专利名称：钢丝电加热热处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢丝、钢带、有色金属丝及有色金属带的热处理装置，尤其涉及钢 丝电加热、钢带、有色金属丝及有色金属带的电加热热处理装置。
背景技术：
钢丝根据生产和使用的需要，需要进行多种热处理，如淬火，正火，等温淬火等等， 其中，电加热热处理为钢丝加热热处理中的一个重要方法。钢丝的电加热热处理是由钢丝的电阻与通过钢丝本身的电流而发出的热量加热， 目前普遍使用的钢丝的电加热热处理方法主要是设置两个熔铅槽，电源电流输入给铅液并 传递给钢丝，以使钢丝加热奥氏体化。上述方法通过液体金属铅实现了钢丝的电加热，钢丝 加热速度快、产量高。然而，上述钢丝的电加热热处理方法以熔融铅液作为导电介质，而铅液会造成严 重的环境污染，对操作人员身体造成了极大危害。另外，铅的价格相当昂贵，而钢丝电加热 过程中需要使用大量的导电铅液，进而提高了钢丝的生产成本。另外，目前加热奥氏体化的钢丝的等温冷却方式主要是水冷，如美国专利 (US6228188B1)，其中公开了将钢丝于加热炉中加热至1000°C左右，之后，钢丝进入冷却槽 进行冷却，冷却槽中的冷却介质为高温的水。此种冷却方式冷却速度慢，冷却效果不佳。基于上述现有技术的缺陷，业界迫切需要一种钢丝的电加热和合理的淬火冷却热 处理装置，可以避免铅液的使用，以保护环境、降低生产成本。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种钢丝电加热热处理装置，可以避免 现有技术中使用铅液作为导电介质的缺陷。为实现上述目的，本实用新型提出一种电加热热处理装置，用于钢丝的电加热热 处理，包括一盛放一第一电解液的第一电解液槽、一盛放一第二电解液的第二电解液槽以 及一电源，并且，所述第一电解液、所述电源、所述第二电解液以及所述钢丝依序形成一电 流回路。其中，所述第一电解液槽中具有第一导电板，所述第二电解液槽中具有第二导电 板，并且，所述电流回路为所述电源、所述第一导电板、所述第一电解液、所述钢丝、所述第 二电解液以及所述第二导电板依序形成。其中，还具有一装有淬火液的冷却槽，并且所述冷却槽置于所述第二电解液槽后， 并位于所述钢丝的输送路径中。其中，所述第一电解液槽中装有第一转向辊P1，所述第二电解液槽中装有第二转 向辊P2，所述冷却槽中装有水平设置的第三转向辊P3及第四转向辊P4，所述第二转向辊P2 的位置上下可调。其中，所述第一电解液槽中装有第一转向辊P1，所述第二电解液槽中装有第二转向辊P2，所述冷却槽中装有水平设置的第三转向辊P3及第四转向辊P4，所述第三转向辊P3 及第四转向辊P4的位置左右可调。其中，所述第一电解液槽上方具有第五转向辊P5及第六转向辊P6,所述第二电解 液槽上方具有第七转向辊P7及第八转向辊P8,所述冷却槽上方具有第九转向辊P9,所述第 五转向辊P5、所述第一转向辊P1、第六转向辊P6、第七转向辊P7、第二转向辊P2、第八转向辊 P8、第三转向辊P3、第四转向辊P4及第九转向辊P9构成所述钢丝的输送路径。其中，还包括一循环槽，所述循环槽与所述第二电解液槽之间设置有第二电解液 的循环管道。其中，所述循环槽中设置有一热交换器。其中，还具有一第一红外测温仪、一第二红外测温仪以及一第三红外测温仪，所述 第一红外测温仪置于所述第二电解液槽上方且靠近所述钢丝进入第二电解液槽的位置；所 述第二红外测温仪置于所述第二电解液槽的上方且靠近所述钢丝W离开所述第二电解液 槽的位置；所述第三红外测温仪置于所述冷却槽上方且靠近所述钢丝W离开所述冷却槽的 位置。本实用新型钢丝电加热热处理装置通过电解液作为钢丝电加热热处理导电介质， 对钢丝进行加热，将钢丝W快速加热到奥氏体化(900°C )，其中，避免了铅液的使用，因此， 不会对环境造成污染。并且，作为导电液的酸、碱、盐水溶液价格便宜，降低了钢丝的生产成 本。另外，导电解液与钢丝表面接触面积大，接触密切，无火花现象，保护了钢丝表面。
图1为本实用新型的钢丝电加热热处理装置的示意图； 图2为本实用新型的第二转向辊P2的简单结构示意图； 图3为本实用新型的钢丝加热冷却过程的时间与温度曲线图< 其中，附图标记
2:第二电解液槽 4 供电电源 6 第二导电板 11 第二红外测温仪 13 泵
15 热交换器 17、18支架
1 第一电解液槽 3 冷却槽 5:第一导电板 10 第一红外测温仪 12 第三红外测温仪 14 循环槽 16 阀门Ql 第一电解液Q2 第二电解液[0030]Q3 缓冷淬火液P1 第一转向辊[0031]P2:第二转向辊P3:第三转向辊[0032]P4:第四转向辊P5:第五转向辊[0033]P6:第六转向辊P7:第七转向辊[0034]P8:第八转向辊P9:第九转向辊具体实施方式
本实用新型的电加热热处理装置采用电解液作为导体，连接钢丝与电源形成回 路，对钢丝进行加热使其奥氏体化，该装置适用于各种粗细钢丝的电加热热处理，并且适用 于现有技术较难处理的直径在6mm以下的钢丝的电加热热处理。图1为本实用新型的钢丝电加热热处理装置的示意图，如图1所示，本实用新型的 钢丝电加热热处理装置，包括一第一电解液槽1、一第二电解液槽2以及一电源4，所述第一 电解液槽1中具有第一电解液Q1，所述第二电解液槽2中具有第二电解液Q2，所述钢丝W 于电加热处理中，浸入第一电解液槽1中，输送并浸入第二电解液槽2中，使得所述第一电 解液Q1、所述电源4、所述第二电解液Q2以及所述钢丝W依序构成一电流回路，对所述钢丝 W进行电加热并使得所述钢丝奥氏体化，温度为900°C左右。所述第一电解液槽1中具有一 第一导电板5，所述第二电解液槽2中具有一第二导电板6，第一导电板5及第二导电板6 分别和电源4相联，电源4的电压为Utl，并且，所述所述电流回路为所述电源、所述第一导电 板、所述第一电解液、所述钢丝、所述第二电解液以及所述第二导电板依序形成。其中，通过此回路，钢丝W中具有电流I，所述电源4的电压为Utl可调，通过调节电 源电压Utl，可以调节钢丝W中的电流，进而调节钢丝W的加热温度。并且，如图1所示，所述钢丝电加热热处理装置还包括一冷却槽3，置于所述第二 电解液槽后，并且，所述冷却槽3中装有缓冷淬火液Q3，所述缓冷淬火液Q3为聚合物淬火冷却 介质，如聚乙烯醇等。所述钢丝W由所述第二电解液槽2输出后输送至所述冷却槽3，并通过 所述缓冷淬火液Q3对所述钢丝W进行缓慢淬火冷却，使其成为索氏体或贝氏体或马氏体。其中，所述第一电解液Q1、第二电解液Q2可为酸、碱或盐的水溶液，具有导电功 能，并对待加热钢丝没有腐蚀性。例如硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾、小苏打、磷酸、硅酸钠、氯 化锌、氢氧化钠等酸、碱或盐的离子化合物及其组合，如ZnCl+NaOH。另外，所述第二电解液 Q2同时为淬火液，钢丝W将加热奥氏体化后进入第二电解液槽2中，通过第二电解液Q2快 速淬火冷却，成为过冷奥氏体。其中，所述第一电解液槽1中具有第一转向辊P1，所述第二电解液槽2中装有第二 转向辊P2，所述冷却槽3中装有水平设置的第三转向辊P3及第四转向辊P4，另外，所述第一 电解液槽1上方具有第五转向辊P5及第六转向辊P6,所述第二电解液槽2上方具有第七转 向辊P7及第八转向辊P8,所述冷却槽3上方具有第九转向辊P9,上述第五转向辊P5、第六转 向辊P6、第七转向辊P7、第八转向辊P8及第九转向辊P9的位置不以此为限制，可根据实际需 要做适当调节。所述第一转向辊P1、第二转向辊P2、第三转向辊P3、第四转向辊P4结合所述 第五转向辊P5、第六转向辊P6、第七转向辊P7、第八转向辊P8及第九转向辊P9用于所述钢丝 W的输送。其中，所述第二电解液槽2中设置有支架17，所述冷却槽3中设置有支架18，所 述第二转向辊P2装置在所述支架17上，可以通过滑轨在支架17中作上下移动(如图2所 示)，即，所述第二转向辊P2的位置上下可调。所述第三转向辊P3和第四转向辊P4装置在 所述支架18上，并且同样所述第三转向辊P3和第四转向辊P4可以在支架18中作左右移 动，即，所述第三转向辊P3及第四转向辊P4的位置左右可调。另外，所述电加热热处理装置还包括一循环槽14，用于所述第二电解液Q2的循 环，所述循环槽14与所述第二电解液槽Q2之间设置有第二电解液Q2的循环管道，所述第
5二电解液Q2通过管道和阀门16流入循环槽14，循环槽14中具有热交换器15，通过所述热 交换器15与所述循环槽14中的第二电解液Q2进行热交换以将第二电解液Q2冷却，并通 过泵13将第二电解液Q2注入第二电解液槽2中循环使用，使得所述第二电解液Q2在所述 第二电解液槽2及所述循环槽14之间循环，以保持第二电解液Q2的温度恒定。并且，所述钢丝电加热热处理装置还具有一第一红外测温仪10、一第二红外测温 仪11以及一第三红外测温仪12，所述第一红外测温仪10置于所述第二电解液槽2上方且 靠近所述钢丝W进入第二电解液槽2的位置，用于测定所述钢丝W进入所述第二电解液槽 2前的加热温度，也即钢丝W进入第二电解液Q2(淬火液Q2)前的加热温度；所述第二红外 测温仪置于所述第二电解液槽的上方且靠近所述钢丝离开所述第二电解液槽的位置，用于 测定所述钢丝离开所述第二电解液槽后的快速淬火冷却后的温度；所述第三红外测温仪置 于所述冷却槽上方且靠近所述钢丝离开所述冷却槽的位置，用于测定所述钢丝离开所述冷 却槽后的缓慢淬火冷却后的温度。另外，采用本实用新型的上述装置，可以实现钢丝的电加热热处理，该电加热处理 过程包括以下步骤步骤1 钢丝W浸入第一电解液槽1中，并向第二电解液槽2输送并浸入槽2中， 在此过程中，所述钢丝W与所述第一电解液Q1、所述电源4及所述第二电解液Q2依序构成 电流回路，所述钢丝W通过所述电加热奥氏体化；步骤2 加热后的钢丝W于所述第二电解液槽2中被所述第二电解液Q2快速淬火 冷却。步骤3:所述钢丝W由所述第二电解液槽2输出进入冷却槽3，并于所述冷却槽3中 通过缓冷淬火液进行缓慢淬火冷却，以使所述钢丝W等温分解为索氏体、贝氏体或马氏体。具体而言，经第一电解液槽1上方的钢丝W沿图1中箭头方向移动，经第一电解液 槽1上方的第一转向辊P5后进入第一电解液槽1中的第一电解液Ql中，经第一转向辊P1 后伸出液面0’ -1’，由第六转向辊P6和第七转向辊P7输送进入第二电解液槽2中的第二 电解液Q2中，经第二电解液槽中的第二转向辊P2后，引向第二电解液槽2上方的第八转向 辊P8,进入冷却槽3的缓冷淬火液Q3中，再经第三转向辊P3和第四转向辊P4后，伸出液面 4’ _5’，引向冷却槽3上方的第九转向辊P9,到收卷机，完成整个热处理过程。其中，所述第一电解液与第二电解液选自硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾、小苏打、磷 酸、硅酸钠、氯化锌、氢氧化钠等酸、碱或盐离子化合物及其组合。其中，于步骤1中，当钢丝W进入第一电解液槽1和第二电解液槽2后，与电源4 形成了电流回路，所述电流回路为所述电源、所述第一导电板、所述第一电解液、所述钢丝、 所述第二电解液以及所述第二导电板依序形成。于该回路中，通过钢丝W导电段L1的电流为I，电流I与钢丝电阻R产生的加热功 率为P，功率P将钢丝加热奥氏体化(900°C左右)，P = I2R = U2/R ^ U0VR, R = pL/S，其 中R为钢丝W的电阻；P为钢丝W的电阻系数；L1为钢丝从第一电解液Ql的液面0’ -1’到第二电解液Q2的液面2’ _3’的长度， 即为钢丝W的加热段长度，L1 = 1，P6P72，；[0055]S-钢丝W的截面积；U为第一电解液Ql的液面0’ -1’到第二电解液Q2的液面2’ _3’之间的电压，U0 为电源电压，U U。；另外，钢丝W的加热时间、=L1A, ν-钢丝的线速度；并且，通过调节电源电压Utl就能调控加热功率，调整流过所述钢丝的电流，进而调 控了所述钢丝的加热温度，使其加热奥氏体化。之后，于步骤2中，加热奥氏体化的钢丝W进入第二电解液槽2中的电解液Q2 (淬 火介质)被快速冷却，成为过冷奥氏体，钢丝W在Q2的冷却长度L2 = 2’ P23’，冷却时间t2 =L2/v。并且，于步骤2与步骤3之间还包括步骤4 钢丝W于离开所述第二电解液槽2至 进入所述冷却槽3之间通过空气冷却，即，钢丝W穿出第二冷却液Q2的液面2’-3’后，到进 入冷却槽的缓冷淬火液Q3的液面4’ -5’之前进行空冷，空冷段L3 = 3’ P84’，空冷使钢丝W 的心部和表面温差减小，钢丝表面和内部温度均勻，趋于一致，空冷时间t3 = L3/v。之后，于步骤3中，空冷后的钢丝W进入冷却槽3的缓冷淬火液Q3进行过冷奥氏 体的分解，根据过冷度不同，可以分解为索氏体、贝氏体或马氏体组织。并且，钢丝W在缓冷 淬火液Q3中的冷却时间，t4 = L4/v, L4 = 4’ P3P45’。图3为本实用新型的钢丝加热冷却过程的时间与温度曲线图，如图3所示，其中[0063]加热时间、=L1A ；[0064]冷却时间t2=L2/V ；[0065]空冷时间t3=Vv ；[0066]缓冷时间t4=L4/v ；[0067]总时间t =[0068]于、时间(对应a+b线)，钢丝W电加热奥氏体化，温度达到900°C。于、时间
(对应c线)，钢丝W快速淬火冷却，温度至500 600°C之间，于t3时间(对应d线)，钢 丝W得到空冷。于、时间(对应e线)，钢丝W在缓冷淬火液下缓慢冷却，分解为索氏体、 贝氏体或马氏体，之后继续空冷。其中，本实用新型中通过第一红外测温仪10、第二红外测温仪11及第三红外测温 仪12分别测定所述钢丝W进入所述第二电解液槽2前的加热温度、所述钢丝W离开所述第 二电解液槽2后的快速淬火冷却后的温度以及所述钢丝W离开所述冷却槽3后的缓慢淬火 冷却后的温度。并且，本实用新型中电源电压Utl是可调的，进而加热温度是可调的；第二转 向辊P2的上下位置是可调的，进而L2是可调控的，钢丝W在淬火液Q2的冷却时间t2是可 调控的；由于第三转向辊P3和第四转向辊P4的左右位置是可调的，进而L4是可调的，钢丝 W在缓冷淬火液Q3中的冷却时间t4是可调控的。具体而言，本实用新型的上述调控过程为根据所述第一红外测温仪10所测定的 温度，调节电源电源U0的输出电压，进而调节加热温度；根据所述第一红外测温仪10及/或 所述第二红外测温仪11所测定的温度，调整所述第二转向辊&的上下位置以调整所述钢 丝在所述第二电解液槽2的液面下的长度，即调整快速淬火冷却段的长度L2,由于t2 = L2/ v，进而调节了所述钢丝在所述第二电解液Q2中的快速淬火冷却时间t2 ；并且，通过所述第 三红外测温仪12所测定的温度，调整所述第三转向辊&及第四转向辊P4的左右位置以调整所述钢丝W在所述冷却槽3中缓冷淬火液Q3的液面下的长度，即，调整缓慢冷却段长度 L4,由于t4 = L4/v，进而调节了所述钢丝W在所述冷却槽3中的缓慢淬火冷却时间t4。并且，本实用新型的电加热热处理方法还包括步骤6 通过与所述第二电解液槽2 连接的循环槽14以及所述循环槽14与所述第二电解液槽2之间的循环管道，使得第二电 解液Q2在所述第二电解液槽2及所述循环槽14中循环，并且，通过所述循环槽14中设置 的热交换器15与所述循环槽14中的所述第二电解液Q2进行热交换。另外，本实用新型的钢丝电加热热处理装置同样适用于钢带、有色金属丝或有色 金属带的电加热处理。即，其中的钢丝可替换为钢带、有色金属丝或有色金属带，不受限制。本实用新型钢丝电加热热处理装置通过第一电解液及第二电解液作为联络电源 和钢丝之间的导体，形成钢丝加热的回路，通过流经钢丝的电流对钢丝进行加热，将钢丝W 快速加热到奥氏体化(900°C )，随后快速冷却形成过冷奥氏体，经过心部和表面温度均勻 化，进入过冷奥氏体的分温区转变成索氏体(或贝氏体或马氏体)。并且，导电解液与钢丝 表面接触面积大，接触密切，无火花现象，保护了钢丝表面。另外，作为导电液的酸、碱、盐 水溶液价格便宜，降低了生产成本。进一步，第二电解液作为导电介质的同时也作为淬火介 质，对钢丝进行了快速淬火冷却。当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的 情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些 相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求一种电加热热处理装置，用于钢丝的电加热热处理，其特征在于，包括一盛放一第一电解液的第一电解液槽、一盛放一第二电解液的第二电解液槽以及一电源，并且，所述第一电解液、所述电源、所述第二电解液以及所述钢丝依序形成一电流回路。
2.根据权利要求1所述的电加热热处理装置，其特征在于，所述第一电解液槽中具有 第一导电板，所述第二电解液槽中具有第二导电板，并且，所述电流回路为所述电源、所述 第一导电板、所述第一电解液、所述钢丝、所述第二电解液以及所述第二导电板依序形成。
3.根据权利要求2所述的电加热热处理装置，其特征在于，还具有一装有淬火液的冷 却槽，并且所述冷却槽置于所述第二电解液槽后，并位于所述钢丝的输送路径中。
4.根据权利要求3所述的电加热热处理装置，其特征在于，所述第一电解液槽中装有 第一转向辊P1，所述第二电解液槽中装有第二转向辊P2，所述冷却槽中装有水平设置的第 三转向辊P3及第四转向辊P4，所述第二转向辊P2的位置上下可调。
5.根据权利要求3所述的电加热热处理装置，其特征在于，所述第一电解液槽中装有 第一转向辊P1，所述第二电解液槽中装有第二转向辊P2，所述冷却槽中装有水平设置的第 三转向辊P3及第四转向辊P4，所述第三转向辊P3及第四转向辊P4的位置左右可调。
6.根据权利要求5所述的电加热热处理装置，其特征在于，所述第一电解液槽上方具 有第五转向辊P5及第六转向辊P6，所述第二电解液槽上方具有第七转向辊P7及第八转向辊 P8，所述冷却槽上方具有第九转向辊P9，所述第五转向辊P5、所述第一转向辊P1、第六转向辊 P6、第七转向辊P7、第二转向辊P2、第八转向辊P8、第三转向辊P3、第四转向辊P4及第九转向 辊P9构成所述钢丝的输送路径。
7.根据权利要求3所述的电加热热处理装置，其特征在于，还包括一循环槽，所述循环 槽与所述第二电解液槽之间设置有第二电解液的循环管道。
8.根据权利要求7所述的电加热热处理装置，其特征在于，所述循环槽中设置有一热 交换器。
9.根据权利要求8所述的电加热热处理装置，其特征在于，还具有一第一红外测温仪、 一第二红外测温仪以及一第三红外测温仪，所述第一红外测温仪置于所述第二电解液槽上 方且靠近所述钢丝进入第二电解液槽的位置；所述第二红外测温仪置于所述第二电解液槽 的上方且靠近所述钢丝W离开所述第二电解液槽的位置；所述第三红外测温仪置于所述冷 却槽上方且靠近所述钢丝W离开所述冷却槽的位置。
专利摘要本实用新型提出一种钢丝电加热热处理装置，所述装置包括一第一电解液槽、一第二电解液槽以及一电源，所述第一电解液槽中具有第一电解液，所述第二电解液槽中具有第二电解液，所述钢丝于电加热处理中，浸入第一电解液槽输送至并浸入第二电解液槽，所述第一电解液、所述电源、所述第二电解液以及所述钢丝之间构成一电流回路。本实用新型通过电解液作为钢丝电加热热处理导电介质，避免了铅液的使用，不会对环境造成污染。并且，作为导电液的酸、碱、盐水溶液价格便宜，降低了钢丝的生产成本。另外，导电解液与钢丝表面接触面积大，接触密切，无火花现象，保护了钢丝表面。第二电解液同时作为淬火介质，已经加热奥氏体化的钢丝，在此槽中淬火冷却。
文档编号C21D9/52GK201660678SQ20102011526
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者冯伟年 申请人:马鞍山市华利德海川科技有限公司;冯伟年