朱玉飛、周建平、陸金華

[金輪針布（江蘇）有限公]

在鋼絲材料的生產(chǎn)中,中間和最后熱處理都是十分重要的,它是控制鋼絲拉拔以及形成性能的主要因素，目的是:

（1）均勻熱軋線材的組織；

（2）消除拉拔過程中因冷加工引起的應(yīng)變硬化和脆性；

（3）軟化鋼絲；

（4）改變鋼絲的塑性、韌性、抗拉強度、屈服強度、延伸和其他物理性能；

（5）形成一種確定的顯微組織。

隨著紡織梳理設(shè)備的更新?lián)Q代、工藝水平的進步以及質(zhì)量要求的提高，對針布的質(zhì)量要求也日益提高。鋼絲質(zhì)量的優(yōu)劣對針布質(zhì)量好壞有直接影響，針布專用鋼絲的質(zhì)量的提升一直是針布制造行業(yè)關(guān)注的重點。

金屬針布鋼絲的基本性能要求：

（1）鋼絲性能和尺寸的均勻一致使針布具有穩(wěn)定的尺寸；

（2）充分的塑性與韌性使鋼絲具有良好的加工性能；

（3）合理的金相組織和硬度使針布具有更高的耐磨性。

目前國產(chǎn)鋼絲質(zhì)量與發(fā)達國家生產(chǎn)的鋼絲質(zhì)量有較大差距,主要體現(xiàn)在組織的均勻一致性、韌性以及表面質(zhì)量，其主要原因是生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)存在差距。

金屬針布專用鋼絲生產(chǎn)的工藝流程：

盤圓→表面處理→粗拉→中間熱處理→細拉→成品絲熱處理

明火爐用于鋼絲的中間退火熱處理，下面主要對明火爐在針布鋼絲生產(chǎn)過程中的作用進行探討。

針布為了保證有足夠的耐磨性和齒尖強度，一般均采用高碳鋼或合金鋼生產(chǎn)，成品鋼絲的線徑一般在1.0~2.0之間，而高碳鋼的極限總壓縮率無法使鋼絲一次拉拔到成品尺寸，所以需要對鋼絲進行中間熱處理，以消除鋼絲拉拔過程中產(chǎn)生的加工硬化，恢復(fù)鋼絲塑性，并使由于拉拔而造成的組織變形和晶格位錯得到消除，使之能夠經(jīng)受進一步的冷拉變形。

高碳鋼、合金鋼的中間熱處理一般有兩種形式：球化退火或正火處理。

球化退火采用周期性退火形式，可以在箱式爐、罩式爐及井式爐中進行，一般以有氣氛保護的罩式爐與井式爐為常見，得到球狀珠光體組織，其中罩式爐的工藝效果好于井式爐。由于可以采取氣氛保護，可以有效控制鋼絲表面氧化。我公司采用無氧化罩式爐，氫氣介質(zhì)保護，計算機控制，主要用于金屬針布專用鋼絲的最后球化熱處理與合金鋼絲的中間熱處理，合金鋼材料采用球化退火工藝更有效進行下道的拉絲。而對于高碳鋼材與低合金鋼材而言，球化鋼絲的珠光體組織不是拉絲的最佳組織，不利于鋼絲的后續(xù)拉拔，無法拉拔高壓縮率的細絲；而且按現(xiàn)在的拉絲工藝速度進行在線磷化沒有可能，所以球化鋼絲也就無法拉拔得到磷化表面的鋼絲，無法實現(xiàn)鋼絲的大批量生產(chǎn)。

正火處理采用連續(xù)爐處理，得到索氏體組織。索氏體組織是珠光體類型的片層極細的組織，它具有良好的綜合機械性能和拉拔性能，被認為鋼絲拉拔的最佳組織；通過對控制過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變溫度可以使其產(chǎn)物具有強度和塑性的最佳配合，而且由于在線熱處理為實現(xiàn)了在線磷化處理奠定了基礎(chǔ),為鋼絲的大批量生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

正火處理連續(xù)爐主要有馬弗式和明火式兩種形式。

國內(nèi)連續(xù)爐多采用裝有馬弗磚的加熱爐, 線速度低時采用空冷, 線速度高時采用冷卻水管控制冷卻，燃料一般采用煤，通過煙道對馬弗磚進行加熱，鋼絲受熱通過馬弗磚的傳熱獲得，因此其熱效率低，加熱速度很慢，車間環(huán)境差；另外由于煤質(zhì)量差異大，而這種加熱形式無法與高精度的軟件控制系統(tǒng)匹配，所以加熱時無法得到精確的溫度控制，爐溫一致性較差；而鋼絲在馬弗孔內(nèi)運行時位置的不確定性更擴大了鋼絲線溫的不一致性，使鋼絲的抗拉強度一致性較差；而且爐內(nèi)無控制氣氛，鋼絲的表面氧化、脫碳無法得到有效控制，氧化線損率較高。

明火爐采用燃料有油或液化石油氣，它采用明火加熱，鋼絲直接靠爐膛及火焰的輻射和對流加熱，其熱效率高、加熱速度快、產(chǎn)量高。由于鋼絲直接處于燃燒氣氛中，通過空燃比比例及煙道開度調(diào)節(jié)，爐內(nèi)可以合理控制爐氣氣氛和爐內(nèi)壓力，使其保持為無氧化氣氛，有效控制了鋼絲的氧化和脫碳現(xiàn)象。

我公司去年引進了國內(nèi)最先進的燃氣明火爐，該爐主要由明火加熱爐、處理Patenting處理爐、閥站和控制系統(tǒng)四部分組成。

圖１    明火爐+PEITEN處理爐

明火加熱爐和Patenting處理爐是設(shè)備主體, 明火加熱爐作用是把鋼絲加熱到工藝溫度；Patenting處理爐作用是保證奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變溫度的一致性。明火加熱爐采用逆流明火加熱式爐型，爐體多段組合分為預(yù)熱段、加熱1段、加熱2段、加熱3段、均熱段，各段相對獨立供熱、單獨控溫和調(diào)節(jié)氣氛；Patenting處理爐兩段供熱、各段獨立控溫，由燒嘴直接對爐體燃燒室進行加熱。燃燒系統(tǒng)主要包括混合器、燃燒調(diào)節(jié)器、燒嘴、管道、安全閥；加熱方式采取了燃燒氣體在燃燒前通過混合器將燃氣、空氣按比例預(yù)先混合在一起，然后在燒嘴中燃燒的方式，高速的燃燒產(chǎn)物噴入爐膛在爐膛內(nèi)產(chǎn)生氣流循環(huán)，保證了整個供熱段溫度均勻；溫控系統(tǒng)由計算機控制，采用了FIB控制軟件系統(tǒng)。明火爐每個加熱段及Patenting處理爐的前、后段均配有熱電偶測溫，溫度訊號反饋到系統(tǒng)后，計算機通過對比爐內(nèi)實際溫度和設(shè)定溫度的差異發(fā)出指令控制電動執(zhí)行機構(gòu)（空氣開度調(diào)節(jié)閥）的開度，改變空氣流量；由于混合器控制燃氣和空氣的流量比例不變, 空氣流量的改變也就改變了燒嘴的燃燒強度,精確控制加熱爐和PAITEN處理液的工藝溫度.爐體設(shè)置了爐內(nèi)氣氛取樣口，利用氣氛分析儀可以隨時監(jiān)測爐內(nèi)氣氛的成分，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果通過調(diào)節(jié)混合氣體比例閥來控制爐氣呈還原狀態(tài)；閥站采取二級減壓來控制燃氣的輸入壓力精度，壓力由計算機進行控制，燃氣輸入系統(tǒng)由穩(wěn)壓閥、安全切斷閥、放散閥等組成，該系統(tǒng)只有在空、燃氣壓力穩(wěn)定正常時才能運行，當(dāng)壓力出現(xiàn)波動不滿足系統(tǒng)要求或供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，燃氣緊急切斷并進行聲光報警提示。控制系統(tǒng)是采用下位機、上位機二層結(jié)構(gòu)體系，下位機采用PLC控制，從各儀表采集測量值、設(shè)備狀態(tài)值等實時數(shù)據(jù)。上位機采用監(jiān)控軟件讀取下位機采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理、歸檔、打印報表，并對下位機發(fā)送命令。

為保證鉛液前后溫度的一致，處理爐內(nèi)裝有兩臺循環(huán)泵對鉛液進行循環(huán)，另外還有兩臺風(fēng)機通過爐內(nèi)的冷卻管道對鉛液進行溫度控制，控制系統(tǒng)根據(jù)處理液的溫度反饋信息自動控制鉛溫循環(huán)、內(nèi)外冷卻風(fēng)機開啟，以保證處理液前、后段溫度一致。

由于明火爐的燃料穩(wěn)定，匹配以優(yōu)秀的控制軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了精確的溫度控制；爐溫、鉛液溫控精度和前后段鉛液溫度差異可精確到工藝溫度的±1℃,保證了爐內(nèi)線溫的一致性；另外收放線控制采用了先進的變頻控制技術(shù),收線精度高,鋼絲在爐內(nèi)實現(xiàn)勻速運行,保證了鋼絲熱處理工藝的一致性,處理后鋼絲物理性能的通條性較好。

Patenting處理作為一種成熟的工藝，它有種種優(yōu)點：它可以確保鋼絲不會產(chǎn)生氧化皮；并且能更有把握地精確控制鋼絲溫度。正火時奧氏體的轉(zhuǎn)變是在一個較大的溫度轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)進行的，所獲得的珠光體組織滲碳體片層間距粗細不一致，且有較多的先共析鐵素體；而Patenting處理可以獲得均勻細致的索氏體組織，因而其綜合力學(xué)性能要優(yōu)于正火鋼絲。

下面是隨機抽取我廠明火爐產(chǎn)品6月1日檢測數(shù)據(jù): 鋼絲牌號: SWRH72B (A) ?2.50 、SWRH82B (B) ?2.20  

退火工藝見表1所示，質(zhì)量檢驗記錄見表2所示。

表2表明,明火爐退火鋼絲性能均勻一致,隨機抽取的同牌號鋼絲抗拉強度極差分別為25Mpa、33Mpa,無脫碳。

通過明火爐對鋼絲進行中絲熱處理,可以獲得一致的鋼絲退火質(zhì)量,有利于后續(xù)鋼絲拉拔質(zhì)量和成品鋼絲球化的控制,為成品鋼絲獲得一致的組織和硬度提供了條件,明火爐是大批量生產(chǎn)針布鋼絲時中間熱處理的最佳選擇，為國內(nèi)針布鋼絲產(chǎn)品質(zhì)量提高,對實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)針布鋼絲的國產(chǎn)化有重要意義。