一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，并按以下步骤进行：⑴钢厂按重量百分比的化学成份冶炼并精轧到需要尺寸的盘条钢丝；⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机；⑶钢绞线进入测张力装置中；⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，然后再将钢绞线接入超音频炉；⑸钢绞线进入淬火冷却装置中；⑹将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，然后钢绞线接入收线机并冷却至常温；⑺最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库；本发明减少了原生产工艺中需要的多台大功率电机的电能消耗，具有节约电能的优点。
【专利说明】一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢绞线的加工方法，具体的说是一种高速淬火预应力钢绞线的加
工方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，预应力钢绞线生产工艺均为:盘条一酸洗磷化一连续拉拔一捻股一调质热处理一收线一层卷一检验包装入库。该生产工艺必须设有酸洗磷化工序，即采用盐酸或硫酸将盘条钢丝表面的氧化铁皮进行酸洗清除，然后进入磷化池磷化，以便于连续拉拔生产。这样，现有工艺所产生的大量废酸无法得到有效的治理，存在严重的环境污染；而且连续拉拔均采用多台大功率的拉丝机，也严重的浪费了有限的电能资源。现有工艺还存在每当一盘盘条生产完成后，必须停机换盘再开机，将多余的未回火钢丝剪除，无法连续性生产，造成钢材的极大浪费。因此，现有的预应力钢绞线的加工方法存在严重环境污染、浪费电能和钢材资源、生产成本较高等缺点,有待改进。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，钢绞线金相组织一致，具有预应力特性，且环保无污染，节省电能和钢材资源，成本低。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，该方法按以下步骤进行:
⑴由钢厂按以下重量百分比的化学成份:
C:0.30 ~0.5%, S1:0.5 ~1.1%，Mn:0.5 ~1.3%, N1:0.1 ~0.3%, Cr:0.1 ~
0.4%, Nb:0.02 ~0.4%, T1:0.02 ~0.1%，V:0.01 ~0.2%, Fe:余量，冶炼并精轧到需要尺寸的盘条钢丝；
⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机，将7根或7根以下单丝通过绞线机绞合成钢丝绳状的钢绞线；
⑶钢绞线进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使钢绞线的张力大小保持在37-95MPa ；
⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，在2秒内将钢绞线加热到720-900°C，然后再将钢绞线接入超音频炉，在4秒内使钢绞线加热到920-1200°C，保温30-40秒，然后钢绞线送入第一冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3.5-12°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至500-620°C，然后空冷至360-400°C，再采用水冷以8_20°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至280-300 0C ；
(5)钢绞线进入淬火冷却装置中，进行淬火处理，在5秒内将加热完的钢绞线用12MPa以上压力的水流沿钢绞线的直径方向冲击钢绞线的表面迅速冷却到100°C以下；(6)将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，在2秒内使100°C以下温度的钢绞线提高到500-600°C，保温10-20秒，然后采用水冷与空冷结合，先采用空冷以5_10°C /s的冷却速率将钢绞线冷却至390-410°C，然后水冷至250-280°C，再采用水冷以15_25°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至100-15(TC，最后空冷至室温，然后钢绞线接入收线机；
(7)最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库。
[0005]由于现有技术中，需要连续拉拔，为了便于连续拉拔就必须要有之前的酸洗磷化工序，而本申请无需连续拉拔，先冶炼并精轧到需要尺寸的盘条钢丝，再经一道次拉拔或者不经过拉拔，因此无需酸洗磷化工序，不使用盐酸或硫酸进行酸洗和磷化，具有环保的优点；本申请的化学成份及热处理工序保证了产品的质量要求及性能指标。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是: 前述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:C:0.32%, Si:0.52%, Mn:0.51%, N1:0.11%, Cr:0.12%, Nb:0.022%, T1:0.023%, V:0.013%和Fe:余量。
[0007]前述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:c:0.38%, Si:0.56%, Mn:0.55%, N1:0.15%, Cr:0.16%, Nb:0.025%, T1:0.027%,V:0.016% 和 Fe:余量。
[0008]前述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:c:0.42%, Si:0.65%, Mn:0.61%, N1:0.18%, Cr:0.23%, Nb:0.19%, T1:0.032%,V:0.11% 和 Fe:余量。
[0009]前述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:C:0.45%, Si:0.88%, Mn:1.2%, N1:0.25%, Cr:0.33%, Nb:0.38%, T1:0.09%, V:0.15%
和Fe:余量。
[0010]前述的一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，淬火冷却装置由8个淬火器组成，每个淬火器水平距离间隔200mm。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明无酸洗生产的预应力钢绞线，不使用盐酸或硫酸进行酸洗和磷化，具有环保的优点；利用化学配方技术和热处理工艺技术相给合，保证了产品的性能指标，满足了产品质量的要求的优点；直接从钢厂精轧成需要直径的盘条钢丝，减少了原生产工艺中需要的多台大功率电机的电能消耗，具有节约电能的优点。
[0012]本发明生产工艺中，将预应力钢绞线依次通过加热-冷却-淬火-回火-冷却等工序，可以大大提高钢绞线的强度、韧性及疲劳强度；经过第一冷却工艺冷却，通过温度及特殊冷却工艺的设定，一方面可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量大于28% ;另一方面，还可以使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，而且使镍铬合金完美的包覆在钢绞线的表面。
【具体实施方式】
[0013]下面对本发明做进一步的详细说明:
实施例1本实施例提供的一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，其中预热中频炉参数为750Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，超音频炉参数为250Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，回火中频炉参数为500Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，具体流程为:
(I)由钢厂按化学成份:C:0.32%, Si:0.52%, Mn:0.51%, N1:0.11%, Cr:0.12%, Nb:
0.022%，Ti:0.023%, V:0.013%和Fe:余量；冶炼好并精轧到4mm的盘条钢丝。
[0014]⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机，将7根单丝通过绞线机绞合成钢丝绳状的钢绞线。
[0015]⑶钢绞线进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使钢绞线的张力大小保持在37-95MPa。
[0016]⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，在2秒内将钢绞线加热到720°C，然后再将钢绞线接入超音频炉，在4秒内使钢绞线加热到920°C，保温30秒，形成致密的晶粒结构，得到极细的晶相组织奥氏体晶界，然后钢绞线送入第一冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3.50C /s的冷却速率将钢绞线水冷至500°C，然后空冷至360°C，再采用水冷以8°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至280°C。
[0017](5)钢绞线进入淬火冷却装置中，进行淬火处理，在5秒内将加热完的钢绞线用12MPa以上压力的水流沿钢绞线的直径方向冲击钢绞线的表面迅速冷却到80°C，得到极细的马氏体组织。
[0018](6)将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，在2秒内使100°C以下温度的钢绞线提高到500°C，保温10秒，然后采用水冷与空冷结合，先采用空冷以5°C /s的冷却速率将钢绞线冷却至390°C，然后水冷至250°C，再采用水冷以15°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至IOO0C，最后空冷至室温，然后钢绞线接入收线机。
[0019](7)最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库。
[0020]实施例2
本实施例提供的一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，其中预热中频炉参数为750Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，超音频炉参数为250Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，回火中频炉参数为500Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，具体流程为:
(1)由钢厂按化学成份:C:0.38%, Si:0.56%, Mn:0.55%, N1:0.15%, Cr:0.16%, Nb:
0.025%，Ti:0.027%, V:0.016%和Fe:余量；冶炼好并精轧到5mm的盘条钢丝。
[0021]⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机，将6根单丝通过绞线机绞合成钢丝绳状的钢绞线。
[0022]⑶钢绞线进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使钢绞线的张力大小保持在37-95MPa。
[0023]⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，在2秒内将钢绞线加热到900°C，然后再将钢绞线接入超音频炉，在4秒内使钢绞线加热到1200°C，保温40秒，形成致密的晶粒结构，得到极细的晶相组织奥氏体晶界，然后钢绞线送入第一冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至620°C，然后空冷至400°C，再采用水冷以20°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至300°C。
[0024](5)钢绞线进入淬火冷却装置中，进行淬火处理，在5秒内将加热完的钢绞线用12MPa以上压力的水流沿钢绞线的直径方向冲击钢绞线的表面迅速冷却到90°C，得到极细的马氏体组织。
[0025](6)将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，在2秒内使100°C以下温度的钢绞线提高到600°C，保温20秒，然后采用水冷与空冷结合，先采用空冷以10°C /s的冷却速率将钢绞线冷却至410°C，然后水冷至280°C，再采用水冷以25°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至150°C，最后空冷至室温，然后钢绞线接入收线机。
[0026](7)最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库。
[0027]实施例3
本实施例提供的一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，其中预热中频炉参数为750Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，超音频炉参数为250Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，回火中频炉参数为500Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，具体流程为:
(I)由钢厂按化学成份:C:0.42%, Si:0.65%, Mn:0.61%, N1:0.18%, Cr:0.23%, Nb:0.19%，Ti:0.032%, V:0.11%和Fe:余量；冶炼好并精轧到5mm的盘条钢丝。
[0028]⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机，将5根单丝通过绞线机绞合成钢丝绳状的钢绞线。
[0029]⑶钢绞线进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使钢绞线的张力大小保持在37-95MPa。
[0030]⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，在2秒内将钢绞线加热到800°C，然后再将钢绞线接入超音频炉，在4秒内使钢绞线加热到1100°C，保温25秒，形成致密的晶粒结构，得到极细的晶相组织奥氏体晶界，然后钢绞线送入第一冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以10°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至550°C，然后空冷至380°C，再采用水冷以15°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至290°C。
[0031](5)钢绞线进入淬火冷却装置中，进行淬火处理，在5秒内将加热完的钢绞线用12MPa以上压力的水流沿钢绞线的直径方向冲击钢绞线的表面迅速冷却到70°C，得到极细的马氏体组织。
[0032](6)将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，在2秒内使100°C以下温度的钢绞线提高到550°C，保温15秒，然后采用水冷与空冷结合，先采用空冷以8°C /s的冷却速率将钢绞线冷却至400°C，然后水冷至260°C，再采用水冷以20°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至120°C，最后空冷至室温，然后钢绞线接入收线机。
[0033](7)最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库。
[0034]实施例4
本实施例提供的一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，其中预热中频炉参数为750Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，超音频炉参数为250Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，回火中频炉参数为500Kw/50KHz且整流输入电压380V，整流输入电流1000A，具体流程为:
(1)由钢厂按化学成份:C:0.45%, Si:0.88%, Mn:1.2%, N1:0.25%, Cr:0.33%, Nb:0.38%,Ti:0.09%，V:0.15%和Fe:余量；冶炼好并精轧到5mm的盘条钢丝。
[0035]⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机，将4根单丝通过绞线机绞合成钢丝绳状的钢绞线。
[0036]⑶钢绞线进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使钢绞线的张力大小保持在37-95MPa。
[0037]⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，在2秒内将钢绞线加热到750°C，然后再将钢绞线接入超音频炉，在4秒内使钢绞线加热到1080°C，保温22秒，形成致密的晶粒结构，得到极细的晶相组织奥氏体晶界，然后钢绞线送入第一冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以6°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至580°C，然后空冷至385°C，再采用水冷以18°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至285°C。
[0038](5)钢绞线进入淬火冷却装置中，进行淬火处理，在5秒内将加热完的钢绞线用12MPa以上压力的水流沿钢绞线的直径方向冲击钢绞线的表面迅速冷却到50°C，得到极细的马氏体组织。
[0039](6)将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，在2秒内使100°C以下温度的钢绞线提高到560°C，保温18秒，然后采用水冷与空冷结合，先采用空冷以6°C /s的冷却速率将钢绞线冷却至405°C，然后 水冷至270°C，再采用水冷以22°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至IlO0C,最后空冷至室温，然后钢绞线接入收线机。
[0040](7)最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库。
[0041]这样便生产出强度为2300MPa以上的预应力钢绞线，整个过程无酸洗生产的预应力钢绞线，不使用盐酸或硫酸进行酸洗和磷化，具有环保的优点；本实施例利用化学配方技术和热处理工艺技术相给合，保证了产品的性能指标，满足了产品质量的要求的优点。
[0042]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高速淬火预应力钢绞线的加工方法，该方法所用设备包括依次水平安装的7股式绞线机、测张力装置、预热中频炉、超音频炉、淬火冷却装置、回火中频炉、收线机、层卷机组成，其特征在于:该方法按以下步骤进行: ⑴由钢厂按以下重量百分比的化学成份:
C:0.30 ~0.5%, S1:0.5 ~1.1%，Mn:0.5 ~1.3%, N1:0.1 ~0.3%, Cr:0.1 ~0.4%, Nb:0.02 ~0.4%, T1:0.02 ~0.1%，V:0.01 ~0.2%, Fe:余量，冶炼并精轧到需要尺寸的盘条钢丝； ⑵将精轧好的盘条钢丝接入7股式绞线机，将7根或7根以下单丝通过绞线机绞合成钢丝绳状的钢绞线； ⑶钢绞线进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使钢绞线的张力大小保持在37-95MPa ； ⑷然后钢绞线进入预热中频炉中，在2秒内将钢绞线加热到720-900°C，然后再将钢绞线接入超音频炉，在4秒内使钢绞线加热到920-1200°C，保温30-40秒，然后钢绞线送入第一冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3.5-12°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至500-620°C，然后空冷至360-400°C，再采用水冷以8_20°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至280-300 0C ； (5)钢绞线进入淬火冷却装置中，进行淬火处理，在5秒内将加热完的钢绞线用12MPa以上压力的水流沿钢绞线的直径方向冲击钢绞线的表面迅速冷却到100°C以下； (6)将淬火处理后的钢绞线接入回火中频炉中，在2秒内使100°C以下温度的钢绞线提高到500-600°C，保温10-20秒，然后采用水冷与空冷结合，先采用空冷以5_10°C /s的冷却速率将钢绞线冷却至390-410°C，然后水冷至250-280°C，再采用水冷以15_25°C /s的冷却速率将钢绞线水冷至100-15(TC，最后空冷至室温，然后钢绞线接入收线机； (7)最后钢绞线进入层卷机进行包装，并检验入库。
2.根据权利要求1所述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，其特征在于:所述盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:C:0.32%，S1:0.52%，Mn:0.51%，N1:0.11%，Cr:0.12%, Nb:0.022%, Ti:0.023%, V:0.013% 和 Fe:余量。
3.根据权利要求1所述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，其特征在于:所述盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:c:0.38%，Si:0.56%，Mn:0.55%，N1:0.15%，Cr:0.16%, Nb:0.025%, T1:0.027%, V:0.016% 和 Fe:余量。
4.根据权利要求1所述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，其特征在于:所述盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:C:0.42%，Si:0.65%，Mn:0.61%，N1:0.18%，Cr:0.23%, Nb:0.19%, T1:0.032%, V:0.11% 和 Fe:余量。
5.根据权利要求1所述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，其特征在于:所述盘条钢丝按重量百分比由以下化学成份组成:c:0.45%，Si:0.88%，Mn:1.2%，N1:0.25%，Cr:0.33%, Nb:0.38%, Ti:0.09%, V:0.15% 和 Fe:余量。
6.根据权利要求1所述的高速淬火预应力钢绞线的加工方法，其特征在于:所述淬火冷却装置由8个淬火器组成，每个淬火器水平距离间隔为200mm。
【文档编号】C22C38/50GK103643155SQ201310584572
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】吴海洋, 姚圣法 申请人:江苏天舜金属材料集团有限公司