热机械工艺制造技术

一种生产变形的和拉长的钢元件的方法，包括如下步骤：将钢线材或钢丝暖轧成变形的和拉长的钢元件；以后在高于钢的较高转变温度(Ac3/Acm)的温度下加热变形的和拉长的钢元件；及在加热之后，将变形的和拉长的钢元件淬火。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种生产变形的和拉长的钢元件的方法，包括如下步骤：将钢线材或钢丝暖轧成变形的和拉长的钢元件；以后在高于钢的较高转变温度(Ac3/Acm)的温度下加热变形的和拉长的钢元件；及在加热之后，将变形的和拉长的钢元件淬火。【专利说明】 热机械工艺
本专利技术涉及一种由热机械工艺(Thermo-mechanical processing, TMP)生产变形和拉长钢元件的过程，特别是涉及由TMP制成的平变形钢丝或平片。
技术介绍
热机械工艺现在是用于多种钢产品的生产线的关键部分。钢的形状以及显微结构为了最终产品和应用的利益可由TMP修改。 US5922149A公开了一种用来制造拉长变形金属丝的TMP。变形金属丝或者通过冷成形(例如，轧制rolling)或者通过热成形由钢生产。以后，对变形金属丝进行至少一种淬火(quenching)操作。 US5542995A公开了一种由棒、条或有缝钢制造平钢带或带材的方法。将钢件加热到大于AdAai的温度。然后钢由至少七个站热轧，以便得到最终设计带或带材形状。将热轧带或带材淬火，以形成希望晶粒结构。 热轧和冷轧是在钢产品的生产中的两种常见技术，其中钢需要模压和再变形。钢轧制涉及金属坯料通过一对轧辊。轧制产生特定厚度的平钢板或带材，并且过程根据轧制金属的温度而分类。如果金属的温度高于其再结晶温度，或者高于金属的晶粒结构可改变的温度，那么将过程命名为热轧。相反，冷轧通常在室温下进行。 对于热轧过程，大变形可连续地重复，而钢保持柔软和可延展。钢的硬度不能由热轧良好地控制，它是化学组成和在轧制之后的冷却速率的函数。即使钢的硬度可控制在相当低水平下，它也不可能经过不同的道次而增加。热轧产品的硬度一般比冷轧产品的硬度低，并且热轧的要求变形能量也小于冷轧要求变形能量。另外，在热轧期间，晶粒生长加速，特别是对于普通碳钢，因为温度高于钢的奥氏体化温度(Ac3)(依据组成，一般高于725°C?825°C )。同时，当温度高于700°C时，在钢的外表面的氧化物显著地增加。两个事实对于钢的性能(例如强度)都是有害的。而且表面氧化的经历将导致材料损失和不良的最终表面光洁度。 冷轧过程具有加工硬化和强化材料的附加效果，因而进一步改进材料的机械性能。它也改进表面光洁度，并且保持较紧容差，允许由热轧所不能得到的希望质量。然而，室温钢比热钢有较小展延性，所以冷轧在单次通过中不能将工件的厚度减小得与热轧一样多。另外，冷轧钢的可延展性由于应变硬化而减小，因而使它更脆。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新TMP，这种新TMP可避免现有技术的缺点。 本专利技术的目的也是提供一种TMP，这种TMP可生产变形和拉长钢元件，该变形和拉长钢元件具有可接受的延展性和硬度。 本专利技术的进一步目的是提供一种TMP，这种TMP可通过较少压延步骤生产在所要求容差(tolerance)内的变形和拉长钢元件。 本专利技术的另一个目的是开发一种TMP，借助于这种TMP，可按保证恒定和良好质量的高生产率，生产变形钢丝。 本专利技术的又一个目的是开发一种经济TMP，这种经济TMP具有低成本和小空间要求。 根据本专利技术，提供有一种生产变形和拉长钢元件的过程。它包括如下步骤:将钢线材或钢丝暖轧成变形和拉长钢元件，以后在高于钢的较高转变温度(Ac3/AeM)的温度下加热变形和拉长钢元件；在加热之后，将变形和拉长钢元件淬火。这里，暖轧(warm rolling)是指如下过程:使在升高温度下加热的金属在两个轧辊之间通过，以弄平和拉长金属，这些升高温度在较低转变温度(Acl)以下。较高转变温度(Ac3/AeM)或奥氏体化温度是指在Fe-C相图中其中开始奥氏体形成的温度。这个温度依赖于钢等级和在钢中的碳含量。根据本专利技术的过程将暖轧、进一步奥氏体化加热及淬火组合在单个连续生产线中，使生产更经济和能量有效。与热轧相比，根据本专利技术，钢棒或钢丝保持在高于kc3/kcw的温度下的持续时间由暖轧限制或缩短，以后是奥氏体化加热。这一方面可限制在表面处的氧化层的厚度，并且另一方面可在比较低温度下控制晶粒生长。与由常规热轧工艺的钢相比，根据本专利技术的过程，钢元件的晶粒尺寸受到限制，并且小得多。因为较小晶粒对于淬火裂纹比较粗晶粒不敏感，所以根据本专利技术的过程生产的钢元件的疲劳寿命增加。况且，在暖或热轧中，钢元件在与轧机本身(轧辊)、轧制乳化液、及导向辊相接触期间将失去热量。存在将沿钢丝引起钢温度波动的很大危险，因为损失将相对于时间而变化(例如，临时地较多乳化液溅落在钢丝上)。通过在轧制后具有另外的奥氏体化操作，避免温度波动，导致更均质的钢产品。额外地且重要地，变形和拉长钢元件的尺寸或精度由暖轧良好地控制。变形和拉长钢元件的容差(例如±20 μ m，优选地± 10 μ m)，在有限压延步骤内是可接受的。 根据本专利技术，线材或钢丝可以是具有范围从0.1至1.0Wt%的碳含量的钢。优选地，线材或钢丝也可以是普通碳钢，普通碳钢优选地具有范围从0.45至0.70wt %的碳含量。钢丝可以是半成品，该半成品具有圆形横截面，该圆形横截面具有2至5_的直径。优选地，钢丝具有3至4mm的直径。变形和拉长钢元件可以是平变形钢丝，该平变形钢丝具有几乎矩形横截面。平变形钢丝的宽度的范围是从5至10mm，并且厚度的范围是从0.5至1.5mmο优选地，具有几乎矩形横截面的平变形钢丝的宽度乘厚度是6 X 0.8mm、7 X 0.9mm或7X1.0mm。比较薄或小尺寸平变形钢丝难以由热轧精确地生产。加热钢丝的热量当钢丝离开奥氏体化炉时或当钢丝与轧辊接触时，由于钢丝的小尺寸和因而小容量，将快速地消散。热量损失对于具有小横截面面积的钢丝比对于具有大横截面面积的钢丝更可能发生。根据本专利技术，暖轧使得生产薄或小尺寸平变形钢丝变得可能。 钢丝通过的轧制站越多，厚度减小得越多。应用的轧制站的数量取决于希望厚度减小。在本专利技术中，变形和拉长钢元件可以通过两个厚度减小暖轧机，即第一暖轧机和第二暖轧机，轧制到最终尺寸。两个暖轧机用来将钢丝的厚度从约4mm的直径弄平或减小到平形状，该平形状具有约7X0.9mm的宽度乘厚度。依据所期望的减小量，也可以应用更多轧制站。与用于类似减小的冷轧相比，暖轧的应用显著地简化过程，并且降低成本。 根据本专利技术，在第一厚度减小暖轧机之前和在两个厚度减小暖轧机之间，可以测量和控制成形钢元件的张力。况且，变形和拉长钢元件由在第一和第二厚度减小暖轧机之间的直角形成或边缘轧制站轧制。重要的是使张力最小，并且/或者使它在钢丝中保持恒定，该钢丝在站之间运动。张力可导致钢丝的显著变细或断开。精确速度调节系统可用来控制速度，在该速度下轧辊被驱动以使张力最小。更明确地说，重要的是保持张力恒定。 根据本专利技术，在轧制之前首先将线材或钢丝加热到例如400°C至700°C，优选地600°C至700°C。任何适当加热方法可以用来加热线材或钢丝，如在电阻炉、烘箱、红外辐射(IR)加热器、气体燃烧器、流化床中或经任何传导加热。作为另一个例子，中频感应加热炉也可以用来加热钢丝。这里，中频意味着范围从10至200kHz的频率。优选地，在暖轧期间使用单元，该单元调整钢的温度，以补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产变形的和拉长的钢元件的方法，包括如下步骤：将钢线材或钢丝暖轧成变形的和拉长的钢元件；随后在高于钢的较高转变温度(Ac3/Acm)的温度下加热变形的和拉长的钢元件；及在加热之后，将变形的和拉长的钢元件淬火。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·汉塞拉尔，P·万兰斯特，J·斯科尔德曼，
申请(专利权)人：贝卡尔特公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE