專利名稱：冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷拉中、高碳鋼絲熱處理，特別是涉及一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法。適用于金屬制品和電線電纜等行業(yè)冷拔鋼絲的中間或成品熱處理。屬金屬制品熱處理技術領域。
背景技術：
鋼絲生產是國民經濟的重要組成部分，目前鋼絲產品廣泛應用于煤炭、石油、冶金、機械、汽車、建筑、國防等各行業(yè)。鋼絲生產，特別是中、高碳鋼絲生產過程中，為保證拉拔過程的正常進行及達到所要求的最終性能，目前廣泛采用鉛淬火處理的方式進行中間熱處理，以期獲得高的綜合力學性能和拉拔性能。但由于鉛蒸汽和鉛塵對環(huán)境的污染及對人體的危害，隨著人類環(huán)保意識的增強，尋找一種經濟、清潔和安全的熱處理方式來取代鉛淬火處理，已成為金屬制品領域非常關注又急待解決的問題，同時也可以明顯降低資源消耗，降低生產成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種經濟、清潔和安全的冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，以取代目前常用的鉛淬火處理方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于它是通過一鋼絲放、收線裝置使鋼絲以一定速度向收線裝置方向傳輸；在傳輸過程中，配置一高頻直流脈沖電源并通過一對耐磨電極對運動著的鋼絲進行加電連續(xù)處理。
本發(fā)明所述加電連續(xù)處理過程中高頻脈沖電源輸出參數的范圍是脈沖電流頻率為10000～30000Hz；輸出電流密度大小為50～500A/cm2；輸出電壓為9～24V。
本發(fā)明所述耐磨電極，是黃銅、石墨或其它電極，可以是由上下兩塊電極對合而成，其對合面中間留有能容納鋼絲的孔槽；也可以是一塊電極直接接觸鋼絲式。上、下電極之間、電極與鋼絲之間依靠機械力緊密接觸，接觸壓力連續(xù)可調，保證在加電過程中鋼絲能順利通過，并和電極接觸良好，不打火花，以減小鋼絲和電極間的接觸電阻以及保證鋼絲表面質量。
本發(fā)明具有如下有益效果1、在高頻電脈沖處理過程中，鋼絲焦耳熱效應比較明顯，鋼絲升溫速度快，此外電脈沖還能產生其它的非熱效應。在這兩種效應共同作用下，金屬原子的振動加劇，促進位錯運動和位錯重新組合，包括異號位錯的對消、多邊化的形成以及變形胞狀壓組織轉變?yōu)榈湫偷膩喚Я＃偈乖俳Y晶過程加速。通過顯微組織分析，經高頻電脈沖連續(xù)處理的冷拔鋼絲中，發(fā)現大量微米和亞微米的細晶粒，這些細晶粒有利于提高材料的強度和塑性。
2、高頻電脈沖連續(xù)處理鋼絲所用時間短，只需5～15s，降低了工件表面的氧化程度，氧化皮少，提高了鋼絲表面質量。
3、高頻脈沖電源功率低于10KW，能耗低，工作效率高，特別適合直徑不大于3mm鋼絲的連續(xù)處理。
4、高頻電脈沖連續(xù)處理后的鋼絲性能接近或達到鉛淬火處理后的水平，可以在一定程度上取代鉛淬火工藝，從而徹底根除鋼絲生產過程中所產生的鉛污染，環(huán)保性好，并有效降低鋼絲生產的成本。
5、處理速度可根據鋼絲直徑大小、運動速度和脈沖頻率、電流及電壓大小進行調整。
6、該法所采用的處理裝置具有結構緊湊、占地面積小，操作方便、工作效率高、能耗低、環(huán)保性好等特點，處理后的鋼絲在塑性得到極大程度恢復的同時，仍能保持足夠的高強度。適用于冷拔鋼絲的中間或成品熱處理，以取代鉛浴等溫處理(俗稱鉛淬火)工藝，特別適用于直徑小于3mm鋼絲的連續(xù)處理。


圖1為本發(fā)明采用的冷拔鋼絲的高頻電脈沖連續(xù)處理裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明采用的電極裝置示意圖。
圖3為含碳量為0.70％的高碳冷拔鋼絲的金相組織(×500)。
圖4為同一冷拔鋼絲經高頻電脈沖處理后的金相組織(×500)。圖5為同一冷拔鋼絲經鉛浴處理后的金相組織(×500)。
圖中高頻脈沖電源1，鋼絲2，電極3、3′，放線裝置4，收線裝置5，耐磨黃銅塊6，膠木板7，螺桿8，彈簧9，螺母10，電纜線11。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明冷拔中、高碳鋼絲的高頻電脈沖連續(xù)熱處理裝置示意圖。它主要由高頻脈沖電源1、放線裝置4、收線裝置5和一對耐磨黃銅電極3、3′。鋼絲2在收線裝置5帶動下向收線裝置5方向傳輸，鋼絲運動速度為0～20m/s，運動速度由收線裝置的變頻器進行調整。高頻脈沖電源1通過一對耐磨黃銅電極對運動著的鋼絲進行加電連續(xù)處理，兩電極間的距離在20～100cm范圍內可調，高頻脈沖電源輸出參數的范圍是脈沖電流頻率為10000～30000Hz；輸出電流密度大小為50～500A/cm2；輸出電壓為9～24V。
圖2是本發(fā)明采用的電極裝置示意圖。圖中，耐磨黃銅電極3是由兩塊耐磨黃銅塊6上下對合而成，其對合接合面中間留有能容納鋼絲的孔槽，上、下黃銅塊6之間用膠木板7、螺桿8、彈簧9和螺母10壓緊，壓緊力靠彈簧伸縮進行調節(jié)，保證在加電過程中鋼絲能順利通過孔槽，并和孔槽接觸良好，不打火花，以減小鋼絲和電極間的接觸電阻，同時膠木板使得電極和螺桿之間保持絕緣。耐磨黃銅塊6也可以用耐磨石墨替代。
實施例1本實驗采用的原材料為直徑1.5mm、含碳量為0.70％冷拔高碳鋼絲，該鋼絲已經從直徑6.5mm盤條冷拉至直徑1.5mm，鋼絲冷拉后的抗拉強度為1980～2024MPa，延伸率1％?？刂其摻z運動速度，使電脈沖連續(xù)處理時間分別在0～8s，輸入的高頻脈沖電源參數為頻率20000Hz，脈沖電流密度80A/cm2，脈沖電壓12V。實驗結果如表1所示，表1結果表明，選擇合適的工藝參數，能使高頻脈沖電脈沖處理后的鋼絲性能接近或達到鉛淬火處理后的水平。
表1冷拔鋼絲電脈沖處理前后的性能比較

圖3為冷拔鋼絲的金相組織，幾乎全部是伸長的纖維狀組織。經高頻電脈沖處理后的鋼絲內，形成了大量細小的微米和亞微米級的超細晶粒，如圖4所示。這些超細晶粒的形成有利于材料塑性的提高，同時可保持足夠高的強度。圖5是鉛浴淬火后的金相組織，其晶粒要大于脈沖處理后的鋼絲晶粒。
將經7s處理后的鋼絲進行拉拔實驗，在總壓縮率為50％，道次壓縮率為17％的情況下，鋼絲的抗拉強度達到1700～1760MPa，達到普通制繩鋼絲的要求。可見本發(fā)明可在一定程度上取代鉛淬火工藝，從而消除鉛污染的危害，并有效降低鋼絲生產的成本，是一種經濟、清潔、安全的冷拉鋼絲中間熱處理工藝。
實施例2本實驗采用的原材料為直徑2.0mm、含碳量為0.45％冷拔中碳鋼絲，該鋼絲已經從直徑5.5mm盤條冷拉至直徑2.0mm，鋼絲冷拉后的抗拉強度為1560～1600MPa，延伸率2％。輸入的高頻脈沖電源參數為頻率20000Hz，脈沖電流120A/cm2，脈沖電壓9V，電脈沖處理時間為6s。處理后的鋼絲抗拉強度為912～950MPa，延伸率為12％，而相同材料鉛淬火后的鋼絲抗拉強度882～980MPa，延伸率大于7％。說明本發(fā)明也可用于冷拔中碳鋼絲的中間熱處理，處理后的鋼絲力學性能也達到鉛浴淬火的水平。
權利要求
1.一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于它是通過一鋼絲放、收線裝置使鋼絲以一定速度向收線裝置方向傳輸；在傳輸過程中，配置一高頻直流脈沖電源并通過一對耐磨電極對運動著的鋼絲進行加電連續(xù)處理。
2.根據權利要求1所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述加電連續(xù)處理過程中高頻脈沖電源輸出參數的范圍是脈沖電流頻率為10000～30000Hz；輸出電流密度大小為50～500A/cm2；輸出電壓為9～24V。
3.根據權利要求1或2所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述耐磨電極是由上下兩塊電極對合而成，其對合面中間留有能容納鋼絲的孔槽。
4.根據權利要求3所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述上下兩塊電極之間用膠木板、螺桿、彈簧和螺母壓緊。
5.根據權利要求1或2所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述耐磨電極是一塊電極直接接觸鋼絲式。
6.根據權利要求1或2所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述耐磨電極，是黃銅、石墨電極。
7.根據權利要求3所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述耐磨電極，是黃銅、石墨電極。
8.根據權利要求4所述的一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，其特征在于所述耐磨電極，是黃銅、石墨電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷拔中、高碳鋼絲用高頻電脈沖連續(xù)熱處理方法，它是通過一鋼絲放、收線裝置使鋼絲以一定速度向收線裝置方向傳輸；在傳輸過程中，配置一高頻直流脈沖電源并通過一對耐磨電極對運動著的鋼絲進行加電連續(xù)處理。處理過程中高頻脈沖電源輸出參數的范圍是脈沖電流頻率為10000～30000Hz；輸出電流密度大小為50～500A/cm
文檔編號C21D1/34GK1944692SQ20061009729
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權日2006年10月24日
發(fā)明者徐文雷, 楊恒, 譚佃龍, 謝杰 申請人:江蘇法爾勝技術開發(fā)中心