一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置的制造方法
【專利摘要】一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置,屬于線材生產(chǎn)及其制品制備技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要由脈沖電源、管式預(yù)熱爐、管式均熱爐、開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置以及電極組成。借助外場(chǎng)技術(shù)——脈沖電流的促進(jìn)原子擴(kuò)散以及位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),通過(guò)控制控制盤條內(nèi)的脈沖電流密度(50~300A/mm2)、電流頻率(20~80Hz),以及結(jié)合管式均熱爐的均熱作用,改善材料在軋制、冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的組織缺陷,提高力學(xué)性能,從而實(shí)現(xiàn)硬線盤條的時(shí)效。本實(shí)用新型具有時(shí)效處理時(shí)間短,效果明顯,并可縮短因自然時(shí)效而需要的庫(kù)存時(shí)間,緩解企業(yè)流動(dòng)資金壓力。
【專利說(shuō)明】
一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于線材生產(chǎn)及其制品制備技術(shù)領(lǐng)域,主要是涉及一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置及其處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線用鋼SWRH82B、77B等硬線盤條存在時(shí)效現(xiàn)象,即其斷面收縮率在熱乳后較低,需要放置一段時(shí)間后,待斷面收縮率提高后才能進(jìn)行后續(xù)加工,如拉拔。否則,將由于斷面收縮率低而頻繁出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、材料利用率不高。
[0003]工廠生廣盤條的時(shí)效,一般是在倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行,其時(shí)效時(shí)間也就是庫(kù)存時(shí)間,米取的時(shí)效時(shí)間不低于15天,有的甚至超過(guò)了40天。這不但消耗了生產(chǎn)的時(shí)間和空間,還積壓了企業(yè)的流動(dòng)資金。而且時(shí)效時(shí)間也會(huì)增加盤條的銹蝕,對(duì)于金屬制品企業(yè)來(lái)說(shuō),有時(shí)還會(huì)對(duì)生產(chǎn)安排帶來(lái)困難。因此,在滿足性能要求的前提下,盡量縮短時(shí)效時(shí)間具有較大的實(shí)際意義。
[0004]目前,國(guó)外的一些學(xué)者主要通過(guò)控冷模式,來(lái)獲得性能優(yōu)良的盤條,以期縮短時(shí)效時(shí)間 ο如M.Kazeminezhad,A.KarimiTaheri在Materials and Design(2003,24:415-421)上發(fā)表的論文“The effect of controlled cooling after hot rolling on themechanicalproperties of a commercial high carbon steel wire rod,,中通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明連續(xù)冷卻和恒溫轉(zhuǎn)變的適當(dāng)組合比單純的連續(xù)冷卻得到的盤條塑性更好。另外,劉玉新,劉新華,孫祥元,劉秀麗,蘆斌在首鋼科技(2005,( 5): 8?9,17)上發(fā)表的論文“控乳控冷工藝對(duì)82B盤條時(shí)效性能的影響”通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論,降低終乳溫度,增加冷卻速度和適當(dāng)?shù)纳咄陆z溫度,可以改善盤條的力學(xué)性能,縮短時(shí)效時(shí)間。
[0005]這些改善高碳鋼盤條力學(xué)性能和縮短時(shí)效時(shí)間的措施,有的已經(jīng)得到了應(yīng)用,并且取得了成功。但是,冶金企業(yè)或金屬制品企業(yè)還是要對(duì)硬線盤條給予一段時(shí)間來(lái)進(jìn)行時(shí)效處理。至于對(duì)本實(shí)用新型提出的對(duì)熱乳后的硬線盤條,利用脈沖電流并結(jié)合溫度場(chǎng)作用來(lái)快速實(shí)現(xiàn)時(shí)效的方法,還未見有公開報(bào)道。
[0006]在不影響力學(xué)性能指標(biāo)的情況下,實(shí)現(xiàn)快速時(shí)效,將會(huì)使生產(chǎn)、銷售大有改觀,從而也會(huì)為冶金企業(yè)、金屬制品企業(yè)帶來(lái)新的、可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]硬線盤條熱乳后在放置一段時(shí)間內(nèi),其強(qiáng)度基本不變或有少量提高,塑性(延伸率和斷面收縮率)顯著提高的現(xiàn)象,稱為硬線盤條的時(shí)效。通常硬線盤條需要的時(shí)效時(shí)間比較長(zhǎng)。為了縮短時(shí)效時(shí)間,減少庫(kù)存時(shí)間,本實(shí)用新型提出一種應(yīng)用脈沖電流快速實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效的專用裝置及其處理方法。
[0008]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):
[0009]—種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置,其特征在于,該裝置主要由脈沖電源、加管式預(yù)熱爐、管式均熱爐、開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置,以及電極組成。所述脈沖電源的正、負(fù)輸出端分別通過(guò)兩個(gè)電極與在均熱爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的硬線盤條相連接;所述的管式預(yù)熱爐、管式均熱爐沿盤條開卷方向依次布置,保證盤條在其內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)受到障礙;所述的開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置組成了硬線盤條的支承運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),硬線盤卷置于開卷裝置內(nèi),將其一端穿過(guò)引入輥、管式預(yù)熱爐、電極一、管式均熱爐、電極二、引入輥后,進(jìn)入收卷裝置,該裝置可帶動(dòng)盤條向收卷方向運(yùn)動(dòng)。所述電極共有2個(gè),電極一設(shè)置于管式預(yù)熱爐和管式均熱爐之間,電極二設(shè)置于管式均熱爐出口處。脈沖電源的正、負(fù)輸出端通過(guò)電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的硬線盤條,在處理期間,脈沖電源可以控制盤條內(nèi)的脈沖電流密度范圍為50?300A/mm2、電流頻率范圍為20?80Hz。
[0010]一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效的處理方法,應(yīng)用如上所述的脈沖電流下實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置,其特征在于,具體實(shí)施步驟如下:將熱乳后的硬線盤卷置于開卷裝置上,然后將盤條穿過(guò)夾送輥、管式預(yù)熱加熱爐、電極一、管式均熱加熱爐、電極二、引入輥、進(jìn)入收卷裝置。之后,打開預(yù)熱爐電源,對(duì)進(jìn)入預(yù)熱爐的盤條進(jìn)行預(yù)熱,待達(dá)到預(yù)熱溫度時(shí)(200?350°C),開啟收卷裝置的電源,盤條向收卷方向運(yùn)動(dòng),開始收卷;同時(shí)開啟均熱爐電源和脈沖電源,對(duì)進(jìn)入均熱爐的盤條進(jìn)行均熱和電脈沖處理,確保盤條溫度(200?350°C)和其在均熱爐內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間300?600s(通過(guò)控制收卷速度來(lái)實(shí)現(xiàn))。
[0011 ]本實(shí)用新型所述的硬線盤條是指其碳含量在0.6%以上,且其斷面收縮率存在時(shí)效現(xiàn)象的直徑在16_以下的硬線盤條。
[0012]本實(shí)用新型的原理是,借助外場(chǎng)技術(shù)一一脈沖電流的促進(jìn)原子擴(kuò)散以及位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),結(jié)合管式均熱爐的均熱作用(一般在200?350 °C),改善材料在乳制、冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的組織缺陷,提高力學(xué)性能,從而快速實(shí)現(xiàn)硬線盤條的時(shí)效。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析表明,具有一定溫度的硬線盤條在輸送過(guò)程中,在一定電流密度、一定頻率、一定時(shí)間的脈沖電流作用下,可快速實(shí)現(xiàn)硬線盤條的時(shí)效,該方法將減少硬線盤條的庫(kù)存時(shí)間,為冶金企業(yè)和金屬制品企業(yè)合理安排生產(chǎn)提供了便利條件。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型提出的一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置。
[0016]1-開卷裝置;2-夾送棍;3-管式預(yù)熱爐;4-電極一;5-脈沖電源;6-管式均熱爐;7-電極二; 8-引入輥;9-收卷裝置;10-硬線盤條。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)將本實(shí)用新型的實(shí)施例具體敘述于后。
[0018]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述。實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型,而不是以任何方式來(lái)限制本實(shí)用新型。
[0019]如圖1所示,一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置,該裝置主要由脈沖電源5、管式預(yù)熱爐3、管式均熱爐6、開卷裝置1、夾送輥2、引入輥8、收卷裝置9,以及設(shè)置于預(yù)熱爐和均熱爐之間的電極一4、設(shè)置于均熱爐出口處的電極二7組成。所述的脈沖電源5的正、負(fù)輸出端分別連接兩個(gè)電極4、7,通過(guò)這兩個(gè)電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的硬線盤條10。在處理期間,脈沖電源5可以控制硬線盤條10內(nèi)的脈沖電流密度范圍為50?300A/mm2、電流頻率范圍為20?80Hz。
[0020]利用本實(shí)用新型提出的裝置實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效的過(guò)程是:將熱乳后的硬線盤卷置于開卷裝置I上,然后將盤條10穿過(guò)夾送輥2、管式預(yù)熱爐3、電極4 一、管式均熱爐6、電極二
7、引入輥8、進(jìn)入收卷裝置9。之后,打開預(yù)熱爐3電源,對(duì)進(jìn)入預(yù)熱爐3的硬線盤條10進(jìn)行預(yù)熱,待達(dá)到預(yù)熱溫度時(shí)(200?350°C),開啟收卷裝置9的電源,硬線盤條10向收卷方向運(yùn)動(dòng),開始收卷;同時(shí)開啟均熱爐6電源和脈沖電源5,對(duì)進(jìn)入均熱爐6的硬線盤條10進(jìn)行均熱和電脈沖處理,確保硬線盤條10的溫度(200?350°C)和其在均熱爐6內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間300?600s(通過(guò)控制收卷速度來(lái)實(shí)現(xiàn)),以及脈沖電流密度(50?300A/mm2)和脈沖電流頻率(20?80Hz)o
[0021]實(shí)施例1
[0022]本實(shí)施例的硬線盤條為SWRH82B,其規(guī)格為Φ8πιπι,化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)為0.82C,0.26Si,0.76Mn,0.0010S,0.0009P,0.30Ni,0.30Cr,其余為 Fe。將熱乳后的盤卷置于開卷裝置上,然后盤條穿過(guò)夾送輥、管式預(yù)熱爐、電極、管式均熱爐、電極、引入輥、進(jìn)入收卷裝置。之后,打開預(yù)熱爐電源,對(duì)進(jìn)入預(yù)熱爐的盤條進(jìn)行預(yù)熱,待達(dá)到預(yù)熱溫度260°C時(shí),開啟收卷裝置的電源,盤條向收卷方向運(yùn)動(dòng),開始收卷;同時(shí)開啟均熱爐電源和脈沖電源,對(duì)進(jìn)入均熱爐的盤條進(jìn)行均熱和電脈沖處理,確保盤條的溫度260°C和其在均熱爐內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間420s(通過(guò)控制收卷速度來(lái)實(shí)現(xiàn)),以及脈沖電流密度150A/mm2和脈沖電流頻率60Hz。待收卷后,在剪掉一定長(zhǎng)度的盤條后,對(duì)處理后盤條進(jìn)行取樣,進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,以評(píng)價(jià)時(shí)效效果。
[0023]為進(jìn)行對(duì)比,對(duì)未進(jìn)行時(shí)效處理的SWRH82B盤條進(jìn)行取樣,進(jìn)行相同條件下的力學(xué)性能測(cè)試。
[0024]SWRH82B盤條拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,按照本實(shí)用新型提出的方法進(jìn)行時(shí)效處理的盤條,其抗拉強(qiáng)度為1279.6MPa,斷面收縮率為42.3% (其指標(biāo)相當(dāng)于15天時(shí)效的結(jié)果已滿足后續(xù)拉拔工藝要求,即達(dá)到時(shí)效目的);而未進(jìn)行時(shí)效處理的盤條,其抗拉強(qiáng)度為1266.9MPa,斷面收縮率為32.1 %。由此可見,強(qiáng)度指標(biāo)增輻不大,但塑性指標(biāo)一一斷面收縮率增加明顯,這表明利用施加的脈沖電流和溫度場(chǎng),盤條實(shí)現(xiàn)了快速時(shí)效。
[0025]實(shí)施例2
[0026]本實(shí)施例的硬線盤條為SWRH77B,其規(guī)格為Φ12mm,化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/ % )為0.78C,0.22Si,0.70Mn,0.0009S,0.0009P,0.26Ni,0.25Cr,其余為 Fe。將熱乳后的盤卷置于開卷裝置上,然后盤條穿過(guò)夾送輥、管式預(yù)熱爐、電極、管式均熱爐、電極、引入輥、進(jìn)入收卷裝置。之后,打開預(yù)熱爐電源,對(duì)進(jìn)入預(yù)熱爐的盤條進(jìn)行預(yù)熱,待達(dá)到預(yù)熱溫度320°C時(shí),開啟收卷裝置的電源,盤條向收卷方向運(yùn)動(dòng),開始收卷;同時(shí)開啟均熱爐電源和脈沖電源,對(duì)進(jìn)入均熱爐的盤條進(jìn)行均熱和電脈沖處理,確保盤條的溫度320°C和其在均熱爐內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間510s(通過(guò)控制收卷速度來(lái)實(shí)現(xiàn)),以及脈沖電流密度260A/mm2和脈沖電流頻率30Hz。待收卷后,在剪掉一定長(zhǎng)度的盤條后,對(duì)處理后盤條進(jìn)行取樣,進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,以評(píng)價(jià)時(shí)效效果。
[0027]為進(jìn)行對(duì)比,對(duì)未進(jìn)行時(shí)效處理的SWRH77B盤條進(jìn)行取樣,進(jìn)行相同條件下的力學(xué)性能測(cè)試。
[0028]SWRH77B盤條拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,按照本實(shí)用新型提出的方法進(jìn)行時(shí)效處理的盤條,其抗拉強(qiáng)度為1189.2MPa,斷面收縮率為31.6% (其指標(biāo)相當(dāng)于15天時(shí)效的結(jié)果,已滿足后續(xù)拉拔工藝要求,即達(dá)到時(shí)效目的);而在無(wú)脈沖磁場(chǎng)作用下的運(yùn)輸?shù)谋P條,其抗拉強(qiáng)度為1176.3MPa,斷面收縮率為24.6 %。由此可見,強(qiáng)度指標(biāo)增輻不大,但塑性指標(biāo)一一斷面收縮率增加明顯,這表明利用施加的脈沖電流和溫度場(chǎng),盤條同樣實(shí)現(xiàn)了快速時(shí)效。
[0029]由實(shí)施例可見,在選取適當(dāng)?shù)拿}沖電流參數(shù)情況下,可以實(shí)現(xiàn)硬線盤條的快速時(shí)效而無(wú)需再進(jìn)行人工時(shí)效。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置,其特征在于,該裝置由脈沖電源、管式預(yù)熱爐、管式均熱爐、開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置以及電極組成; 所述脈沖電源的正、負(fù)輸出端分別通過(guò)兩個(gè)電極與在均熱爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的硬線盤條相連接;所述的管式預(yù)熱爐、管式均熱爐沿盤條開卷方向依次布置,保證盤條在其內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)受到障礙;所述的開卷裝置、夾送輥、引入輥、收卷裝置組成了硬線盤條的支承運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),硬線盤卷置于開卷裝置內(nèi),將其一端穿過(guò)引入輥、管式預(yù)熱爐、電極一、管式均熱爐、電極二、引入輥后,進(jìn)入收卷裝置,收卷裝置可帶動(dòng)盤條向收卷方向運(yùn)動(dòng);所述電極共有2個(gè),其中電極一設(shè)置于管式預(yù)熱爐和管式均熱爐之間,電極二設(shè)置于管式均熱爐出口處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用脈沖電流實(shí)現(xiàn)硬線盤條時(shí)效裝置,其特征在于,所述的脈沖電源,其正、負(fù)輸出端分別連接兩個(gè)電極,通過(guò)這兩個(gè)電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的硬線盤條;在處理期間,脈沖電源控制盤條內(nèi)的脈沖電流密度范圍為50?300A/mm2、電流頻率范圍為20?80Hz。
【文檔編號(hào)】C21D9/56GK205710851SQ201620429177
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】張永軍, 韓靜濤
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)