[发明专利]一种环保型油淬火回火钢丝生产线及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种使用加热空气介质替代传统铅介质的油淬火回火钢丝生产线及其生产工艺，生产线整体结构为张力放线装置、加热炉、油淬火槽、空气回火炉和收线机五部分组成，其中空气回火炉主要由回火炉、炉内不锈钢管、加热电炉丝、热电偶等组成，制造方法主要通过回火炉温度、钢丝运行速度、线道排布、微调方法、机械性能控制方法等构成。本发明结合节能减排环保高效的宗旨，提出以中高温加热管式加热，钢丝在热空气介质中回火的设计思想，完成了油淬火回火钢丝的在线淬火回火生产调试并投放市场，经对比确认该工艺方法下可制成与传统铅介质回火工艺同样优良的油淬火回火钢丝产品。

技术领域

本发明涉及油淬火回火钢丝生产领域，具体涉及一种环保型油淬火回火钢丝生产线及其生产工艺。

背景技术

随着科学技术的进步和人类社会的发展，机械制造业特别是汽车产业、航空航天业和军工产业对于产品的可靠性和安全性要求越来越高，同时随着能源的消耗和逐渐枯竭，节能减排和环境保护的需求也在不断提高，因此如何在机械制造过程中减少或者停止使用对环境有害的物质也成为了全社会的共同诉求。

油淬火回火钢丝在生产过程中一般需要经过冷拉、油淬火和回火等过程：

1)冷拉是指将盘条通过冷拉拔达到一定尺寸，尺寸稳定和符合技术工艺要求；

2)油淬火是指将拉拔到尺寸的钢丝在连续生产线上加热达到奥氏体化条件温度以上并保温一段时间使钢丝充分完成奥氏体化，然后在大于临界冷却速度的冷速条件下快速进入油槽内(Ms以下温度)进行马氏体转变并使钢丝获得马氏体组织；

3)回火是指将上述在连续生产线上已经获得马氏体组织的钢丝出油槽后立即进入连续回火炉，在350℃～500℃条件下进行中温回火，使钢丝获得回火托氏体组织。

其中淬火和回火由于涉及金属相变热处理，所以为该生产线的核心部分。

目前对于淬火的可选工艺和生产线比较多，最主要的一类为管式加热炉，另一类为感应加热设备。

1)管式加热炉的好处是能耗小、整体易于控制、稳定性较高，但是炉膛升温降温周期较长、占地面积较大；

2)感应加热设备集成度较高、占地面积小、加热速度较快，但是能耗高、相对产量低、单套投入和运行维护成本较高。

而在传统回火工艺和生产线方面，由于冷却速度、回火温度及介质导热性等方面各有需要，铅由于是一种耐腐蚀的重金属，熔点327℃，沸点1740℃，在连续生产线上一般将铅加热后呈液态，方便钢丝浸入和通过，液态铅的金属特性又提供了较高热传导效率，可将生产线设备控制温度传递至钢丝上，同时由于液态铅具有一定流动性，相对钢丝各个方向上的温度稳定性也较高，所以目前油淬火回火钢丝生产所采用的回火介质基本为铅。

但是由于铅属于三大重金属污染物之一，是一种严重危害人体健康的重金属元素，铅会蓄积性的中毒，只有当人体中铅含量达到一定程度时，才会引发身体的不适，在长期摄入铅后，会对机体的血液系统、神经系统产生严重的损害，尤其对儿童健康和智能的危害产生难以逆转的影响。同时铅可以直接形成铅蒸汽和多种化合物，生产过程中通过土壤、空气、水等途径导致铅污染所以如何直接有效的减少和消除铅的使用是当前必须考虑的问题之一。

目前国际上采用其他物质来替代铅充当热处理介质的尝试已经纷纷展开，例如新日铁住金株式会社的DLP(Direct in-line patenting)盘条就是使用的熔盐介质替代铅介质，生产出了类似铅介质、超过传统斯太尔摩生产线的盘条钢丝。例如比利时贝卡尔特采用高分子水替代铅介质来生产钢帘线母线等，而国内相对铅在热处理中替代性研究相对落后。