[实用新型]用铋进行索氏体化的钢丝

说明书

技术领域

根据一个方面，本实用新型涉及冷拔碳素钢丝。

根据第二方面，本实用新型涉及受控冷却高碳钢丝的方法。

根据第三方面，本实用新型涉及用于高碳钢丝的连续受控冷却的设备。

背景技术

高碳冷拔钢丝在本领域是公知的。冷拔被用来获得最终的直径和提高钢丝的抗拉强度。然而，拉拔的程度受到限制。拉拔的程度越高，则钢丝越脆弱，并且更难以进一步减小钢丝直径而不导致过多的钢丝断裂。市场有售的线材直径通常是5.50mm或6.50mm。从线材直接拉拔至非常细的直径是不可能的。

上面提及的有限拉拔程度是为什么让各拉拔步骤与一个或多个中间热处理交替进行的原因。这些热处理“重组”钢丝的内部金属结构，以便可以发生进一步变形而不增加钢丝断裂的频率。该热处理主要是索氏体化处理，即：加热至高于奥氏体化温度，接着将钢丝冷却至500℃至680℃之间，从而允许从奥氏体转变为珠光体。

现有技术已经提供了用于实现该冷却阶段和从奥氏体到珠光体的转变的几种方式。

冷却阶段或转变阶段可以在铅浴槽或铅合金浴槽中进行，诸如在GB-B-1011972(申请日1961年11月14日)中公开的那样。从冶金学的角度来看，这是获得恰当的用于使得能够对钢丝进一步拉拔的金属结构的最佳方法。其原因与熔化的铅和钢丝之间的良好热传递有关，从奥氏体到珠光体的转变几乎是等温的。这给出因此转变的钢丝的晶粒的小尺寸、非常均匀的金相结构和索氏体化的钢丝的中间抗拉强度上的低差异。然而，铅浴槽可能引起相当多的环境问题。越来越多地，铅因其对环境的负面影响而被法律所禁止。另外，铅可能随着钢丝被带出，从而引起钢丝的下游处理步骤中的质量问题。因此，多年以来对在钢丝处理中避免铅和具有替换性的转变或冷却方法的需求日益增长。

EP-A-0181653(优先权日1984年10月19日)和EP-B1-0410501公开了将流化床用于奥氏体到珠光体的转变。可以是空气和燃烧气体的组合的气体使颗粒床流体化。这些颗粒负责钢丝的冷却。流化床技术可以使索氏体化的钢丝具有恰当的金属结构，该结构具有细的晶粒尺寸和相对均匀的金相结构。另外，流化床避免了铅的使用。然而，流化床需要高设备投资成本和高操作或维护成本。

奥氏体到珠光体的转变还可以在水浴槽中完成，诸如在EP-A-0216 434(优先权日1985年9月27日)中公开的那样。与流化床技术相比，水浴索氏体化具有低投资成本和低运行成本的优点。然而，水浴索氏体化可能给小于2.8mm的线径带来问题。其原因是钢丝的热容量正比于其体积，钢丝的体积正比于d²，其中d是钢丝的直径：

热容量＝C₁×d²

钢丝的表面正比于其直径d：

表面＝C₂×d

因此，与表面成正比并且与热容量成反比的冷却速度与直径d成反比：

冷却速度＝(C₂×d)/(C₁×d²)＝C₃/d

结果是细钢丝冷却过快，这增大了形成贝氏体或马氏体的危险。

EP-0 524 689(优先权日1991年7月22日)公开了与水浴索氏体化有关的上述问题的解决方案。冷却通过与一个或多个空气冷却周期交替出现的一个或多个水冷却周期完成。空气中的冷却速度不如水中的那么高。通过让水冷却与空气冷却交替进行，避免直径大于约1.10mm的钢丝形成贝氏体或马氏体。与水浴索氏体化一样，该水浴/空气浴/水浴索氏体化在投资成本和维护成本上比较便宜。然而，水浴/空气浴/水浴索氏体化方法也具有其内在的限制。第一限制是：对于非常细的线径，最小的水浴槽也可能引起形成贝氏体或马氏体的危险。第二限制是：水浴/空气浴/水浴索氏体化产生过于柔软的金属结构，即其晶粒尺寸要比通过铅浴索氏体化或流化床索氏体化可获得的晶粒尺寸大。这种柔软结构的特点是抗拉强度减小。另外，金相结构不是非常均匀，索氏体化的钢丝的中间抗拉强度上的差异可能比较高。

省略所有的水浴槽而只使用空气浴索氏体化是一种选择，其优点是形成贝氏体或马氏体的危险不存在或非常有限。然而，空气浴索氏体化导致比水浴索氏体化或者水浴/空气浴/水浴索氏体化更柔软和更不均匀的金属结构。

上述现有技术表明需要一种对环境有利的钢丝连续和受控冷却方法，其使中间钢丝具有索氏体化钢丝的高的中间水平抗拉强度、小晶粒尺寸和均匀的金相结构。

实用新型内容

本实用新型的总体目标是避免现有技术的缺陷。