本发明涉及碳钢钢丝加工技术领域，尤其是涉及一种碳钢钢丝加工工艺。
背景技术：
碳钢钢丝，是采用碳钢加工而成的钢丝，具有强度高、松弛低、重量轻以及抗拉强等特点，广泛应用于建筑以及工业领域。目前，生产碳钢钢丝的一般加工流程为：选材——除锈——磷化和皂化——拉丝。其中，除锈过程采用温度为55-65°、浓度为10-25%的稀硫酸，碳钢材料放置在稀硫酸中，除去表面的氧化层；磷化过程能够让碳钢表面形成具有保护作用的网状磷化膜；皂化过程能够对碳钢表面起到润滑的作用。
但是，上述加工工艺存在以下问题：生产过程中会产生大量的废酸，需要采用专门的设备和方法进行回收处理，从而增加企业因处理废弃物而产生的成本。
技术实现要素：
本发明意在提供一种碳钢钢丝加工工艺，用来解决现有工艺会产生大量的废酸，需要采用专门的设备和方法进行回收处理，从而增加企业因处理废弃物而产生的成本的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种碳钢钢丝加工工艺，包括以下步骤：
（1）原材料选取：选取硬度为80-88hrb的碳钢合金，其重量为195kg-205kg，直径为7-10mm；
（2）除锈：采用氢气爆炸除锈装置对碳钢合金材料进行除锈，所述氢气爆炸除锈装置包括气爆室和除锈室，气爆室采用高强度的防爆钢材料制成，气爆室的底部与除锈室的顶端固定连接，气爆室上设有进气口、气体检测仪以及点火器，气爆室内侧壁上滑动连接有滑动区，气爆室内侧壁位于滑动区下方处固定连接有若干个定位块；除锈室上设有进料通道、置物架和开口，并且设有覆盖整个开口的弹性层，弹性层的上表面设有磨料；
（3）磷化和皂化：将完成除锈的碳钢合金放入浓度为12-20g/l的磷酸盐溶液中，在75-85℃的温度下对碳钢磷化8-12分钟；磷化完成后，将碳钢放入温度为75-85℃、浓度为85kg/m³的肥皂液中皂化8-10分钟；
（4）坯料检测：对经过上述步骤处理的碳钢合金材料表面的锈斑和磷化层进行检测，将锈斑面积占碳钢合金表面积10%以上或者磷化层厚度小于15g/㎡的碳钢合金筛选出来，重新按照步骤（1）至步骤（3）进行处理；
（5）球化退火：将检测合格的碳钢材料放入球化退火装置中，将碳钢材料加热到750-800℃，并在该温度下保温2-3小时，然后在1-2小时的时间内，将球化退火装置中的温度降至300-400℃，之后，将完成退火的碳钢材料取出，进行自然冷却；
（6）成品拉拔：将完成处理的碳钢材料放入拉丝机中进行拉丝，形成碳钢钢丝；
（7）包装入库：对碳钢钢丝的尺寸、表面光滑度以及抗拉强度进行检验，将合格碳钢钢丝包装入库。
本技术方案的技术原理是：
（1）选取硬度为80-88hrb、重量为195-205kg、直径为7-10mm的碳钢合金作为碳钢钢丝加工的原材料，由于其硬度小于88hrb，所以具有较高的柔韧性，便于对其进行拉丝；
（2）采用氢气爆炸除锈装置对碳钢材料进行除锈，所述装置采用氢气发生爆炸产生的震动让装置中的磨料与碳钢表面进行摩擦，从而实现对碳钢的除锈。另外，该装置采用高强度的防爆钢材料制成，并且氢气爆炸时的含量很低，所以该装置能够承受氢气爆炸的威力。氢气爆炸后产生的物质只有水，所以不需要对其进行再次处理就能够直接排放出去，从而有效地降低了采用强酸进行除锈而产生的废酸回收费用，降低了企业的生产成本；
（3）将完成除锈的碳钢材料迅速放入浓度为12-20g/l、温度为75-85℃的磷酸盐溶液中磷化8-10分钟，从而在碳钢材料表面形成网状的磷化膜，具有避免碳钢材料再次生锈的作用；磷化完成后，再将碳钢放入温度为75-85摄氏度、浓度为85kg/m³的肥皂液中皂化8-10分钟，在这一过程中，碳钢表面的磷化膜能够起到吸附皂液的作用，使得皂化后的润滑效果更加持久；
（4）将完成皂化处理的碳钢材料放置一段时间，再对其表面残留的锈斑和形成的磷化层进行检测，若残留锈斑在三分之一以上，或者磷化层没有完全覆盖碳钢材料表面，则需要将其筛选出来，进行再次处理，通过检测能够减少次品的产生；
（5）将检测合格的碳钢材料放入球化退火装置中，将碳钢材料加热到750-800℃，并在该温度下保温2-3小时，然后降低球化退火装置中的温度，使其达到300-400℃，这一过程用时1-2小时，之后，将完成退火的碳钢材料取出，进行自然冷却；完成球化退火的碳钢，硬度降低，从而有利于下一步对碳钢进行拉丝；
（6）将完成处理的碳钢材料放入拉丝机中进行拉丝，从而形成所需要的碳钢钢丝；
（7）对碳钢钢丝的尺寸、表面光滑度以及抗拉强度进行检验，将尺寸合格、表面没有划痕以及抗拉强度高的钢丝包装入库。
步骤（2）中的气体爆炸除锈装置包括从下至上依次排列的气爆室和除锈室，气爆室上设有用于氢气进入的进气口和用于引发氢气爆炸的点火器。气爆室内部设有气体检测仪，用于检测气爆室内氢气的浓度和含量，让氢气具有较低的含量，并且使发生爆炸时的氢气浓度在4-6%之间，从而让氢气能够发生爆炸的同时，又能够避免因氢气含量过高造成的爆炸威力过大损坏加工设备。气爆室内侧壁上滑动连接有滑动区，通过氢气的爆炸，气爆室内的气压瞬间升高，从而能够推动滑动区快速向上滑动。在气爆室的内侧壁上位于滑动区下方处固定连接有若干个定位块，定位块在气爆室底部的上方，能够让滑动区在爆炸前与气爆室之间始终具有一定的空间，从而便于储存空气以及注入氢气。除锈室的底部与气爆室的顶端固定连接，并且设有开口，除锈室上设有向下凹陷的弹性层，弹性层覆盖整个开口，当滑动区快速向上移动时，能够将弹性层快速向上顶，由于弹性层上表面设有磨料，所以弹性层能够将磨料快速弹出，让磨料与碳钢不断摩擦，从而去除碳钢表面的锈斑。除锈室上还设有进料通道和置物架，用于放置碳钢材料。
本技术方案的效果是：本方案采用氢气爆炸的方式对碳钢材料进行除锈，由于在氢气的爆炸过程中只有水产生，不会对环境产生危害，所以，对采用本方案进行除锈后的废弃物可以直接排放，不用对其进行再次处理，从而有效地降低了采用强酸进行除锈而产生的废酸回收费用，降低了企业的生产成本。
以下是上述方案的优选方案：
优选方案一：基于基础方案，对步骤（5）中完成球化退火的碳钢材料再次进行除锈。由于在球化退火的过程中，碳钢有与空气接触的情况，并且球化退火的温度较高，加速了碳钢与空气之间的反应，从而让碳钢表面有新的铁锈产生，所以需要对完成球化退火的碳钢材料进行再次除锈。
优选方案二：基于优选方案一，将完成第二次除锈的碳钢材料进行再次磷化和皂化。经过再次除锈后，碳钢表面的磷化膜和附着在磷化膜表面的肥皂润滑剂被破坏，所以需要进行第二次磷化和皂化，以保证碳钢表面具有完整的磷化膜，并且附着有丰富的肥皂润滑剂，从而对碳钢的拉丝起到更好的润滑作用，避免钢丝表面被拉丝机刮伤而损坏产品的质量。
优选方案三：基于优选方案二，步骤（5）中，所述碳钢材料被加热到770℃。经过实验发现，球化退火的加热温度为770℃时，既能保证片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，作为球化核心，最终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织，从而让碳钢材料既具有较高的柔韧性，便于对碳钢进行拉丝。
附图说明
图1为本发明中气体爆炸除锈装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：气爆室1、除锈室2、进气口3、点火器4、气体检测仪5、滑动区6、定位块7、弹性层8、磨料9、进料通道10、置物架11。
本实施例为碳钢钢丝加工工艺，其具体的加工步骤为：
（1）选取硬度小于85hrb、重量为200kg、直径为9mm的碳钢合金作为碳钢钢丝加工的原材料；
（2）采用氢气爆炸除锈装置对碳钢材料进行除锈；
（3）将完成除锈的碳钢材料迅速放入浓度为12-20g/l、温度为75-85℃的磷酸盐溶液中磷化8-10分钟，从而在碳钢材料表面形成网状的磷化膜，具有避免碳钢材料再次生锈的作用；磷化完成后，再将碳钢放入温度为75-85摄氏度、浓度为85kg/m³的肥皂液中皂化8-10分钟；
（4）将完成皂化处理的碳钢材料放置一段时间，再对其表面残留的锈斑和形成的磷化层进行检测；
（5）将检测合格的碳钢材料放入球化退火装置中，将碳钢材料加热到770℃，并在该温度下保温2-3小时，然后降低球化退火装置中的温度，使其达到300-400℃，这一过程用时1-2小时，之后，将完成退火的碳钢材料取出，进行自然冷却；
（6）采用气体爆炸除锈装置对完成球化退火的碳钢进行再次除锈；
（7）对完成步骤（6）的碳钢材料进行再次磷化和皂化；
（8）将完成处理的碳钢材料放入拉丝机中进行拉丝，从而形成所需要的碳钢钢丝；
（9）对碳钢钢丝的尺寸、表面光滑度以及抗拉强度进行检验，将尺寸合格、表面没有划痕以及抗拉强度高的钢丝包装入库。
步骤（2）所述的氢气爆炸除锈装置实施例如图1所示，气爆室1采用sfb700高强度防爆钢制成，气爆室1的底部与除锈室2的顶端固定连接，气爆室1上设有进气口3、气体检测仪5和点火器4。气爆室1内侧壁上滑动连接有滑动区6，并且在气爆室1内侧壁位于滑动区6下放出固定连接有4个定位块7。在除锈室2上设有进料通道10、置物架11和开口，开口处覆盖有弹性层8，弹性层8上表面设置有磨料9。
使用时，将碳钢材料从进料通道10送入除锈室2中，并放置在置物架11上，通过进气口3往气爆室1内充入氢气，并通过气体检测仪5的检测，使气爆室1中的氢气浓度在4-6%之间；使用点火器4将氢气引爆，在氢气爆炸的瞬间，气爆室1内的气压迅速增大，让定位块7上方的滑动区6沿气爆室1内侧壁迅速向上滑动，当滑动区6顶部与弹性层8底部相抵时，滑动区6给弹性层8一个向上的冲力，从而将弹性层8上表面的磨料9快速弹出，磨料9与碳钢不断摩擦，从而去除碳钢表面的锈斑。
本方案采用氢气爆炸的方式对碳钢材料进行除锈，由于在氢气的爆炸过程中只有水产生，不会对环境产生危害，所以，对采用本方案进行除锈后的废弃物可以直接排放，不用对其进行再次处理，从而有效地降低了采用强酸进行除锈而产生的废酸回收费用，降低了企业的生产成本。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。