一种高速钢预硬材生产方法及其生产装置 【技术领域】
本发明属于特种钢材的加工方法及设备技术领域，尤其是涉及一种高速钢预硬材生产方法及其生产装置。
背景技术
目前高速钢预硬材的生产是采用高速钢盘圆矫直、切断(长度一般为2m)，然后对矫直直条根据生产要求切断，每只最长不超过400mm，将切好的直条放入盐浴炉加热、搓板搓直并压冷淬火。将淬火钢丝捆成捆，然后多捆叠放在筐中进行回火，由于在回火炉中装炉量大，每个工件加热时间及加热温度不一致，从而使性能不稳定，同时，工件存在很多波浪弯，需大量人工矫直。对于直径大于4mm的工件这种方法尚可，直径小于4mm的工件在搓板搓直时产生了大量麻花弯，成材率最多达到60％。
生产高速钢预硬材一般采用普通盐浴炉加热，缺点是控温难，工件易过热或过烧，加热时工件不能绝对垂直于液面，造成工件形成波浪弯，使用的矫直机一般采用搓板式，对直径小于等于4mm的工件，由于工件不易滚动，使工件矫直效果很差，有的由于工件与搓板横纹不垂直形成“麻花弯”，并且矫直长度受限制，一般长度不大于500mm，越长时矫直效果越差，必须用人工矫直配合，人工矫直时形成很多“波浪弯”，使用的回火炉由于装炉量大，炉气循环不均匀，造成各工件回火程度不一致，导致工件性能不均。
发明内容：
本发明的目的在于改进已有技术的不足而提供一种淬火、回火和矫直相结合进行连续式生产、实现了预硬高速钢丝进行在线生产、产品组织和性能一致、质量可靠稳定、可生产出长度达到2m以上直线度良好、的高速钢丝预硬材的生产方法，将淬火、回火、矫直相结合形成连续式的生产线、工件进行在线生产、工件的各部分工艺条件相同、工件质量稳定的高速钢预硬材生产装置。
本发明的目的是这样实现的，一种高速钢预硬材生产方法，其特点是该方法以高速钢线材为原料，采用以下步骤连续生产：
a、采用矫直机对原料预矫直，利用矫直机的阻尼滚施加预应力；
b、在可控气氛或盐浴炉中或感应炉中对预矫直后的原料淬火加热，加热温度为1120-1260℃，运行速度为50-2000mm/min；
c、淬火后用拉丝模对高速钢丝进行小量变形，变形量为0-0.1mm，然后淬火。用冷却水套对钢丝进行压冷减少冷却变形，矫直机对淬火后的钢丝进行矫直；
d、在回火炉中以460℃-660℃温度进行第一次回火，使残余奥氏体转变为马氏体，减少应力并使硬度达到58-62HRC或62-65HRC或66-69HRC；
e、用矫直机对钢丝回火时产生的变形进行矫直，冷却水套将钢丝在进行二次回火前冷至室温，直线度不大于0.05mm/100mm；
f、用回火炉以460℃-660℃温度对钢丝进行第二次回火，使第一次回火时产生的马氏体进行回火，硬度及组织达到硬度为58-62HRC或62-65HRC或66-69HRC；
g、出回火炉的钢丝用矫直机及冷却水套进行矫直并冷却，直线度不大于0.05mm/100mm
h、牵引机牵引成型的产品，进行定尺切断。
为了进一步实现本发明的目的，可以是整个生产过程在密封环境连续进行。
一种高速钢预硬材生产装置，其特点是放线盘、第一矫直机、淬火炉、淬火机、第二矫直机、第一回火炉、第一冷却机、第三矫直机、第二回火炉、第二冷却机及第四矫直机和牵引切断机依次连接而成。
为了进一步实现本发明的目的，可以是第一矫直机、淬火炉、淬火机、第二矫直机、第一回火炉、第一冷却机、第三矫直机、第二回火炉、第二冷却机及第四矫直机和牵引切断机的依次连接部位通过密封通道连接。
所述的矫直机、第二矫直机、第三矫直机及第四矫直机均是在机架上固定有定辊，定辊的上方设置有动辊，定辊和动辊间形成钢材通过间隙，动辊由电机带动转动。
所述的淬火炉是外壳和其内部的砌体间设有保温层，砌体的下部为传送辊，传送辊的上方设有轴向贯穿砌体的密封管，砌体的内壁上设有加热管，砌体的顶部设有热电偶，热电偶与电控柜连接。
所述的淬火机是冷却水套的进口前设有拉丝模，冷却水套的末端外设有油槽。
所述的第一冷却机和第二冷却机均是密封管外套有冷却水套，密封管的尾端外设有油槽。
所述的牵引切断机是机架上设有小车定板，小车定板上安装有可移动的小车动板，小车动板的一端设有切料刀，另一端通过拉簧与机架连接，电磁阀的输出轴与上导柱固定连接，连接板通过连接柱与电磁阀壳体固定连接，连接板上固定有与上导柱相对的下导柱，上导柱和下导柱外套有弹簧，连接板的下部通过压紧弹簧固定有压紧板，在机架的尾端设有传感器。
本发明与已有技术相比具有以下显著特点和积极效果：本发明生产方法是将淬火、回火和矫直相结合进行连续式生产，实现了预硬高速钢丝进行在线生产，使产品质量稳定，可生产出长度达到2m以上直线度良好的各种钢丝，本发明与传统工艺最大的区别在于：用本发明方法生产的预硬直条每一部分的工艺条件都一样，从而使组织和性能稳定，同时在长度达到2米时直线度仍不大于0.05mm/100mm，没有波浪弯，用户根据自己的生产要求下料，不必象以前那样每个规格每个长度都必须备料，大大减少了用户的库存。
本发明采用放线盘、第一矫直机、淬火炉、淬火机、第二矫直机、第一回火炉、第一冷却机、第三矫直机、第二回火炉、第二冷却机及第四矫直机和牵引切断机依次密封连接而成，这样第一矫直机对盘圆进行预矫直，对淬火炉中高温矫直创造条件，减轻高温炉中拉直的负担，第一矫直机的阻尼滚对高温炉中的工件施加预应力以便使钢丝在进入拉丝模前基本平直，淬火炉对钢丝进行加热，炉中介质为可控气氛，淬火机的拉丝模对钢丝进行轻微整形减少钢丝存在的波浪弯，并对工件进行冷却并减少工件冷却时的变形，第二矫直机对淬火后回火前的钢丝变形进行矫直，第一回火炉对钢丝进行回火进行去应力，减少残余奥氏体量稳定组织硬度达到要求，第一冷却机对一次回火的工件进行迅速的冷却为下一次回火做准备，第三矫直机对一次回火时产生的变形，进行再一次矫直，第二回火炉使第一次回火由残余奥氏体转变地马氏体进行回火，减少应力，稳定组织，稳定尺寸，第二冷却机使第一次回火的钢丝迅速冷至室温，残余奥氏体充分转变为马氏体，第四矫直机对二次回火产生的变形进行整形，牵引切断机使钢丝在运行中一直处于拉应力状态、减少在热处理中的变形，并调整钢丝的运行速度，牵引切断机随工件运动，对钢丝进行跟踪切断，传感器对钢丝进行定尺；本发明的最大优点是将淬火、回火，矫直相结合形成连续式的生产线，使工件进行在线生产，工件的各部分工艺条件相同，从而使工件质量稳定。
采用本发明方法和装置生产出的产品与日本进口同材质同规格产品性能对比(日本企业提供)如下：
1、检测本发明方法生产的细线材数据如下：
①硬度(随机抽测3本)：
NO1：59.6，60.1，59.7HRC 平均值59.8HRC
NO2：60.2，60.6，60.4HRC 平均值60.4HRC
N03：59.7，59.3，59.7HRC 平均值59.6HRC
②脱碳：单边0.06mm
③金相：为均匀细密的淬回火组织，特别是未发现较大得一次碳化物，性能应该更好。
④力学性能：
按照本发明方法分别制造相同规格细线材和日本细线材的抗弯曲试样及冲击试样，在大连理工大学力学实验室做对比试验，数据如下表：
从上数据可以看出，两种材料性能相当。
⑤化学成分：
C Mn P S Si Cr V W Mo 国标 0.8～ 0.9 0.15～ 0.40 ≤ 0.030 ≤ 0.030 0.20～ 0.45 3.8～ 4.40 1.75～ 2.20 5.50～ 6.75 4.50～ 5.50
C Mn P S Si Cr V W Mo 我公司 化验单 0.85 0.32 0.026 0.005 0.32 4.13 1.82 5.93 4.79 日企 化验单 0.84 0.32 0.018 0.009 0.31 4.02 1.91 6.12 5.11
2、用本发明方法生产丝线材产品两份，其直线度及硬度均匀性检测数据如下：
①D2.5*L100：共20本：0.02，0.02，0.02，0.040，0.02，0.02，0.02，0.02，0.02，0.02，0.02，0.01，0.01，0.03，0.02，0.01，0.02，0.03，0.02，0.01，单位：mm
②D2.5*L150共12本：0.070，0.03，0.02，0.03，0.04，0.03，0.04，0.02，0.04，0.02，0.04，0.070，单位mm
③直线度允许标准：L＝100时不大于0.05mm，L＝150mm时不大于0.075mm。
④硬度：用Hv1kgf检测表面和心部的硬度，再换成HRC的硬度：
表面：59.359.659.4HRC
心部：59.259.759.5HRC
3、本工艺加工范围：本工艺适合加工国内外各牌号、各种材质高速钢系列线材，其产品长度大于等于500mm，产品直径0.2mm-20mm。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明矫直机的一种结构示意图。
图3为本发明淬火炉的一种结构示意图。
图4为本发明淬火机的一种结构示意图。
图5为本发明冷却机的一种结构示意图。
图6为本发明牵引切断机的一种结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例，一种高速钢预硬材生产方法，是生产方法以高速钢线材为原料，各工序连续生产，不间断，是先采用矫直机对原料预矫直，利用矫直机的阻尼滚施加预应力，在可控气氛或盐浴炉中或感应炉中对预矫直后的原料淬火加热，加热温度为1120-1260℃，运行速度为50-2000mm/min，淬火后用拉丝模对高速钢丝进行小量变形，变形量为0-0.1mm，然后淬火，用矫直机及水冷套对钢丝进行压冷，减少冷却变形，同时对淬火后的钢丝进行矫直，在回火炉中以460℃-660℃温度进行第一次回火，使残余奥氏体转变为马氏体，减少应力并使硬度达到要求，用矫直机对钢丝回火时产生的变形进行矫直，冷却水套将钢丝进行二次回火前冷至室温，用回火炉以460℃-660℃温度对钢丝进行第二次回火，使第一次回火时产生的马氏体进行回火，硬度及组织达到要求，出回火炉的钢丝用冷却水套及矫直机进行矫直并冷却，牵引机牵引成型的产品，进行定尺切断。
上述高速钢预硬材生产方法的生产装置，参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，是放线盘1、第一矫直机2、淬火炉3、淬火机4、第二矫直机5、第一回火炉6、第一冷却机7、第三矫直机8、第二回火炉9、第二冷却机10及第四矫直机11和牵引切断机12依次连接而成，依次连接部位通过密封通道连接，第一矫直机2、第二矫直机5、第三矫直机8及第四矫直机11均是在机架上固定有定辊21，定辊21的上方设置有动辊22，定辊21和动辊22间形成钢材通过间隙，动辊22由电机带动转动；淬火炉3是外壳31和其内部的砌体32间设有保温层33，砌体32的下部为传送辊34，传送辊34的上方设有轴向贯穿砌体32的密封管35，砌体32的内壁上设有加热管36，加热管36连接电源，砌体32的顶部设有热电偶37，热电偶37与电控柜连接，热电偶37将温度信号传递给电控柜，电控柜根据温度控制加热管36与电源接通进行加热或者断开停止加热；淬火机4是冷却水套41的进口前设有拉丝模42，冷却水套41的末端外设有油槽43，油槽43内设有油泵，通过油泵泵油；第一冷却机7和第二冷却机10均是密封管71的下部设置于冷却水套72内，密封管71的尾端外设有油槽73；牵引切断机12是机架上设有小车定板81，小车定板81上安装有可移动的小车动板811，小车动板811的一端设有切料刀82，另一端通过拉簧812与机架连接，电磁阀83通过支架固定在小车动板811上，电磁阀83的输出轴与上导柱84固定连接，连接板85通过连接柱与电磁阀83壳体固定连接，连接板85上固定有与上导柱84相对的下导柱86，在电磁阀83的输出轴伸出时，上导柱84可以压迫下导柱86向下移动，上导柱84和下导柱86外套有弹簧87，连接板85的下通过压紧弹簧88固定有压紧板89，在机架的尾端设有传感器810，通过设置传感器810和切料刀82间的位置，可以实现切出不同长度钢材的目的，传感器810将检测的信号传递给电磁阀83，电磁阀83输出轴伸出，上导柱84压紧下导柱86，推动连接板85下移，压缩压紧弹簧88，使压紧板89与小车动板811夹紧其间的钢材，然后切料刀82切断钢材，这构成了本发明高速钢预硬材生产方法的生产装置。