一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置的制造方法
【专利摘要】一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置，属于线材生产及其制品制备技术领域。该装置主要由脉冲电源、管式预热炉、管式均热炉、开卷装置、夹送辊、引入辊、收卷装置以及电极组成。借助外场技术——脉冲电流的促进原子扩散以及位错运动，通过控制控制盘条内的脉冲电流密度(50～300A/mm2)、电流频率(20～80Hz)，以及结合管式均热炉的均热作用，改善材料在轧制、冷却过程中产生的组织缺陷，提高力学性能，从而实现硬线盘条的时效。本实用新型具有时效处理时间短，效果明显，并可缩短因自然时效而需要的库存时间，缓解企业流动资金压力。
【专利说明】
一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置
技术领域
[0001]本实用新型属于线材生产及其制品制备技术领域，主要是涉及一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置及其处理方法。
【背景技术】
[0002]高强度预应力钢绞线用钢SWRH82B、77B等硬线盘条存在时效现象，即其断面收缩率在热乳后较低，需要放置一段时间后，待断面收缩率提高后才能进行后续加工，如拉拔。否则，将由于断面收缩率低而频繁出现断丝现象而导致生产效率低、材料利用率不高。
[0003]工厂生广盘条的时效，一般是在仓库进行，其时效时间也就是库存时间，米取的时效时间不低于15天，有的甚至超过了40天。这不但消耗了生产的时间和空间，还积压了企业的流动资金。而且时效时间也会增加盘条的锈蚀，对于金属制品企业来说，有时还会对生产安排带来困难。因此，在满足性能要求的前提下，尽量缩短时效时间具有较大的实际意义。
[0004]目前，国外的一些学者主要通过控冷模式，来获得性能优良的盘条，以期缩短时效时间 ο如M.Kazeminezhad，A.KarimiTaheri在Materials and Design(2003，24:415-421)上发表的论文“The effect of controlled cooling after hot rolling on themechanicalproperties of a commercial high carbon steel wire rod，，中通过实验证明连续冷却和恒温转变的适当组合比单纯的连续冷却得到的盘条塑性更好。另外，刘玉新，刘新华，孙祥元，刘秀丽，芦斌在首钢科技(2005，( 5): 8?9，17)上发表的论文“控乳控冷工艺对82B盘条时效性能的影响”通过实验得到结论，降低终乳温度，增加冷却速度和适当的升高吐丝温度，可以改善盘条的力学性能，缩短时效时间。
[0005]这些改善高碳钢盘条力学性能和缩短时效时间的措施，有的已经得到了应用，并且取得了成功。但是，冶金企业或金属制品企业还是要对硬线盘条给予一段时间来进行时效处理。至于对本实用新型提出的对热乳后的硬线盘条，利用脉冲电流并结合温度场作用来快速实现时效的方法，还未见有公开报道。
[0006]在不影响力学性能指标的情况下，实现快速时效，将会使生产、销售大有改观，从而也会为冶金企业、金属制品企业带来新的、可观的经济效益。
【发明内容】
[0007]硬线盘条热乳后在放置一段时间内，其强度基本不变或有少量提高，塑性(延伸率和断面收缩率)显著提高的现象，称为硬线盘条的时效。通常硬线盘条需要的时效时间比较长。为了缩短时效时间，减少库存时间，本实用新型提出一种应用脉冲电流快速实现硬线盘条时效的专用装置及其处理方法。
[0008]本实用新型通过以下技术措施实现:
[0009]—种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置，其特征在于，该装置主要由脉冲电源、加管式预热炉、管式均热炉、开卷装置、夹送辊、引入辊、收卷装置，以及电极组成。所述脉冲电源的正、负输出端分别通过两个电极与在均热炉内运动着的硬线盘条相连接;所述的管式预热炉、管式均热炉沿盘条开卷方向依次布置，保证盘条在其内运动时不会受到障碍;所述的开卷装置、夹送辊、引入辊、收卷装置组成了硬线盘条的支承运动系统，硬线盘卷置于开卷装置内，将其一端穿过引入辊、管式预热炉、电极一、管式均热炉、电极二、引入辊后，进入收卷装置，该装置可带动盘条向收卷方向运动。所述电极共有2个，电极一设置于管式预热炉和管式均热炉之间，电极二设置于管式均热炉出口处。脉冲电源的正、负输出端通过电极使脉冲电流输入到在均热炉内运动着的硬线盘条，在处理期间，脉冲电源可以控制盘条内的脉冲电流密度范围为50?300A/mm2、电流频率范围为20?80Hz。
[0010]一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效的处理方法，应用如上所述的脉冲电流下实现硬线盘条时效装置，其特征在于，具体实施步骤如下:将热乳后的硬线盘卷置于开卷装置上，然后将盘条穿过夹送辊、管式预热加热炉、电极一、管式均热加热炉、电极二、引入辊、进入收卷装置。之后，打开预热炉电源，对进入预热炉的盘条进行预热，待达到预热温度时(200?350°C)，开启收卷装置的电源，盘条向收卷方向运动，开始收卷；同时开启均热炉电源和脉冲电源，对进入均热炉的盘条进行均热和电脉冲处理，确保盘条温度(200?350°C)和其在均热炉内的运行时间300?600s(通过控制收卷速度来实现)。
[0011 ]本实用新型所述的硬线盘条是指其碳含量在0.6%以上，且其断面收缩率存在时效现象的直径在16_以下的硬线盘条。
[0012]本实用新型的原理是，借助外场技术一一脉冲电流的促进原子扩散以及位错运动，结合管式均热炉的均热作用(一般在200?350 °C)，改善材料在乳制、冷却过程中产生的组织缺陷，提高力学性能，从而快速实现硬线盘条的时效。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]通过实验研究和理论分析表明，具有一定温度的硬线盘条在输送过程中，在一定电流密度、一定频率、一定时间的脉冲电流作用下，可快速实现硬线盘条的时效，该方法将减少硬线盘条的库存时间，为冶金企业和金属制品企业合理安排生产提供了便利条件。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型提出的一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置。
[0016]1-开卷装置;2-夹送棍;3-管式预热炉;4-电极一;5-脉冲电源;6-管式均热炉；7-电极二; 8-引入辊;9-收卷装置;10-硬线盘条。
【具体实施方式】
[0017]现将本实用新型的实施例具体叙述于后。
[0018]以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本实用新型，而不是以任何方式来限制本实用新型。
[0019]如图1所示，一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置，该装置主要由脉冲电源5、管式预热炉3、管式均热炉6、开卷装置1、夹送辊2、引入辊8、收卷装置9，以及设置于预热炉和均热炉之间的电极一4、设置于均热炉出口处的电极二7组成。所述的脉冲电源5的正、负输出端分别连接两个电极4、7，通过这两个电极使脉冲电流输入到在均热炉内运动着的硬线盘条10。在处理期间，脉冲电源5可以控制硬线盘条10内的脉冲电流密度范围为50?300A/mm2、电流频率范围为20?80Hz。
[0020]利用本实用新型提出的装置实现硬线盘条时效的过程是:将热乳后的硬线盘卷置于开卷装置I上，然后将盘条10穿过夹送辊2、管式预热炉3、电极4 一、管式均热炉6、电极二
7、引入辊8、进入收卷装置9。之后，打开预热炉3电源，对进入预热炉3的硬线盘条10进行预热，待达到预热温度时(200?350°C)，开启收卷装置9的电源，硬线盘条10向收卷方向运动，开始收卷；同时开启均热炉6电源和脉冲电源5，对进入均热炉6的硬线盘条10进行均热和电脉冲处理，确保硬线盘条10的温度(200?350°C)和其在均热炉6内的运行时间300?600s(通过控制收卷速度来实现)，以及脉冲电流密度(50?300A/mm2)和脉冲电流频率(20?80Hz)o
[0021]实施例1
[0022]本实施例的硬线盘条为SWRH82B，其规格为Φ8πιπι，化学成分(质量分数/%)为0.82C，0.26Si，0.76Mn，0.0010S，0.0009P，0.30Ni，0.30Cr，其余为 Fe。将热乳后的盘卷置于开卷装置上，然后盘条穿过夹送辊、管式预热炉、电极、管式均热炉、电极、引入辊、进入收卷装置。之后，打开预热炉电源，对进入预热炉的盘条进行预热，待达到预热温度260°C时，开启收卷装置的电源，盘条向收卷方向运动，开始收卷；同时开启均热炉电源和脉冲电源，对进入均热炉的盘条进行均热和电脉冲处理，确保盘条的温度260°C和其在均热炉内的运行时间420s(通过控制收卷速度来实现)，以及脉冲电流密度150A/mm2和脉冲电流频率60Hz。待收卷后，在剪掉一定长度的盘条后，对处理后盘条进行取样，进行力学性能测试，以评价时效效果。
[0023]为进行对比，对未进行时效处理的SWRH82B盘条进行取样，进行相同条件下的力学性能测试。
[0024]SWRH82B盘条拉伸实验结果显示，按照本实用新型提出的方法进行时效处理的盘条，其抗拉强度为1279.6MPa，断面收缩率为42.3% (其指标相当于15天时效的结果已满足后续拉拔工艺要求，即达到时效目的)；而未进行时效处理的盘条，其抗拉强度为1266.9MPa，断面收缩率为32.1 %。由此可见，强度指标增辐不大，但塑性指标一一断面收缩率增加明显，这表明利用施加的脉冲电流和温度场，盘条实现了快速时效。
[0025]实施例2
[0026]本实施例的硬线盘条为SWRH77B，其规格为Φ12mm，化学成分(质量分数/ % )为0.78C，0.22Si，0.70Mn，0.0009S，0.0009P，0.26Ni，0.25Cr，其余为 Fe。将热乳后的盘卷置于开卷装置上，然后盘条穿过夹送辊、管式预热炉、电极、管式均热炉、电极、引入辊、进入收卷装置。之后，打开预热炉电源，对进入预热炉的盘条进行预热，待达到预热温度320°C时，开启收卷装置的电源，盘条向收卷方向运动，开始收卷；同时开启均热炉电源和脉冲电源，对进入均热炉的盘条进行均热和电脉冲处理，确保盘条的温度320°C和其在均热炉内的运行时间510s(通过控制收卷速度来实现)，以及脉冲电流密度260A/mm2和脉冲电流频率30Hz。待收卷后，在剪掉一定长度的盘条后，对处理后盘条进行取样，进行力学性能测试，以评价时效效果。
[0027]为进行对比，对未进行时效处理的SWRH77B盘条进行取样，进行相同条件下的力学性能测试。
[0028]SWRH77B盘条拉伸实验结果显示，按照本实用新型提出的方法进行时效处理的盘条，其抗拉强度为1189.2MPa，断面收缩率为31.6% (其指标相当于15天时效的结果，已满足后续拉拔工艺要求，即达到时效目的)；而在无脉冲磁场作用下的运输的盘条，其抗拉强度为1176.3MPa，断面收缩率为24.6 %。由此可见，强度指标增辐不大，但塑性指标一一断面收缩率增加明显，这表明利用施加的脉冲电流和温度场，盘条同样实现了快速时效。
[0029]由实施例可见，在选取适当的脉冲电流参数情况下，可以实现硬线盘条的快速时效而无需再进行人工时效。
【主权项】
1.一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置，其特征在于，该装置由脉冲电源、管式预热炉、管式均热炉、开卷装置、夹送辊、引入辊、收卷装置以及电极组成； 所述脉冲电源的正、负输出端分别通过两个电极与在均热炉内运动着的硬线盘条相连接;所述的管式预热炉、管式均热炉沿盘条开卷方向依次布置，保证盘条在其内运动时不会受到障碍;所述的开卷装置、夹送辊、引入辊、收卷装置组成了硬线盘条的支承运动系统，硬线盘卷置于开卷装置内，将其一端穿过引入辊、管式预热炉、电极一、管式均热炉、电极二、引入辊后，进入收卷装置，收卷装置可带动盘条向收卷方向运动;所述电极共有2个，其中电极一设置于管式预热炉和管式均热炉之间，电极二设置于管式均热炉出口处。2.根据权利要求1所述的一种应用脉冲电流实现硬线盘条时效装置，其特征在于，所述的脉冲电源，其正、负输出端分别连接两个电极，通过这两个电极使脉冲电流输入到在均热炉内运动着的硬线盘条；在处理期间，脉冲电源控制盘条内的脉冲电流密度范围为50?300A/mm2、电流频率范围为20?80Hz。
【文档编号】C21D9/56GK205710851SQ201620429177
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】张永军, 韩静涛
【申请人】北京科技大学