻爐，在4秒內使鋼絞線加熱到920°C，保溫30秒，形成緻密的晶粒結構，得到極細的晶相組織奧氏體晶界，然後鋼絞線送入第一冷卻工序:採用水冷與空冷結合，先採用水冷以3.50C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至500°C，然後空冷至360°C，再採用水冷以8°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至280°C。
[0017](5)鋼絞線進入淬火冷卻裝置中，進行淬火處理，在5秒內將加熱完的鋼絞線用12MPa以上壓力的水流沿鋼絞線的直徑方向衝擊鋼絞線的表面迅速冷卻到80°C，得到極細的馬氏體組織。
[0018](6)將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，在2秒內使100°C以下溫度的鋼絞線提高到500°C，保溫10秒，然後採用水冷與空冷結合，先採用空冷以5°C /s的冷卻速率將鋼絞線冷卻至390°C，然後水冷至250°C，再採用水冷以15°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至IOO0C，最後空冷至室溫，然後鋼絞線接入收線機。
[0019](7)最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫。
[0020]實施例2
本實施例提供的一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，其中預熱中頻爐參數為750Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，超音頻爐參數為250Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，回火中頻爐參數為500Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，具體流程為:
(1)由鋼廠按化學成份:C:0.38%, Si:0.56%, Mn:0.55%, N1:0.15%, Cr:0.16%, Nb:
0.025%，Ti:0.027%, V:0.016%和Fe:餘量；冶煉好並精軋到5mm的盤條鋼絲。
[0021]⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機，將6根單絲通過絞線機絞合成鋼絲繩狀的鋼絞線。
[0022]⑶鋼絞線進入測張力裝置中，在測張力裝置和收線機共同作用下，使鋼絞線的張力大小保持在37-95MPa。
[0023]⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，在2秒內將鋼絞線加熱到900°C，然後再將鋼絞線接入超音頻爐，在4秒內使鋼絞線加熱到1200°C，保溫40秒，形成緻密的晶粒結構，得到極細的晶相組織奧氏體晶界，然後鋼絞線送入第一冷卻工序:採用水冷與空冷結合，先採用水冷以12°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至620°C，然後空冷至400°C，再採用水冷以20°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至300°C。
[0024](5)鋼絞線進入淬火冷卻裝置中，進行淬火處理，在5秒內將加熱完的鋼絞線用12MPa以上壓力的水流沿鋼絞線的直徑方向衝擊鋼絞線的表面迅速冷卻到90°C，得到極細的馬氏體組織。
[0025](6)將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，在2秒內使100°C以下溫度的鋼絞線提高到600°C，保溫20秒，然後採用水冷與空冷結合，先採用空冷以10°C /s的冷卻速率將鋼絞線冷卻至410°C，然後水冷至280°C，再採用水冷以25°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至150°C，最後空冷至室溫，然後鋼絞線接入收線機。
[0026](7)最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫。
[0027]實施例3
本實施例提供的一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，其中預熱中頻爐參數為750Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，超音頻爐參數為250Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，回火中頻爐參數為500Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，具體流程為:
(I)由鋼廠按化學成份:C:0.42%, Si:0.65%, Mn:0.61%, N1:0.18%, Cr:0.23%, Nb:0.19%，Ti:0.032%, V:0.11%和Fe:餘量；冶煉好並精軋到5mm的盤條鋼絲。
[0028]⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機，將5根單絲通過絞線機絞合成鋼絲繩狀的鋼絞線。
[0029]⑶鋼絞線進入測張力裝置中，在測張力裝置和收線機共同作用下，使鋼絞線的張力大小保持在37-95MPa。
[0030]⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，在2秒內將鋼絞線加熱到800°C，然後再將鋼絞線接入超音頻爐，在4秒內使鋼絞線加熱到1100°C，保溫25秒，形成緻密的晶粒結構，得到極細的晶相組織奧氏體晶界，然後鋼絞線送入第一冷卻工序:採用水冷與空冷結合，先採用水冷以10°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至550°C，然後空冷至380°C，再採用水冷以15°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至290°C。
[0031](5)鋼絞線進入淬火冷卻裝置中，進行淬火處理，在5秒內將加熱完的鋼絞線用12MPa以上壓力的水流沿鋼絞線的直徑方向衝擊鋼絞線的表面迅速冷卻到70°C，得到極細的馬氏體組織。
[0032](6)將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，在2秒內使100°C以下溫度的鋼絞線提高到550°C，保溫15秒，然後採用水冷與空冷結合，先採用空冷以8°C /s的冷卻速率將鋼絞線冷卻至400°C，然後水冷至260°C，再採用水冷以20°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至120°C，最後空冷至室溫，然後鋼絞線接入收線機。
[0033](7)最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫。
[0034]實施例4
本實施例提供的一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，其中預熱中頻爐參數為750Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，超音頻爐參數為250Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，回火中頻爐參數為500Kw/50KHz且整流輸入電壓380V，整流輸入電流1000A，具體流程為:
(1)由鋼廠按化學成份:C:0.45%, Si:0.88%, Mn:1.2%, N1:0.25%, Cr:0.33%, Nb:0.38%,Ti:0.09%，V:0.15%和Fe:餘量；冶煉好並精軋到5mm的盤條鋼絲。
[0035]⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機，將4根單絲通過絞線機絞合成鋼絲繩狀的鋼絞線。
[0036]⑶鋼絞線進入測張力裝置中，在測張力裝置和收線機共同作用下，使鋼絞線的張力大小保持在37-95MPa。
[0037]⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，在2秒內將鋼絞線加熱到750°C，然後再將鋼絞線接入超音頻爐，在4秒內使鋼絞線加熱到1080°C，保溫22秒，形成緻密的晶粒結構，得到極細的晶相組織奧氏體晶界，然後鋼絞線送入第一冷卻工序:採用水冷與空冷結合，先採用水冷以6°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至580°C，然後空冷至385°C，再採用水冷以18°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至285°C。
[0038](5)鋼絞線進入淬火冷卻裝置中，進行淬火處理，在5秒內將加熱完的鋼絞線用12MPa以上壓力的水流沿鋼絞線的直徑方向衝擊鋼絞線的表面迅速冷卻到50°C，得到極細的馬氏體組織。
[0039](6)將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，在2秒內使100°C以下溫度的鋼絞線提高到560°C，保溫18秒，然後採用水冷與空冷結合，先採用空冷以6°C /s的冷卻速率將鋼絞線冷卻至405°C，然後 水冷至270°C，再採用水冷以22°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至IlO0C,最後空冷至室溫，然後鋼絞線接入收線機。
[0040](7)最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫。
[0041]這樣便生產出強度為2300MPa以上的預應力鋼絞線，整個過程無酸洗生產的預應力鋼絞線，不使用鹽酸或硫酸進行酸洗和磷化，具有環保的優點；本實施例利用化學配方技術和熱處理工藝技術相給合，保證了產品的性能指標，滿足了產品質量的要求的優點。
[0042]以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，該方法所用設備包括依次水平安裝的7股式絞線機、測張力裝置、預熱中頻爐、超音頻爐、淬火冷卻裝置、回火中頻爐、收線機、層卷機組成，其特徵在於:該方法按以下步驟進行: ⑴由鋼廠按以下重量百分比的化學成份:
C:0.30 ~0.5%, S1:0.5 ~1.1%，Mn:0.5 ~1.3%, N1:0.1 ~0.3%, Cr:0.1 ~0.4%, Nb:0.02 ~0.4%, T1:0.02 ~0.1%，V:0.01 ~0.2%, Fe:餘量，冶煉並精軋到需要尺寸的盤條鋼絲； ⑵將精軋好的盤條鋼絲接入7股式絞線機，將7根或7根以下單絲通過絞線機絞合成鋼絲繩狀的鋼絞線； ⑶鋼絞線進入測張力裝置中，在測張力裝置和收線機共同作用下，使鋼絞線的張力大小保持在37-95MPa ； ⑷然後鋼絞線進入預熱中頻爐中，在2秒內將鋼絞線加熱到720-900°C，然後再將鋼絞線接入超音頻爐，在4秒內使鋼絞線加熱到920-1200°C，保溫30-40秒，然後鋼絞線送入第一冷卻工序:採用水冷與空冷結合，先採用水冷以3.5-12°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至500-620°C，然後空冷至360-400°C，再採用水冷以8_20°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至280-300 0C ； (5)鋼絞線進入淬火冷卻裝置中，進行淬火處理，在5秒內將加熱完的鋼絞線用12MPa以上壓力的水流沿鋼絞線的直徑方向衝擊鋼絞線的表面迅速冷卻到100°C以下； (6)將淬火處理後的鋼絞線接入回火中頻爐中，在2秒內使100°C以下溫度的鋼絞線提高到500-600°C，保溫10-20秒，然後採用水冷與空冷結合，先採用空冷以5_10°C /s的冷卻速率將鋼絞線冷卻至390-410°C，然後水冷至250-280°C，再採用水冷以15_25°C /s的冷卻速率將鋼絞線水冷至100-15(TC，最後空冷至室溫，然後鋼絞線接入收線機； (7)最後鋼絞線進入層卷機進行包裝，並檢驗入庫。
2.根據權利要求1所述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，其特徵在於:所述盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:C:0.32%，S1:0.52%，Mn:0.51%，N1:0.11%，Cr:0.12%, Nb:0.022%, Ti:0.023%, V:0.013% 和 Fe:餘量。
3.根據權利要求1所述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，其特徵在於:所述盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:c:0.38%，Si:0.56%，Mn:0.55%，N1:0.15%，Cr:0.16%, Nb:0.025%, T1:0.027%, V:0.016% 和 Fe:餘量。
4.根據權利要求1所述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，其特徵在於:所述盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:C:0.42%，Si:0.65%，Mn:0.61%，N1:0.18%，Cr:0.23%, Nb:0.19%, T1:0.032%, V:0.11% 和 Fe:餘量。
5.根據權利要求1所述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，其特徵在於:所述盤條鋼絲按重量百分比由以下化學成份組成:c:0.45%，Si:0.88%，Mn:1.2%，N1:0.25%，Cr:0.33%, Nb:0.38%, Ti:0.09%, V:0.15% 和 Fe:餘量。
6.根據權利要求1所述的高速淬火預應力鋼絞線的加工方法，其特徵在於:所述淬火冷卻裝置由8個淬火器組成，每個淬火器水平距離間隔為200mm。
【文檔編號】C22C38/50GK103643155SQ201310584572
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】吳海洋, 姚聖法 申請人:江蘇天舜金屬材料集團有限公司