一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置的制造方法
【專利摘要】一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置，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。借助外場技術(shù)——脈沖電流的促進原子擴散以及位錯運動，通過控制控制盤條內(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、冷卻過程中產(chǎn)生的組織缺陷，提高力學性能，從而實現(xiàn)硬線盤條的時效。本實用新型具有時效處理時間短，效果明顯，并可縮短因自然時效而需要的庫存時間，緩解企業(yè)流動資金壓力。
【專利說明】
一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于線材生產(chǎn)及其制品制備技術(shù)領(lǐng)域，主要是涉及一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置及其處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高強度預應力鋼絞線用鋼SWRH82B、77B等硬線盤條存在時效現(xiàn)象，即其斷面收縮率在熱乳后較低，需要放置一段時間后，待斷面收縮率提高后才能進行后續(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)象而導致生產(chǎn)效率低、材料利用率不高。
[0003]工廠生廣盤條的時效，一般是在倉庫進行，其時效時間也就是庫存時間，米取的時效時間不低于15天，有的甚至超過了40天。這不但消耗了生產(chǎn)的時間和空間，還積壓了企業(yè)的流動資金。而且時效時間也會增加盤條的銹蝕，對于金屬制品企業(yè)來說，有時還會對生產(chǎn)安排帶來困難。因此，在滿足性能要求的前提下，盡量縮短時效時間具有較大的實際意義。
[0004]目前，國外的一些學者主要通過控冷模式，來獲得性能優(yōu)良的盤條，以期縮短時效時間 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，，中通過實驗證明連續(xù)冷卻和恒溫轉(zhuǎn)變的適當組合比單純的連續(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82B盤條時效性能的影響”通過實驗得到結(jié)論，降低終乳溫度，增加冷卻速度和適當?shù)纳咄陆z溫度，可以改善盤條的力學性能，縮短時效時間。
[0005]這些改善高碳鋼盤條力學性能和縮短時效時間的措施，有的已經(jīng)得到了應用，并且取得了成功。但是，冶金企業(yè)或金屬制品企業(yè)還是要對硬線盤條給予一段時間來進行時效處理。至于對本實用新型提出的對熱乳后的硬線盤條，利用脈沖電流并結(jié)合溫度場作用來快速實現(xiàn)時效的方法，還未見有公開報道。
[0006]在不影響力學性能指標的情況下，實現(xiàn)快速時效，將會使生產(chǎn)、銷售大有改觀，從而也會為冶金企業(yè)、金屬制品企業(yè)帶來新的、可觀的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]硬線盤條熱乳后在放置一段時間內(nèi)，其強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，稱為硬線盤條的時效。通常硬線盤條需要的時效時間比較長。為了縮短時效時間，減少庫存時間，本實用新型提出一種應用脈沖電流快速實現(xiàn)硬線盤條時效的專用裝置及其處理方法。
[0008]本實用新型通過以下技術(shù)措施實現(xiàn):
[0009]—種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置，其特征在于，該裝置主要由脈沖電源、加管式預熱爐、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、負輸出端分別通過兩個電極與在均熱爐內(nèi)運動著的硬線盤條相連接;所述的管式預熱爐、管式均熱爐沿盤條開卷方向依次布置，保證盤條在其內(nèi)運動時不會受到障礙;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動系統(tǒng)，硬線盤卷置于開卷裝置內(nèi)，將其一端穿過引入輥、管式預熱爐、電極一、管式均熱爐、電極二、引入輥后，進入收卷裝置，該裝置可帶動盤條向收卷方向運動。所述電極共有2個，電極一設(shè)置于管式預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、負輸出端通過電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內(nèi)運動著的硬線盤條，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]一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效的處理方法，應用如上所述的脈沖電流下實現(xiàn)硬線盤條時效裝置，其特征在于，具體實施步驟如下:將熱乳后的硬線盤卷置于開卷裝置上，然后將盤條穿過夾送輥、管式預熱加熱爐、電極一、管式均熱加熱爐、電極二、引入輥、進入收卷裝置。之后，打開預熱爐電源，對進入預熱爐的盤條進行預熱，待達到預熱溫度時(200?350°C)，開啟收卷裝置的電源，盤條向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐電源和脈沖電源，對進入均熱爐的盤條進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)的運行時間300?600s(通過控制收卷速度來實現(xiàn))。
[0011 ]本實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效現(xiàn)象的直徑在16_以下的硬線盤條。
[0012]本實用新型的原理是，借助外場技術(shù)一一脈沖電流的促進原子擴散以及位錯運動，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、冷卻過程中產(chǎn)生的組織缺陷，提高力學性能，從而快速實現(xiàn)硬線盤條的時效。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]通過實驗研究和理論分析表明，具有一定溫度的硬線盤條在輸送過程中，在一定電流密度、一定頻率、一定時間的脈沖電流作用下，可快速實現(xiàn)硬線盤條的時效，該方法將減少硬線盤條的庫存時間，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。
【附圖說明】

[0015]圖1是本實用新型提出的一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置。
[0016]1-開卷裝置;2-夾送棍;3-管式預熱爐;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。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)將本實用新型的實施例具體敘述于后。
[0018]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案做進一步描述。實施例僅用于說明本實用新型，而不是以任何方式來限制本實用新型。
[0019]如圖1所示，一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置，該裝置主要由脈沖電源5、管式預熱爐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、負輸出端分別連接兩個電極4、7，通過這兩個電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內(nèi)運動著的硬線盤條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]利用本實用新型提出的裝置實現(xiàn)硬線盤條時效的過程是:將熱乳后的硬線盤卷置于開卷裝置I上，然后將盤條10穿過夾送輥2、管式預熱爐3、電極4 一、管式均熱爐6、電極二
7、引入輥8、進入收卷裝置9。之后，打開預熱爐3電源，對進入預熱爐3的硬線盤條10進行預熱，待達到預熱溫度時(200?350°C)，開啟收卷裝置9的電源，硬線盤條10向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐6電源和脈沖電源5，對進入均熱爐6的硬線盤條10進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)的運行時間300?600s(通過控制收卷速度來實現(xiàn))，以及脈沖電流密度(50?300A/mm2)和脈沖電流頻率(20?80Hz)o
[0021]實施例1
[0022]本實施例的硬線盤條為SWRH82B，其規(guī)格為Φ8πιπι，化學成分(質(zhì)量分數(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，然后盤條穿過夾送輥、管式預熱爐、電極、管式均熱爐、電極、引入輥、進入收卷裝置。之后，打開預熱爐電源，對進入預熱爐的盤條進行預熱，待達到預熱溫度260°C時，開啟收卷裝置的電源，盤條向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐電源和脈沖電源，對進入均熱爐的盤條進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)的運行時間420s(通過控制收卷速度來實現(xiàn))，以及脈沖電流密度150A/mm2和脈沖電流頻率60Hz。待收卷后，在剪掉一定長度的盤條后，對處理后盤條進行取樣，進行力學性能測試，以評價時效效果。
[0023]為進行對比，對未進行時效處理的SWRH82B盤條進行取樣，進行相同條件下的力學性能測試。
[0024]SWRH82B盤條拉伸實驗結(jié)果顯示，按照本實用新型提出的方法進行時效處理的盤條，其抗拉強度為1279.6MPa，斷面收縮率為42.3% (其指標相當于15天時效的結(jié)果已滿足后續(xù)拉拔工藝要求，即達到時效目的)；而未進行時效處理的盤條，其抗拉強度為1266.9MPa，斷面收縮率為32.1 %。由此可見，強度指標增輻不大，但塑性指標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，盤條實現(xiàn)了快速時效。
[0025]實施例2
[0026]本實施例的硬線盤條為SWRH77B，其規(guī)格為Φ12mm，化學成分(質(zhì)量分數(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，然后盤條穿過夾送輥、管式預熱爐、電極、管式均熱爐、電極、引入輥、進入收卷裝置。之后，打開預熱爐電源，對進入預熱爐的盤條進行預熱，待達到預熱溫度320°C時，開啟收卷裝置的電源，盤條向收卷方向運動，開始收卷；同時開啟均熱爐電源和脈沖電源，對進入均熱爐的盤條進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)的運行時間510s(通過控制收卷速度來實現(xiàn))，以及脈沖電流密度260A/mm2和脈沖電流頻率30Hz。待收卷后，在剪掉一定長度的盤條后，對處理后盤條進行取樣，進行力學性能測試，以評價時效效果。
[0027]為進行對比，對未進行時效處理的SWRH77B盤條進行取樣，進行相同條件下的力學性能測試。
[0028]SWRH77B盤條拉伸實驗結(jié)果顯示，按照本實用新型提出的方法進行時效處理的盤條，其抗拉強度為1189.2MPa，斷面收縮率為31.6% (其指標相當于15天時效的結(jié)果，已滿足后續(xù)拉拔工藝要求，即達到時效目的)；而在無脈沖磁場作用下的運輸?shù)谋P條，其抗拉強度為1176.3MPa，斷面收縮率為24.6 %。由此可見，強度指標增輻不大，但塑性指標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，盤條同樣實現(xiàn)了快速時效。
[0029]由實施例可見，在選取適當?shù)拿}沖電流參數(shù)情況下，可以實現(xiàn)硬線盤條的快速時效而無需再進行人工時效。
【主權(quán)項】
1.一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置，其特征在于，該裝置由脈沖電源、管式預熱爐、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、負輸出端分別通過兩個電極與在均熱爐內(nèi)運動著的硬線盤條相連接;所述的管式預熱爐、管式均熱爐沿盤條開卷方向依次布置，保證盤條在其內(nèi)運動時不會受到障礙;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動系統(tǒng)，硬線盤卷置于開卷裝置內(nèi)，將其一端穿過引入輥、管式預熱爐、電極一、管式均熱爐、電極二、引入輥后，進入收卷裝置，收卷裝置可帶動盤條向收卷方向運動;所述電極共有2個，其中電極一設(shè)置于管式預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所述的一種應用脈沖電流實現(xiàn)硬線盤條時效裝置，其特征在于，所述的脈沖電源，其正、負輸出端分別連接兩個電極，通過這兩個電極使脈沖電流輸入到在均熱爐內(nèi)運動著的硬線盤條；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】C21D9/56GK205710851SQ201620429177
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】張永軍, 韓靜濤
【申請人】北京科技大學