一种异型轧制钢丝的退火工艺
阅读说明：本技术 一种异型轧制钢丝的退火工艺 (Annealing process of special-shaped rolled steel wire ) 是由 姜敏 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种异型轧制钢丝的退火工艺,涉及热处理技术领域；包括如下步骤：装炉：待处理型材经机械设备导入清洗装置；碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值,轧制后的型材,通过装有碱液的槽中,在30-45°C下,经1-3分钟浸泡；酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材,再用稀盐酸清洗2-5分钟；干燥：上述处理后的型材,经超声波震动下、无水乙醇酒精溶液清洗30-60秒,然后立即烘干或冷风吹干；加热退火：再将型材放入通有氨气的退火炉中,退火炉起始温度为20-25°C,先升温到400-500°C,再以4-6°C/分钟的升温速率将温度升到450-560°C,其中温度误差控制在±1°C。加热到450-560°C进行10-30分钟的退火；冷却：退火后的型材随炉冷却到20-40°C,取出获得表明干净的型材。(The invention discloses an annealing process of a special-shaped rolled steel wire, relating to the technical field of heat treatment; the method comprises the following steps: charging: leading the section to be treated into a cleaning device through mechanical equipment; washing with an alkali solution: preparing an alkali solution and the PH value thereof, and soaking the rolled section in a tank filled with the alkali solution at 30-45 ℃ for 1-3 minutes; acid solution cleaning: washing the section bar washed by the alkali solution for 2-5 minutes by dilute hydrochloric acid; and (3) drying: washing the treated section bar for 30-60 seconds by absolute ethyl alcohol solution under ultrasonic vibration, and then immediately drying or drying by cold wind; heating and annealing: then the section is put into an annealing furnace filled with ammonia, the initial temperature of the annealing furnace is 20-25 ℃, the temperature is firstly raised to 400-560 ℃, and then the temperature is raised to 450-560 ℃ at the temperature raising rate of 4-6 ℃ per minute, wherein the temperature error is controlled to +/-1 ℃. Heating to 450-560 ℃ for annealing for 10-30 minutes; and (3) cooling: and cooling the annealed profile to 20-40 ℃ along with the furnace, and taking out to obtain the profile with clean surface.)
技术领域
本发明涉及一种热处理技术领域，具体是一种异型轧制钢丝的退火工艺。
背景技术
30年前，日本、美国的车企（丰田、福特等），相继采用钢材质油环替代铸铁环，减
小了油环与缸体的摩擦力，降低了污染物的排放以及铸铁环电镀过程的环境污染。目前，
高质量活塞环，尤其是油环（也称活塞环第三环）的市场供不应求。遗憾的是，生产油环
所需的异形钢丝热处理工艺不过关，导致其尺寸精度不够、残余应力过大等问题，无法生
产高品质油环（如日本特线）。当前，开发出合适的异形钢丝热处理工艺及设备已经迫在
眉睫。
异型钢丝的原材料是我国自主研发的高碳高铬的6Cr13Mo马氏体不锈钢，由Cr13发
展而来。但是，其热处理制度并不能完全适用于油环用异型钢丝。原因有：1）与Cr13系
相比，添加了Mo元素；2）轧制型材的最小加工余量为0.7mm，就必须控制其热处理时的
变形量，否则无法机械加工；3）轧制型材较小尺寸晶粒在高温下易长大，进而降低力学
性能；4）现有的高温加热设备多是井式炉或箱式炉，易出现加热不均导致的局部变形量
过大，6Cr13Mo多用于轴承、弹簧钢和医疗手术刀等，还没有对应的国外牌号。与德国的
x65Cr13与其接近，但碳含量偏高也不含Mo。于是，国外的热处理工艺也只是参考。
鉴于6Cr13Mo异型钢丝（最薄处为0.3mm、最厚为2.5mm）是由直径3.5mm的钢丝
经轧制而来。经知网和专利检索，小尺寸（有效厚度小于5mm）的6Cr13Mo异型钢丝的热处理工艺，仍未见报道。其原因是：对于油环异型钢丝用的原材料小直径6Cr13Mo钢丝，由于试验初期用量较少，很多大型钢企不愿生产，而小钢厂生产出的钢丝又不稳定，致使研发进展较慢，随着国家对环境保护的重视和车辆排放“国VI”标准的实施，由于铸铁活塞环的电镀会造成严重的污染，钢质活塞环取代铸铁活塞环是发动机活塞环发展的必然趋势。热处理过程更倾向于环保、节能和高效。对国内的6Cr13Mo而言，当务之急是确定热处理工艺参数，并建立钢质油环异形钢丝的高温连续热处理设备，推进高品质油环的发展，填补国内在该方向的空白。
目前，活塞环型材在轧制过程中，需要多道次才能完成型材的成型。但是，在轧制道次间，需要退火，降低硬度、减小残余应力，保证后续道次的顺利轧制。在实践中，发现
现有退火工艺参数处理后，型材表面仍有较硬的氧化皮等缺陷，严重制约了连续轧制。目
前方法是，对有缺陷的部位进行人工打磨，在打磨后的样品处理过程中，又发现局部不均
匀，导致最终型材的尺寸达不到精度。经分析，初步原因是第一道次轧制后的型材在润滑
油、加热状态下产生了较硬的氧化物，这些氧化物紧密的与基体结合，致使后续轧制成型
很难顺利完成。轧制道次间的退火是制备高质量6Cr13Mo异型钢丝的必要条件。按照目前
的退火工艺，发现最终的板材的成形性较好，但是硬度偏高，难以打孔以及机械加工。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异型轧制钢丝的退火工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种异型轧制钢丝的退火工艺，包括如下步骤：
装炉：待处理型材经机械设备导入清洗装置；
碱溶液清洗：
调配碱溶液及其PH数值，轧制后的型材，通过装有碱液的槽中，在30-45°C下，经
1-3分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用稀盐酸清洗2-5分钟；
干燥：上述处理后的型材，经超声波震动下、无水乙醇酒精溶液清洗30-60秒，然后
立即烘干或冷风吹干；
加热退火：再将型材放入通有氨气的退火炉中加热到450-560°C进行退火；
冷却：退火后的型材随炉冷却到20-40°C，取出获得表明干净且呈银亮色的型材。
作为本发明进一步的方案：所述酸溶液清洗步骤中的稀盐酸浓度为3%-5%之间。
作为本发明再进一步的方案：所述退火炉的气氛为氨气，起始温度为20-25°C，先升温到400-500°C，再以4-6°C/分钟的升温速率将温度升到450-560°C，其中温度误差控制在±1°C。
作为本发明再进一步的方案：所述加热退火的退火时间为10-30分钟。
作为本发明再进一步的方案：所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾的混合液。
作为本发明再进一步的方案：所述碱液PH值为9-11.6。
作为本发明再进一步的方案：所述由20-25°C升温到400-500°C的升温速率为30-45°C/分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明克服现有技术工艺的缺陷，该工艺能够提高型材的退火质量，细化组织、均匀成粉和组织等，稳定退火，表面光洁，硬度稳定可以适用于连续生产，同时该工艺也可应用于改善原料的不合格组织，与原来手工打磨工艺相比，该方法可以实现在线运行，提高了生产效率和稳定性。
附图说明
图1为轧制后型材。
图2为实施例3获得退火后的型材。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
本发明实施例中，为本发明实施例提供的一种异型钢丝轧制过程的退火工艺的，包括
如下步骤：
装炉、碱溶液清洗、酸溶液清洗、干燥、加热退火和冷却，其具体步骤如下：
装炉：轧制后的型材经机械设备导入退火设备，速度以轧制速度为准；
碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值，轧制后的型材，通过装有碱液的槽中，在30-45°C下，经1-3分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用稀盐酸清洗2-5分钟；
干燥：上述处理后的型材，经超声波震动下、无水乙醇溶液清洗30-60秒，然后立即烘干或使用冷风吹干；
加热退火：再将型材放入通有氨气的退火炉中加热到450-560°C进行退火；
冷却：退火后的型材随炉冷却到20-40°C，取出获得表面干净的型材。
所述酸溶液清洗步骤中的稀盐酸浓度（质量百分比）为3%-5%之间。
所述退火炉的气氛为氨气，起始温度为20-25°C，先升温到400-500°C，再以4-6°C/分钟的升温速率将温度升到450-550°C，其中温度误差控制在±1°C。
所述加热退火的退火时间为10-30分钟。
所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾的混合液。
所述碱液PH值在9-11.6。
所述氨气的流速为120-280毫升/分钟
所述由20-25°C升温到400-500°C的升温速率为30-45°C/分钟。
实施例1：
装炉：轧制后截面积为6平方毫米的型材，经机械设备导入清洗装置；
碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值至11.6，轧制后的型材导入装有碱液的槽中，在45°C下，经1分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用浓度为5%的稀盐酸清洗2分钟；
干燥：上述处理后的型材在无水乙醇溶液（99%）中，超声波清洗30秒，然后立即冷风吹干；
加热退火：再将型材放入通有氨气流速为120ml/分钟的退火炉中，退火炉的起始温度为25°C，先以30°C/分钟的升温速率升温到400°C，再以4°C/分钟的升温速率升温到450°C，退火时间为30分钟；其中温度误差控制在±1°C。
冷却：退火后的型材随炉冷却到40°C，取出获得表面干净呈灰亮色的型材。
实施例2：
装炉：轧制后截面积为6平方毫米的型材，经机械设备导入清洗装置；
碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值至9.0，轧制后的型材导入装有碱液的槽中，在30°C下，经3分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用浓度为3%的稀盐酸清洗5分钟；
烘干：上述处理后的型材在无水乙醇溶液（99%）中，超声波清洗60秒，然后立即烘干；
加热退火：再将型材放入通有氨气流速为280ml/分钟的退火炉中，退火炉的起始温度
为20°C，先以45°C/分钟的升温速率升温到450°C，再以6°C/分钟的升温速率升温到
560°C，退火时间为10分钟；其中温度误差控制在±1°C。
冷却：退火后的型材随炉冷却到20°C，取出获得表面干净呈灰亮色的型材。
实施例3：
装炉：轧制后截面积为6平方毫米的型材，经机械设备导入清洗装置；
碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值至10.2，轧制后的型材导入装有碱液的槽中，在35°C下，经4分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用浓度为4%的稀盐酸清洗4分钟；
干燥：上述处理后的型材在无水乙醇溶液（99%）中，超声波清洗45秒，然后立即冷风吹干；
加热退火：再将型材放入通有氨气流速为200ml/分钟的退火炉中，退火炉的起始温度为22°C，先以40°C/分钟的升温速率升温到440°C，再以5°C/分钟的升温速率升温到540°C，退火时间为15分钟；其中温度误差控制在±1°C。
冷却：退火后的型材随炉冷却到25°C，取出获得表面干净呈银亮色的型材。
对比例1：
装炉：轧制后截面积为6平方毫米的型材，经机械设备导入清洗装置；
碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值至10.2，轧制后的型材导入装有碱液的槽中，在35°C下，经4分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用浓度为4%的稀盐酸清洗4分钟；
干燥：上述处理后的型材在无水乙醇溶液（99%）中，超声波清洗45秒，然后立即冷风吹干；
加热退火：再将型材放入大气气氛下的退火炉中，退火炉的起始温度为22°C，先以40°C/分钟的升温速率升温到440°C，再以5°C/分钟的升温速率升温到540°C，退火时间为15分钟；其中温度误差控制在±1°C。
冷却：退火后的型材随炉冷却到25°C，取出获得表面干净呈灰黑色的型材。
对比例2：
装炉：轧制后截面积为6平方毫米的型材，经机械设备导入清洗装置；
碱溶液清洗：调配碱溶液及其PH数值至10.2，轧制后的型材导入装有碱液的槽中，在35°C下，经4分钟浸泡；
酸溶液清洗：碱溶液洗后的型材，再用浓度为4%的稀盐酸清洗4分钟；干燥：上述处理后的型材在无水乙醇溶液（99%）中，超声波清洗45秒，然后立即冷风吹干；
加热退火：再将型材放入通有高纯氩气（99.99%）且其流速为200ml/分钟的退火炉中，退火炉的起始温度为22°C，先以40°C/分钟的升温速率升温到440°C，再以5°C/分钟的升温速率升温到540°C，退火时间为15分钟；其中温度误差控制在±1°C。
冷却：退火后的型材随炉冷却到25°C，取出获得表面干净呈灰亮色的型材。
对本发明实施例制得的型材进行了室温下的显微硬度测试、表面粗糙度评价和颜色观察。根据GB/T230.1—2018《金属洛氏硬度试验》测试了退火后的型材的洛氏硬度，根据GB/T1031-2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》评价了退火后的表面粗糙度，以及退火后型材的颜色变化。对本发明的实施例1-3、对比例1-2进行了上述指标测试，结果如表1所示，其中洛氏硬度载荷采用9.8N。
表1对上述试验样品的测试及观察结果1.
洛氏硬度/（N/mm<sup>2</sup>） 表面粗糙度 /Ra 表面颜色 实施例1 32 1.8 灰亮 实施例2 28 1.7 灰亮 实施例3 30 1.6 银亮 对比例1 30 2.0 灰黑 对比例2 30 1.8 灰亮
综上所述：本发明提供一种异形轧制钢丝的的退火工艺，减少/克服现有技术工艺的缺陷，该工艺能够提高型材在轧制道次间的退火质量，细化组织、均匀成粉和组织等，稳定退火，表面光洁，硬度稳定可以适用于连续生产，同时该工艺也可应用于改善原料的不合格组织。
本发明具体适用于6Cr13MoV异形钢丝。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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