具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

实施例：

参照图1，一种用于碳钢的超高速连续等温球化退火方法，包括以下步骤：

S1：砂光后的线材放线至清洗机构清洗，并进行烘干处理；

S2：上述S1中所得线材输送至连续炉进行等温球化退火处理，该等温球化退火配制为随炉升温至Ac1线以上40℃-60℃保温6-60分钟进行奥氏体化转变，然后降温至Ar1线以下10-20℃保温6-60分钟进行球化转变，继而再次降温至500℃以下，进入水冷槽快速空冷，而后出炉空冷；

S3：将上述S2等温球化退火后线材输入水冷槽降温至35℃以下；

S4：将上述S3中冷却后线材通过收线机构进行收纳，本发明的连续炉等温球化退火方法，与传统的井式炉球化退火工艺相比，由于连续炉的长度有限，相应的会造成退火时间缩短，因此需要更高的奥氏体化温度，以使得重结晶快速完成，留更多的时间给等温球化转变，在等温球化后，为了降低冷却速率，防止冷速过快淬上火，以避免线材在后续的拉拔或轧制时出现断裂和开裂等质量事故；而且，在降温至500℃以下的过程中，也在进行着球化，使球化转化的更完全，使得线材各部分的球化率趋于一致。

作为发明优选的技术方案，在步骤S1中清洗依次包括清洁剂清洗步骤和清水清洗步骤，清洁剂清洗用于清洗到线材表面的杂质，而清水清洗便于洗去线材表面残留的清洁剂，从而防止清洁剂影响到后续等温球化过程。

进一步的，步骤S2中奥氏体化转变之前还包括预热阶段，该阶段包括至少三个连续升温过程，且该多个升温过程达到的温度呈等差数列递增，并跨过线材Ac1温度线且靠近奥氏体化转变温度，由此，由该最后依次升温达到的温度到达奥氏体化转变温度只需很小的升温幅度，从而保证了线材的过热度不至于太大，避免对材料内部组织产生不利影响。

进一步的，步骤S3中三次降温阶段包括至少四次连续降温过程，多个降温过程降至的温度差值成递增的趋势分布，且多个降温过程降至的温度跨过Ar3温度线并位于500℃以下，由于珠光体转变温度范围大多数成C型或扁C型，即珠光体转变点在500℃以上，那么到500℃基本珠光体转变完成，因而在等温球化转变温度到500℃之间也发生球化转变，从而继续提高球化率，以提升线材的强度和韧性。

作为本发明优选的技术方案，步骤S2与步骤S3之间还设有用于将线材温度降至280℃以下的空冷区，线材经三次降温至500℃以下之后，具体可设置2m长的空冷区，尽可能使温度降到280℃以下，使进水冷槽的冷却速度小于临界淬火冷却速度，保证不能淬上火由于小规格(小直径或厚度小的薄料)线速度非常快(10-20m/min)需要更长的冷却阶段，而炉长又不可能做得很长，只有加一段2米长空冷区，降低进入水冷槽中炉管的温度，减少淬上火的风险，如果没有这段，小规格进入水冷槽炉管时的温度可能大于Ms点(马氏体形成的开始温度，也就是常说的淬火温度)，而水冷槽中炉管的冷却速度远远大于空冷，容易淬上火，加上空冷，提前降温，防止淬上火，避免线材在后续的拉拔或轧制时出现断裂和开裂现象。

此外，水冷槽的长度设置为8-12m，通过水冷槽冷却后可使得线材温度不高于150℃，保证线材不变色。

本发明还公开了一种超高速连续等温球化退火的装置，包括升温炉10、与升温炉连通的降温炉20以及与降温炉相邻的水冷槽，且在降温炉和水冷槽之间设置有空冷区，由此，线材在途径该退火装置时，随升温炉升温进行奥氏体化转变，并随降温炉初步降温进行球化转变，再次降温做进一步的球化转变，并最终将线材降温至500℃以下出降温炉，利用水冷槽将线材温度进一步降低，防止线材变色。

进一步的，升温炉内包括至少三个与升温过程相匹配的升温温场以及五个与奥氏体化转变保温过程相匹配的保温温场，即升温炉设有至少三个区进行线材预热，以防止线材在炉内过热度太大，并通过保温温场使得线材保温进行奥氏体化转变。

进一步的，降温炉包括五个与球化转变等温过程相匹配的等温温场以及至少四个与降温过程相匹配的降温温场，即降温炉设有五个区等温用于线材组织进行球化转变，以及四个区用于将线材连续降温至500℃以下，使其不保持在过冷奥氏体状态下，保证没有淬火的组织条件。

为了验证上述等温球化退火工艺的可行性，现采取实验的方式进行验证：线材采用55CrSi，实验组采用上述等温球化退火工艺和球化退火装置对线材进行球化处理，其中球化退火工艺图如图2所示，其中升温阶段的温度设置曲线如图3所示，降温阶段的温度设定曲线如图4所示，此外，用于等温球化退火的装置采用前面一个12m长的升温炉后面接一个16米长的降温炉，并在降温炉后接一段2m长的空冷区，再接一段8-12m的水冷槽，其中，升温炉和降温炉的连接方式及温场设定如图5。而对比组采用传统的井式炉球化退火工艺，即将样件按照如图6所示的形式捆绑在原材料上，即呈上层、中上层、中层、中下层、下层五层设置，其退火工艺图如图7所示，其中，井式炉球化退火制度为随炉升温至770℃-785℃保温120-360分钟，然后降温至680℃-720℃保温120-240分钟，随后继续降温至580℃-620℃保温60-120分钟，降温至500℃以下，继而出炉空冷。在两组实验结束后，将实验组得到的线材分别选取边缘管和中间管进行检测，参照8-11，具体的，分别选取等温球化退火后线材的头部、中前部、中部、中后部、尾部五部分进行检测；相应的，对于对比组选取内外圈各层进行检测，分别对两组实验所得线材的球化率和硬度进行测量，其中，两组实验的硬度如下表1和表2所示，球化率如下表3和表4所示，其中球化率采用金相法进行观测，单位为％；硬度采用维氏硬度测量方法，单位为HV。

表1-井式炉球化退火线材内外圈硬度表

表2-等温球化退火线材各部分硬度表

表3-井式炉球化退火线材内外圈球化率

表4-等温球化退火线材各部分硬度表

注：实验组中的边缘管线材相当于对比组中外圈线材，中间管相当于内圈线材。

表5-未砂光样井式炉球化退火后各部分脱碳值

表6-砂光样井式炉球化退火后各部分脱碳值

由上述表1和表2可知，采用本发明的连续等温球化退火工艺得到的线材各部分硬度相比于传统的井式炉球化退火得到的线材，线材表面对应位置的硬度值均有所下降，且经该连续等温球化工艺得到的同一根线材表面各部分硬度值更平均，使得线材在后续的拉拔或轧制时变形更加稳定。

由上述表3和表4可知，采用本发明的连续等温球化退火工艺得到的线材各部分球化率相比于传统的井式炉球化退火得到的线材，线材表面对应位置的球化率数值均有所提高，且经该连续等温球化工艺得到的同一根线材表面各部分球化率值更平均，使得线材具有更好的强度和韧性。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。