用低碳钢生产水泥钉的工艺及渗碳炉 本发明涉及一种钉的制造工艺及其关键设备。具体说，是一种用低碳钢生产水泥钉的工艺及其渗碳设备。
传统的水泥钉生产均采用中碳或高碳钢线材制作，经除锈、拉丝、制钉、淬火、回火、镀锌等工序来完成。原料成本高、机械强度大，常需遍拉丝遍退火，费能源，拉丝机和制钉机及相关的模子使用寿命短，制成的水泥钉由于机械强度过高，使用者锤击时常产生崩钉头、裂钉尖而报废的现象。最近，检索到CN91106165.7和94110312.9田义德先生的“用低碳钢生产水泥钉和射钉的工艺方法”和“低碳合金钢水泥钉和射钉及制造方法”两项专利技术，较有效地解决了上述诸不足，在选材上从传统方法中脱离出来，作出了有益尝试。但从田先生的工艺全过程看，没有从传统的工序中脱离出来，还存在着费工时、费能源等情况。田先生制水泥钉是“必须在网带式连续渗碳淬火炉”中实现，当然，该炉一定有其优点，田先生选其渗碳或碳氮共渗也一定有其道理。本发明人从自己的实际出发，设计和使用了翻拌式渗碳转炉，亦颇事半功倍。
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种工艺简化、成本降低、能源节省的低碳钢生产水泥钉的新工艺及其渗碳设备。
本发明的目的可以通过如下措施来实现：用含碳量低于0.25％的低碳钢线材作原料，经机械除锈后直接进入拉丝、制钉、渗碳或碳氮共渗、再经淬火后直接进入表面处理工序即成。
渗碳时，将渗碳炉升温到900℃即投入钉子，加温约半小时，再次升温到900℃，进行渗碳约1小时，然后直接置于淬火槽淬火。
生产本水泥钉可用翻拌式渗碳转炉，它由外及里依次有外壳、绝热层、耐热层、电热元件、炉体等主要部件，炉体前方有炉盖及其火孔，操纵炉体转动的有动力及其传动机构，炉体转轴中心部有滴管及其滴孔，炉体还安装有热电隅插孔和倾斜装置，炉体上方和下方分别有紧靠其外的压轮和托轮，炉体颈部和腹部的内壁上分别焊有与轴向倾斜地卷料片和翻拌条。
渗碳转炉的卷料片至少3片，与轴向的倾角10°-80°；翻拌条至少2条，与轴向的倾角3°-10°。
图1为翻拌式渗碳转炉结构示意图。
图2为图1的A向视图。
图3为本发明工艺流程图。
本发明下面将结合实施例予以详述：选用含碳量低于0.25％的φ6.5mm低碳钢线材，经机械除锈后直接用拉丝机拉丝，其间省略了酸洗、水清洗和沾灰干燥三道工序，因为酸洗、水清洗、沾灰工序主要目的在于除锈，然而这类化学除锈、清洗、中和、干燥，在最后一道表面处理(镀锌)时要处理的，所以可省略这前面的三道工序，以减少工时，提高工效，降低成本。拉丝后就在不同规格的制钉机中制得大小成系列的钉子，送入翻拌式渗碳转炉中预热到900℃时装入钉子渗碳1.5小时，此期间先加入相当于加入待渗碳的钉子重量约1/200的碳酸钠，滴入如前一样的重量比的煤油，渗碳结束，然后开炉、卸下钉子至淬火槽淬火。不必回火，就可进行镀锌等表面处理。
制作本水泥钉进行渗碳，可在本申请人自行研制的翻拌式渗碳转炉中进行。该炉的外壳2可用薄钢板制成箱形，绝热层3可用硅酸铝石棉填充，耐热层4用耐热砖，电热元件5可用金属电阻丝螺旋体置于搁丝砖上来实现，炉体选用耐热的不锈钢板材卷制焊接而成。操纵炉体6旋转的动力可用电动机，以链轮传动较易掌握不同的转速要求。滴管置于炉体转轴的中心部，外端有滴入煤油用的滴孔1，内端直至炉体腹膛内。转轴与炉体6同一角速度转动，滴管不转动。热电隅插孔8用以插测炉温的热电隅。炉体的倾斜装置15和16最简单的可以在外壳的中下部安一转轮(轴)16，配之以杠杆15来实现。总之，绝热层、耐热层、电热元件、动力及其传动方式、倾斜装置等，上面只是举一例说明，完全可选择其它材料，器件和装置，这些均为机械、制炉、热处理同行所熟知，恕不一一罗列。需说明的是置于炉体6下方的托轮14和上方的压轮10，以置于炉体6的两端为好，每端2只托轮与1只压轮匹配。为磨损更换的方便，炉体两端各外套一只耐磨环11，作为压轮10和托轮14的轨道。因此，压轮10和托轮14外周中部有卡环槽。炉体颈部内壁所焊的卷料片9可用高40(单位：mm，下同)，厚12的不锈钢板制作，与轴向的倾角，外侧的约30°，内侧的约50°，内外各4片，共8片。炉体腹部内壁所焊的翻拌条7共3条，在园周每隔120°焊1条，可用φ12不锈钢筋焊上，轴向的倾角约5°。
炉体6卧置，外壳2箱式，上下分离可启可盖，修理内部构件时开，渗碳时盖上。全炉配以可控硅装置，实现自动化尤佳。
使用本炉的一般操作与通用炉大体相同。先固定炉体6处于平置状态，打开炉盖12开动电动机及传动部件，使炉体6顺时针旋转，从炉口加入待渗碳的钉子和NaCO3，钉子加到约为炉体6容量约1/3，NaCO3加入量为钉子重量约1/200，在旋转的卷料片9的内卷作用下，使倒在炉口的钉子很快卷进炉的腹腔内，而腹腔内壁的翻拌条7在旋转中将钉子从底层翻到面层，外侧送入内侧，使加热、渗碳均匀。炉内温度约900℃，渗碳1.5小时，打开炉盖12，操纵倾斜装置15和16，使炉体前倾，令炉体反时针旋转，炉体6腹腔的钉子在翻拌条7和卷料片的共同作用下，不必振动炉体，便能使钉子很好卸出。再倒至淬火槽内即可。槽中的冷却液以流动为好，以利淬火液相对低温。对于碳氮共渗在本炉内的操作同上，是热处理常识，不再细述。
本发明工艺利用低碳钢的拉伸性好，对拉丝机、拉丝模、制钉机、制钉模损伤小，使用寿命长。低碳钢制钉可塑性好，易于制作小规格水泥钉，省略了多次退火和回火工序，也省略了拉丝前的酸洗、水清洗、沾灰干燥工序，缩短了工时，节省了能源，制成的水泥钉表面硬度符合国标要求，且心层韧性好，使用者敲击该水泥钉，不会崩飞钉头，裂开钉尖，使用性能改善，无论对薄壳水泥层、砖层、厚水泥层均适用。本发明的渗碳转炉的炉腔内无搁架，各待渗碳钉子可在炉内堆挤渗碳，容纳量大。上下内外翻拌，使加热与渗碳均匀，进料出料方便，生产效率高，炉体使用寿命长等优点。