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本专利针对细钢丝传统铅浴淬火工艺中因冷却过快导致组织不良、铅对环境造成污染等问题，提出采用气体保护加热与控冷相结合的正火工艺。通过精确控制奥氏体化温度（850-950℃）及恒温控冷室（75-85℃），使钢丝在高温区完成珠光体转变，避免中低温脆性组织生成，同时以氮气替代铅实现无污染处理，明显提升钢丝强度与韧性，解决现存技术中组织不均、环保性差等缺陷。
【专利摘要】本发明涉及一种细钢丝正火工艺及装置，特别是直径0.5mm含碳量0.5～0.75％细钢丝正火工艺及装置，工艺包括以下步骤：1)钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温度为850～950℃，炉管内通防氧化保护气体，钢丝在炉内保温时间10～14s，出炉管线)恒温控冷室温度控制在75～85℃，钢丝在恒温控冷室保温时间4～8s，在线℃以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线，转下道工序。本发明的有益效果是：1)保证超细钢丝的热处理过程能够持续稳定进行，有效提升生产效率；2)钢丝具备高韧性与高强度，且质量稳定；3)杜绝了使用重金属铅造成的环境污染。
[0001] 本发明涉及钢丝热处理【技术领域】，尤其涉及一种直径〇. 5mm含碳量0. 5?0. 75% 细钢丝正火工艺及装置。
[0002] 对钢丝进行正火处理的目的是获取均匀较细的珠光体组织，使珠光体体片层间距 接近于索氏体，从而得到具有高强度、高韧性的钢丝原材料，以利进一步拉丝变形时能够实 现更大总减面率而不脆丝。
[0003] 目前常用的钢丝热处理方式主要有奥式体化炉加热铅浴淬火（如图1所示）和卡 电铅槽加热铅浴淬火（如图2所示）两种，其中奥式体化炉加热铅浴淬火的工艺过程大体 为：钢丝1经奥式体化炉4加热后进铅浴冷却槽5进行等温淬火，最终获取索氏体组织；卡 电铅槽加热铅浴淬火的工艺过程大体为：钢丝1在托辊作用下进入导电铅槽6进行铅浴处 理，然后经保温槽7加热后，在托辊的作用下进入铅浴冷槽5进行铅浴处理。但对于直径 0.5mm含碳量0.5?0.75%的钢丝，因钢丝过细，钢丝出奥氏体化炉后，进铅浴炉前，钢丝自 身降温速度快，进入铅浴液面时线温过低，因此得不到有效的索氏体组织，使钢丝的综合机 械性能指标下降；而应用卡电生产的基本工艺，虽然能获得期望的综合机械性能指标，但因丝径 过细，钢丝行线过程中电流及行线张力稍有变化就会在变红段断丝，生产难于持续进行。
[0004] 另外，以上两种工艺均采用铅作为淬火剂，每生产1吨钢丝大约要消耗3kg铅，大 量使用铅不仅增加了生产所带来的成本，而且铅尘严重污染环境。
[0005] 本发明提供了一种直径0. 5mm含碳量0. 5?0. 75%细钢丝正火工艺及装置，采用 气体保护加热后空气控冷的正火工艺，获取高韧性、高强度的热处理原料钢丝，使用此种正 火钢丝制出的钢绳制品具备高耐疲劳性能。
[0008] 1)钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内 温度为850?950°C，炉管内通防氧化保护气体，钢丝在炉内保温时间10?14s，出炉管线)恒温控冷室温度控制在75?85°C，钢丝在恒温控冷室保温时间4?8s，在线°C以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线] 所述防氧化保护气体为氮气。
[0011] 用于实现直径〇. 5mm含碳量0. 5?0. 75%细钢丝正火工艺的装置，包括依次连接 的放线机、奥氏体化炉、恒温控冷室和收线机，所述奥氏体化炉和恒温控冷室相邻设置，且 炉管延伸至恒温控冷室中350?450mm。
[0012] 所述放线机为可控张力工字轮放线] 所述奥氏体化炉为管式奥氏体化炉，炉内设有补偿式加热温控系统和保护气体流 量计，分别与总控制管理系统相连。
[0014] 所述恒温控冷室设加热及换气装置，还设有与总控制管理系统相连的温控仪。
[0016] 1)采用气体保护加热及空气控冷正火工艺，获取高韧性、高强度的热处理原料钢 丝，保证超细钢丝的热处理过程能够持续稳定进行，有效提升生产效率；
[0017] 2)钢丝具备高韧性与高强度，且质量稳定，制出的钢绳制品具备高耐疲劳性能；
[0018] 3)取消了常规热处理工艺中的铅浴环节，杜绝了使用重金属铅造成的环境污染， 实现了绿色生产。
[0022] 图4是钢丝的奥氏体等温转变曲线%细钢丝铅浴淬火后的金相组织图。
[0024] 图6是实施例1中￠0. 5mm含碳量0. 5 %细钢丝正火后的金相组织图。
[0025] 图中：1.钢丝2.放线.保 温槽8.炉管9.保护气体流量计10.恒温控冷室
[0027] 见图3,是本发明所述工艺过程及装置示意图。本发明直径0.5mm含碳量0.5? 0. 75%细钢丝正火工艺，包括以下步骤：
[0028] 1)钢丝1由放线放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉4,奥氏体化 炉4内温度为850?950°C，炉管8内通防氧化保护气体，钢丝1在炉内保温时间10?14s， 出炉管8线温度控制在75?85°C，钢丝1在恒温控冷室10保温时间4? 8s，在线,继续空冷至室温后收线] 所述防氧化保护气体为氮气。
[0032] 所述放线为可控张力工字轮放线为管式奥氏体化炉，炉内设有补偿式加热温控系统和保护气体 流量计9,分别与总控制管理系统相连。
[0034] 所述恒温控冷室10设加热及换气装置，还设有与总控制管理系统相连的温控仪。
[0035] 本发明钢丝直径0. 5mm含碳量0. 5?0. 75%细钢丝正火工艺及装置，能够使钢丝 1经有效的热处理，获得较适宜的晶粒等级的珠光体组织，再进行相对有效的拉拔至更细的丝 径，同时拉拔后的钢丝1具备良好韧性（高的打结率）、强度及耐疲劳性能。
[0036] 见图4,是钢丝1的奥氏体等温转变曲线冷却速度加大，则转变将在 更大的过冷下进行，形核率将随之飞速增加，而原子扩散速度却降低，以致片层间距变小。 转变温度愈低，则片层愈薄，而片的长度也愈短，平直度也愈差，组织变得更细。过冷奥氏体 在600°C左右的分解产物具有强度和塑性的最佳配合，索氏体化530°C等温铅浴中，因过冷 奥氏体的分解放出相变潜热而引起钢丝1线°C，奥氏体已大部分分解，相变潜 热释放减少，从而使线温重新下降，直至奥氏体全部分解完毕后线温才继续降至铅温。本发 明考虑到过冷奥氏体在530°C，细钢丝冷却偏快，故令其在650°C?700°C高温区域发生转 变，防止发生中温或低温转变产物的出现。钢丝1在控冷气氛中冷却至摄氏300度以下，然 后在自然大气中继续冷却至室温后收线，最终获取高韧性与高强度且钢丝表面近乎无脱碳 的热处理原料钢丝。
[0037] 钢丝1正火处理要求钢丝1冷却时在高温区域进行珠光体转变，其金相组织应该 是细珠光体和铁素体。如果钢丝1冷却速度过快，空冷后极易得到中温转变或低温转变的 产物，如上贝氏体、下贝氏体或马氏体，此时组织为不易变形的脆性组织，不适于再拉拔变 形，这样的一个过程也不能称作正火而应称为空淬。而钢丝1在空气中正火时，在空气中的冷却速 度与钢丝1的截面积大小有很大关系，钢丝1越细即其截面积越小则可能接近于淬火时的 冷却速度，因此空淬现象对于细钢丝尤为显著。
[0038] 可控张力工字轮放线在线脱脂除污处理，确保钢丝受热均匀一 致以及奥氏体化均热与相变组织均匀性的可控性，从而得到完全细晶粒度的奥氏体组织， 在炉时间可根据行线采取补偿式加热温控系统，各工作区的工艺温度在±2°C范围内 波动。因钢丝1较细其氧化脱碳当量特别显著，炉管内通防氧化保护气体如氮气，可有效控 制钢丝1表面的氧化脱碳，炉管8内保护气体量通过流量计9调控，钢丝1经奥氏体炉4在 气体保护下达到奥氏体均匀化。
[0040] 出炉管8线温通过延伸到恒温控冷室10炉管8的长度来控制，向炉管8内通氮 气，不仅仅可以有效保护钢丝1在奥氏化炉4中不产生氧化与脱碳，同时氮气还可以调控钢 丝1在延伸部分炉管8中的冷却速度，钢丝1出炉管8后进入恒温控冷室10时的线°C，最佳线°C，这个温度是确保得到比常规正火组织细、而比铅浴等温 淬火组织略粗的较细的珠光体组织的关键技术指标，达标后的钢丝1将具有高强度与高韧 性，否则会产生空淬，得到中温或低温的转变产物，很容易产生脆丝。
[0041] 恒温控冷室保持75?85°C恒温，恒温室长度根据钢丝DV值确定，钢丝1出恒温 控冷室10时线设有温控仪随时监控。另外恒温控冷室10 还设有加热及换气装置，冬季采取加热补偿方法，夏季采取换气循环措施。钢丝1在恒温控 冷室10的空冷冷却速度得到一定效果控制，是得到均匀的珠光体组织，禁马氏体组织析出的关 键。
[0042] 钢丝1出恒温控冷室10后，在自然环境下继续空冷至室温后由收线收线，转 镀锌或其它后续工序。
[0043] 以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具 体的操作的流程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特 别说明均为常规方法。
[0046] 钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温 度为910°C，炉管内通氮气，钢丝在炉内保温时间12s，出炉管线] 奥氏体化炉和恒温控冷室相邻设置，且炉管延伸至恒温控冷室中400mm。
[0048] 恒温控冷室温度控制在80°C，钢丝在恒温控冷室保温时间6s，在线°C以下 出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线%细钢丝铅浴淬火后的金相组织图。见图6,是实施 例1抑.5mm含碳量0. 5%细钢丝正火后的金相组织图。能够准确的看出，应用本发明所述工艺，钢 丝在高温区域进行珠光体转变，其金相组织是比铅浴等温淬火组织略粗的较细的珠光体组 织。
1. 一种细钢丝正火工艺，其特征是，包括以下步骤：1) 钢丝由放线机放线，并经在线脱脂除污处理后进入奥氏体化炉，奥氏体化炉内温度 为850?950°C，炉管内通防氧化保护气体，钢丝在炉内保温时间10?14s，出炉管线) 恒温控冷室温度控制在75?85°C，钢丝在恒温控冷室保温时间4?8s，在线°C以下出恒温控冷室，继续空冷至室温后收线所述的细钢丝正火工艺，其特征是，所述防氧化保护气体为氮气。
3. 用于实现权利要求1所述的细钢丝正火工艺的装置，其特征是，包括依次连接的 放线机、奥氏体化炉、恒温控冷室和收线机，所述奥氏体化炉和恒温控冷室相邻设置，且炉 管延伸至恒温控冷室中350?450mm。
4. 根据权利要求3所述的细钢丝正火装置，其特征是，所述放线机为可控张力工字 轮放线所述的细钢丝正火装置，其特征是，所述奥氏体化炉为管式奥氏 体化炉，炉内设有补偿式加热温控系统和保护气体流量计，分别与总控制管理系统相连。
6. 根据权利要求3所述的细钢丝正火装置，其特征是，所述恒温控冷室设加热及换 气装置，还设有与总控制管理系统相连的温控仪。
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