专利名称：在锡中淬火钢线材，以及由此获得的钢线材的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及等温淬火(patenting)钢线材的方法。更具体而言，按照第一方面，本发明涉及以无铅工艺淬火或退火钢线材的方法，即本发明涉及碳钢纤丝的受控冷却。按照第二方面，本发明涉及由该方法获得的碳钢线材和由这样的碳钢线材冷拉的钢纤丝。按照第三方面，本发明涉及连续受控地冷却碳钢线材的设备。
背景技术：
冷拉碳钢纤丝在本领域是已知的。此类钢纤丝的应用无处不在电梯中的钢丝绳、 轮胎用钢丝帘线、锯开脆而硬材料的线材等。通常这些冷拉碳钢线材的最终直径为0. 02毫米至最高1. 5毫米。施加冷拉以获得最终直径和提高钢纤丝的拉伸强度。但是，拉伸的程度有限。拉伸程度越高，钢纤丝变得越脆，越难以进一步降低钢纤丝的直径而不导致过多的纤丝断裂。过度拉伸的纤丝像玻璃那样断裂。市售盘条直径通常为5. 50毫米或6. 50毫米。 由盘条直径直接拉伸至极细的直径是不可能的。上述有限的拉伸程度是多个拉伸步骤与一个或多个中间热处理交替进行的原因。 这些热处理将该钢纤丝的内部金属组织修复至原始组织，以致可能发生进一步的变形而不提高纤丝断裂的频率或提高线材的脆性。该热处理通常是淬火处理，即加热直至高于奥氏体化温度(约1000°c )，接着将该钢纤丝冷却至500°C到680°C，由此将奥氏体转换为珠光体。注意，技术术语“淬火”通常仅用于经受这种特定热处理的钢线材。钢的奥氏体相是其中碳溶于铁的面心立方晶胞中的相。珠光体是被铁素体相分开的极微细薄片形式的渗碳体——碳化铁!^e3C的混合物。在奥氏体相冷却过程中当碳从铁立方晶胞中排出时，形成珠光体。在钢线材上可能发生的另外热处理造成钢线材的不同性质。例如，消除应力用于提高线材的整体延展性。在此类方法中，线材由环境温度加热至约400°C至500°C，在此过程中发生导致有益性质的晶粒再结晶。现有技术已经提供了对钢线材快速和精确地施加具体温度的几种方法。从经济的角度来看，此类方法必须以连续方式进行从轴至轴。在这种方法中，线材与其周围的热交换必须快速和剧烈。最重要的是，在相转换过程中温度保持恒定。因为相转换本身可产生热，这不像看起来那样明显。从奥氏体相向珠光体相的转换例如是放热的。可以简单描述决定线材冷却的参数。在处于Tes的环境(具有大的热容量)中， 在长度“L”(以m计)上处于温度‘T’(以K计)下的具有直径“d”(以m计)和比热容 "cp"(以JlTkg—1计)的一段钢线材的热含量“ Δ Q”(以J计)为Δ Q = C 钢 P 钢(JI d2L/4) (Τ—Τ 最终)每单位时间通过相同线材的表面的热损耗速率为(d Δ Q/dt) = _g ( π d L) (T-T 最终)其中“g”是钢线材与其周围的介质之间(不考虑辐射损耗)的传热系数(WnT2K-1)。 因此，该钢线材段的温度以指数方式随衰减常数而降低
T =在3XT秒内，钢线材的温度接近最终温度Te…即冷却介质的温度(只要该线材在该介质中停留足够长)。由此，淬火过程中最重要的可控参数是清楚的线材直径“d”，传热系数“g”和介质的可以在铅或铅合金中进行该冷却阶段或转换阶段，如在GB-B_1011972(提交日 1961年11月14日)中公开的那样。从冶金学的角度来看，这是获得适于进一步拉伸该钢线材的金属组织的最佳方式。原因在于，考虑到熔融的铅与该钢线材(高“g”)之间的良好传热和可以控制在400至600°C之间(铅在600. ，327°C下熔融)的铅浴温度(Tes)，由奥氏体向珠光体的转换对于所有切实可行的线材直径“d”是快速且相当等温的。这使得由此转换的钢线材具有小的晶粒尺寸，非常均勻的金相组织和该淬火线材的中等拉伸强度的低离散性。但是铅浴可导致严重的环境问题。由于铅对环境的负面影响，立法越来越禁止铅。此外，铅可与钢线材一起被带出，导致在该钢线材下游加工步骤中的质量问题。因此， 多年来越来越需要在钢线材加工中避免铅并提供替代性的转换或冷却方法。在US 4944174和US 1916407中已经提出了纯铅的替代物，其中建议使用处于具有降低熔点的共晶或准共晶混合物形式的铅合金，例如80至90%的铅、5至10%的锡以及镉10至5%，或者铅33%、锡15. 5%和铋51. 5%的合金。这些是重量组成。采用这些合金当然未能解决环境问题，因为该合金仍含有相当大量的铅。在Grachev, S. V.等人的"Austenite transformation and structure formation during patenting of-carbon-and cobalt steel wires，，(其发表在"Fizika Metallov i mettalovodiene”，第52卷，第1期，1981年，第172-177页)中，描述了如何在液体锡槽中抛落淬冷50毫米碳钢线材短片段。不考虑锡的组成或如何以连续方式实施该方法。该方法明显不适于连续处理钢线材，尤其是如果必须进一步加工它们的话。EP-A-O 181 653(优先权日 1984 年 10 月 19 日)和 EP-B1-0 410 501 公开了使用流化床用于从奥氏体向珠光体的转换。气体(可以是空气与燃气的混合)流化颗粒床。这些颗粒负责钢线材的冷却。流化床技术可以赋予淬火的钢线材适当的金属组织，该金属组织具有细的晶粒尺寸和相对均勻的金相组织。此外，流化床避免了使用铅。但是，流化床需要用于设备的投资费用以及运行或维修费用。此外，冷却时间T长于铅淬火中的冷却时间， 因为流化气体的导热性不像在铅浴中那样强(“g”约是铅淬火的三分之一)。奥氏体向珠光体的转换还可以在水浴中进行，例如在EP-A-O 216434(优先权日 1985年9月27日)中公开的那样。与流化床技术相反，水淬火的优点在于投资费用低，运行成本低。但是，水淬火对小于2. 8毫米的线材直径可产生问题。线材迅速冷却(因小的 “d”导致小的T)并快速接近Tes温度(其为约120°C )。结果是细钢线材与粗线材相比过快冷却至过低的温度。结果，形成脆的贝氏体或马氏体组织。EP-O 524 689(优先权日1991年7月22日)公开了用水淬火解决上述问题的方案。通过与一个或多个空气冷却阶段交替的两个或更多个水冷却阶段进行冷却。空气中的冷却速度不如在水中那样快。通过交替进行水冷却与空气冷却，对直径大于约1.10毫米的钢线材避免了贝氏体或马氏体的形成。如采用水淬火那样，这种水/空气/水淬火投资小， 维护费用低。但是，水/空气/水淬火法也具有天然的局限性。第一个限制在于，对许多非常细的线材直径而言，最小的水浴也可导致形成贝氏体或马氏体的风险。第二个限制在于该水/空气/水淬火导致太过柔软的金属组织，即具有的晶粒尺寸大于用铅淬火或用流化床淬火所获得的晶粒尺寸。这种柔软组织的特点是降低的拉伸强度。此外，该金相组织不是那么均勻，淬火线材的拉伸强度的离散性高。取消所有水浴并仅采用空气淬火是一种选择，其优点在于形成贝氏体或马氏体的风险不存在或非常有限。但是，空气淬火造成比水淬火或水/空气/水淬火甚至更柔软和更不均勻的金属组织。上述现有技术说明，需要连续和受控地冷却或加热钢线材的环境友好的方法，该方法提供具有最佳的淬火线材的中等拉伸强度水平、小的晶粒尺寸和均勻的金相组织。
发明内容
本发明的总体目的在于避免现有技术的缺点。本发明的第一目的在于提供对环境无害的冷却或加热方法与设备。本发明的第二目的是提供对该钢线材赋予可与铅淬火或流化床淬火所获得的金属组织相比的金属组织的淬火方法和设备。本发明的第三目的在于避免淬火后的钢线材在下游加工中的质量问题。本发明的第四目的在于提供与钢线材直径无关的受控和连续地冷却钢线材的方法。按照本发明的第一方面，提供连续受控地冷却或加热碳钢线材的方法。在例如碳钢线材的淬火过程中需要冷却该碳钢线材。在消除应力操作中，例如在对轮胎钢丝进行消除应力以提高其断裂延伸率中需要加热该碳钢线材。该方法包括在冷却或加热阶段过程中令钢线材与熔融的锡金属或熔融的锡合金接触的步骤。术语“碳钢线材”是指具有普碳钢组合物的钢线材，其中碳含量为0. 10%至 1.20%、优选0.45%至1. 10%。该钢组合物还可包含0.30%至1.50%的锰和0. 10%至 0. 60%的硅。硫和磷的量都限制为0. 05%。该钢组合物还可包含其它元素，例如铬、镍、钒、 硼、铝、铜、钼、钛。该钢组合物的余量为铁。上述百分比均为重量百分比。熔融的锡金属是指熔融状态下的金属锡，而不具有任何其它有意添加的金属。特别是在该锡金属中应不存在或存在极少量的铅至多1. 3原子百分比(或2. 25重量％ )， 但更优选少于0. 7原子百分比或甚至低于0. 1原子百分比。熔融的锡合金是指包含至少47原子百分比锡的合金，余量是同样以熔融状态存在的有意添加的金属。再次明确排除铅至多1. 3原子百分比，但更优选少于0. 7原子百分比或甚至低于0. 1原子百分比。预计在正常生产情况下保持铅含量低于0. 05原子百分比是可能的。这相应于在1000升浴中约0.55升的铅。因其对健康和环境的危害，提出有限地存在铅或甚至更好完全排除铅。锡是银色的、有光泽的灰色金属，具有低熔点(231.93°C)。表I中给出了铅与锡的性能比较表I
性质铅1 锡Sn密度(kg/dm3)11. 367. 30
权利要求
1.连续受控地冷却或加热碳钢线材的方法，所述方法包括使所述碳钢线材与熔融的锡金属或熔融的锡合金接触的步骤，其特征在于所述锡合金包含至少47原子百分比的锡，且所述锡金属或锡合金包含少于1. 3原子百分比的铅。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锡金属或所述锡合金包含少于0.7原子百分比的铅。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述碳钢线材的所述接触通过引导所述碳钢线材穿过容纳所述熔融的锡金属或熔融的锡合金的浴槽来实现。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述锡合金包含锡和一种或多种选自铋、锑、镁、锌、铟、铜和银的金属。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述碳钢线材在冷却或加热前被表面碳化用以防止所述碳钢线材被所述熔融的锡金属或熔融的锡合金润湿。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述碳钢线材在冷却或加热前被氧化用以防止所述碳钢线材被所述熔融的锡金属或熔融的锡合金润湿。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法通过加热或冷却碳钢线材获得的钢线材， 其特征在于所述钢线材的表面具有痕量锡。
8.根据权利要求7所述的钢线材，其中所述钢线材是轮胎钢丝。
9.通过冷拉根据权利要求1至6中任一项的方法冷却的碳钢线材所获得的钢纤丝，其特征在于所述钢纤丝的表面具有痕量锡。
10.根据权利要求9所述的钢纤丝，其中所述钢纤丝是锯丝。
11.适于补强橡胶产品或聚合物产品的钢丝帘线，所述钢丝帘线包含一条或多条根据权利要求9所述的钢纤丝。
12.连续受控地冷却或加热碳钢线材的设备，所述设备包含能够容纳熔融的锡金属或熔融的锡合金的浴槽，其中所述钢线材与所述熔融的锡或熔融的锡合金接触，其特征在于所述锡合金包含至少47原子百分比的锡，且所述锡金属或锡合金包含少于1. 3原子百分比的铅。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述浴槽由灰口铸铁制成。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其中所述浴槽具有允许单独的温度监测与控制的两个或更多个区域。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中所述浴槽包含块体以减少所需熔融的锡金属或熔融的锡合金的体积。
全文摘要
提出一种淬火碳钢线材的方法，其中通过将该线材浸没在熔融的锡或熔融的锡合金浴中来进行冷却。由于熔融的锡金属或锡合金容易润湿其它金属，在冷却前必须在该钢线材上生长氧化物层。由根据该方法淬火的碳钢线材冷拉得到的钢纤丝的表面具有痕量锡。该钢纤丝可用作锯丝，或用作钢丝帘线中的纤丝。该锡金属或锡合金可以替代铅。已知铅会损害环境与健康。
文档编号B21B45/02GK102203304SQ200980143379
公开日2011年9月28日 申请日期2009年12月8日 优先权日2008年12月9日
发明者C·梅斯普隆 申请人:贝卡尔特公司