專利名稱：一種用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼絲半無損在線缺陷過濾技術(shù)，具體涉及一種用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，可在線過濾內(nèi)部包含尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷的極細(xì)高強(qiáng)鋼絲。
背景技術(shù)：
當(dāng)今金屬無損檢測技術(shù)有射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測五種主流技術(shù)。主要針對(duì)的都是較大尺寸的金屬零件、金屬板材。能用于金屬線材檢測的僅有渦流探傷檢測，且線材直徑一般都在5mm以上。世界上迄今為止有報(bào)道的能在線檢測的最細(xì)鋼絲直徑都在Imm以上。對(duì)于直徑在O. 3mm以下的鋼絲內(nèi)部缺陷的在線檢測及過濾，迄今為止還是空白。由于鋼材內(nèi)部的夾雜物缺陷，或多或少都不可避免的存在，當(dāng)高強(qiáng)度極細(xì)鋼絲內(nèi) 部夾雜物缺陷大于一定程度后，在鋼絲的后續(xù)使用中將會(huì)發(fā)生斷絲，進(jìn)而產(chǎn)生一定的生產(chǎn)、或使用、或安全上的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲內(nèi)部的尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷，讓鋼絲缺陷在專門控制的工序上發(fā)生斷裂，讓缺陷不再流向下游工序，將有效地減少因?yàn)殇摻z內(nèi)部缺陷造成的損失。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明利用不同程度缺陷的鋼絲的破斷拉力和屈服力具有較大不同的特性，通過控制鋼絲彈塑性形變，使內(nèi)部含缺陷程度超過要求的鋼絲發(fā)生斷裂，進(jìn)而將鋼絲中需要過濾的特定程度范圍的缺陷以斷絲的形式攔截下來。具體地，本發(fā)明的一種用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，極細(xì)高強(qiáng)鋼絲直徑小于O. 3mm、抗拉、屈服強(qiáng)度大于3000MPa，極細(xì)高強(qiáng)鋼絲自鋼絲成品模出口的牽引輪經(jīng)過過線輪進(jìn)入到收線裝置收線，期間鋼絲通過可控制鋼絲張力的張力輪，對(duì)鋼絲施加的張力 F，張力 F 在 Fl 和 F2 之間，F(xiàn)l = RpO. 2’ / ( π /4xD2)，F(xiàn)2 = Rm”/ ( π /4xD2)，其中，D 為鋼絲直徑，mm，RpO. 2’為已確定為正常鋼絲的屈服強(qiáng)度，MPa ;Rm”為已有的內(nèi)部含尺寸15 μ m夾雜物缺陷鋼絲的抗拉強(qiáng)度，MPa ;若在此張力范圍下，鋼絲發(fā)生斷絲，則判定該極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部含有尺寸超過15 μ m夾雜物的缺陷。進(jìn)一步，極細(xì)高強(qiáng)鋼絲進(jìn)入電磁張力輪前先經(jīng)過彎曲矯直器，使極細(xì)高強(qiáng)鋼絲拉伸與彎曲組合受力。另外，對(duì)應(yīng)鋼絲還設(shè)置鋼絲張力在線檢測儀及相應(yīng)的張力控制可編輯程序控制器器，所述的張力輪電性連接張力控制可編輯程序控制器器，以此控制調(diào)節(jié)張力大小。鋼絲強(qiáng)度高于3000MPa時(shí)，鋼絲力學(xué)性能之一的屈強(qiáng)比，即屈服強(qiáng)度RpO. 2和抗拉強(qiáng)度Rm的比值，會(huì)超過90%以上。因此，只有當(dāng)鋼絲受力達(dá)到破斷拉力90%以上，鋼絲才會(huì)發(fā)生塑性變形。而鋼絲發(fā)生塑性變形之后，鋼絲內(nèi)部的缺陷才開始迅速擴(kuò)展，并可能導(dǎo)致斷絲，斷絲時(shí)的強(qiáng)度就是抗拉強(qiáng)度。當(dāng)鋼絲內(nèi)部缺陷程度不同時(shí)，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度不同。缺陷程度越嚴(yán)重，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度越低。由于高強(qiáng)度鋼絲的屈強(qiáng)比很高，因此不同缺陷程度的鋼絲的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之間的區(qū)間可以不相重疊。如果鋼絲受力處于兩個(gè)區(qū)間之間，則缺陷程度小的鋼絲僅發(fā)生彈性變形，當(dāng)應(yīng)力去除后鋼絲回復(fù)初始狀態(tài)；而缺陷程度大的鋼絲因?yàn)槭芰Υ笥诳估瓘?qiáng)度，鋼絲會(huì)發(fā)生塑性變形并斷絲。參見圖1，曲線A是鋼絲內(nèi)部缺陷程度輕，能夠滿足后續(xù)使用的鋼絲A ;曲線C是鋼絲內(nèi)部尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷，在后續(xù)使用會(huì)發(fā)生斷裂的鋼絲C ;曲線B的抗拉強(qiáng)度Rm(B)小于鋼絲A的屈服強(qiáng)度RpO. 2 (A)，屈服強(qiáng)度RpO. 2 (B)大于鋼絲C的抗拉強(qiáng)度Rm(C)，鋼絲內(nèi)部缺陷程度界于鋼絲A和C之間。鋼絲A、B、C可以是同一根鋼絲的不同部分，因此彈性模量相同。
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當(dāng)給鋼絲的應(yīng)力處于RpO. 2(A)與Rm(C)之間，如在Rm⑶和RpO. 2 (B)之間時(shí)，鋼絲A部分僅發(fā)生彈性變形，鋼絲C部分發(fā)生斷裂，鋼絲B部分發(fā)生塑性變形，但不會(huì)斷裂。當(dāng)應(yīng)力去除后，鋼絲B由于發(fā)生塑性變形，鋼絲屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都會(huì)下降，如曲線B’所示。當(dāng)鋼絲A部分和B’部分進(jìn)入下游使用時(shí)，因?yàn)榍?qiáng)度大于Rm(C),鋼絲不會(huì)發(fā)生斷絲。通過施加合適的應(yīng)力，可以將內(nèi)部尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷，即缺陷程度比鋼絲C部分嚴(yán)重的鋼絲都以斷絲的形式在線過濾下來，剩下的鋼絲部分在下游使用時(shí)斷絲風(fēng)險(xiǎn)將大大降低。在拉伸與彎曲組合的受力方式下，鋼絲橫截面上應(yīng)力為拉應(yīng)力與剪切力的組合，其中拉伸與彎曲組合的受力圖參見圖2，發(fā)生彈塑性變形及斷絲機(jī)理同上。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的原理圖。圖2為本發(fā)明鋼絲拉伸與彎曲組合的受力圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參見圖3，經(jīng)過冷拉拔加工的直徑為O. 12mm,抗拉強(qiáng)度3600MPa，屈服強(qiáng)度3456MPa的高碳低合金鋼鋼絲進(jìn)行內(nèi)部缺陷過濾。鋼絲的破斷拉力為40. 5N，屈服力為39N。在線過濾設(shè)備安裝在鋼絲成品模I出口的牽引輪2和收線裝置7之間，為拉伸與彎曲組合的受力方式，包括鋼絲張力在線檢測儀3，可以控制鋼絲張力的電磁張力輪5，張力控制可編輯程序控制器器PLC8和彎曲矯直器4。鋼絲經(jīng)過拉拔從拉絲模I中拉出，此時(shí)所需拉拔力為12N，鋼絲直徑達(dá)到O. 12mm,抗拉強(qiáng)度達(dá)到3600MPa。如果鋼絲不經(jīng)過在線過濾裝置，將直接從牽引輪2經(jīng)過過線輪6，進(jìn)入到收線裝置。鋼絲在此過程中所受最大張力不大于12N，5000km長的鋼絲在此過程中沒有斷絲發(fā)生。同樣的鋼絲，當(dāng)通過鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾裝置，即鋼絲經(jīng)過拉拔牽引輪2后，進(jìn)入到張力在線檢測儀3，檢測到張力為25N，鋼絲在經(jīng)過七輪彎曲矯直器4，通過鋼絲表層發(fā)生塑性變形，去除鋼絲表面殘余應(yīng)力。矯直器前25N張力是通過電磁張力輪5表面線速度大于牽引輪2表面線速度獲得，線速度通過張力控制可編輯程序控制器器8精確控制電磁張力輪5轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)5000km長的鋼絲通過鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾裝置時(shí)，發(fā)生了 2次斷絲。通過掃描電鏡對(duì)鋼絲斷口進(jìn)行觀察和分析，鋼絲斷口上分別有20 μ m和25 μ m大小的非金屬夾雜物存在。經(jīng)過拉伸試驗(yàn)檢測，直徑O. 120mm的鋼絲中存在15 μ m以上尺寸的非金屬夾雜物時(shí)，鋼絲的破斷拉力從40. 5N會(huì)劇烈下降到20N以下。而此鋼絲后續(xù)使用過程中鋼絲要經(jīng)受22N左右的張力，因此在后續(xù)使用過程中極易造成鋼絲斷絲。
在后續(xù)10萬公里的鋼絲生產(chǎn)過程中，通過此鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾裝置，總計(jì)過濾了 18次非金屬夾雜物斷絲，非金屬夾雜物尺寸均在15 μ m以上。經(jīng)過鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾裝置處理的鋼絲在后續(xù)使用過程中斷絲率從平均I萬公里一次下降到5萬公里一次。因此運(yùn)用此鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾裝置，在矯直器前張力控制在25N時(shí)，可以將直徑為O. 12mm，抗拉強(qiáng)度3600MPa，屈服強(qiáng)度3456MPa的高碳低合金鋼鋼絲內(nèi)部含15 μ m以上尺寸非金屬夾雜物的部分以斷絲的形式過濾下來，大大降低鋼絲在后續(xù)使用過程中發(fā)生斷絲的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，極細(xì)高強(qiáng)鋼絲直徑小于O. 3mm、抗拉、屈服強(qiáng)度大于3000MPa，極細(xì)高強(qiáng)鋼絲自鋼絲成品模出口的牽引輪經(jīng)過過線輪進(jìn)入到收線裝置收線，期間鋼絲通過可控制鋼絲張力的張力輪，對(duì)鋼絲施加的張力F，張力F在Fl和 F2 之間，F(xiàn)l = RpO. 2，/(31 /4xD2), F2 = Rm”/( π/4xD2)，其中，D 為鋼絲直徑，mm, RpO. 2， 為已確定為正常鋼絲的屈服強(qiáng)度，MPa ;Rm”為已有的內(nèi)部含尺寸15μπι夾雜物缺陷鋼絲的抗拉強(qiáng)度，MPa ;若在此張力范圍下，鋼絲發(fā)生斷絲，則判定該極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部含有尺寸超過15 μ m夾雜物的缺陷。
2.如權(quán)利要求I所述的用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，其特征是，極細(xì)高強(qiáng)鋼絲進(jìn)入電磁張力輪前先經(jīng)過彎曲矯直器，使極細(xì)高強(qiáng)鋼絲拉伸與彎曲組合受力。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，其特征是，對(duì)應(yīng)鋼絲還設(shè)置鋼絲張力在線檢測儀及相應(yīng)的張力控制可編輯程序控制器器，所述的張力輪電性連接張力控制可編輯程序控制器器，以此控制調(diào)節(jié)張力大小。
全文摘要
一種用于極細(xì)高強(qiáng)鋼絲內(nèi)部缺陷在線過濾方法，直徑小于0.3mm、抗拉、屈服強(qiáng)度大于3000MPa的鋼絲自鋼絲成品模出口的牽引輪經(jīng)過過線輪進(jìn)入到收線裝置收線，期間鋼絲通過可控制鋼絲張力的張力輪，對(duì)鋼絲施加的張力F，張力F在F1和F2之間，F(xiàn)1＝Rp0.2’/(π/4xD2)，F(xiàn)2＝Rm”/(π/4xD2)，D為鋼絲直徑，Rp0.2’為正常鋼絲的屈服強(qiáng)度；Rm”為含尺寸15μm夾雜物缺陷鋼絲的抗拉強(qiáng)度；若在此張力范圍下，鋼絲發(fā)生斷絲，則判定該鋼絲內(nèi)部含有尺寸超過15μm夾雜物缺陷。本發(fā)明可將鋼絲中存在夾雜物缺陷以斷絲的形式攔截下來，解決了現(xiàn)有無法通過在線檢測發(fā)現(xiàn)并過濾極細(xì)鋼絲內(nèi)部大尺寸夾雜物缺陷的難題。
文檔編號(hào)G01N19/08GK102928338SQ20121045416
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者胡東輝 申請(qǐng)人:江蘇寶鋼精密鋼絲有限公司