第七节 冷拔、热处理钢材
黑龙江省冷拔热处理钢材生产厂主要是齐齐哈尔钢厂。1955年10月1日齐齐哈尔钢厂冷拔
、热处理生产线动工兴建,投资1454万元,于1957年12月建成投产,设计能力年产冷拔钢材
1.5万吨,钢材热处理能力4万吨。
一、主要设备
齐齐哈尔钢厂冷拔、热处理生产线投产时有各种设备1206吨,其中进口设备303吨,占2
5%。经过不断的完善,配套和更新改造,到1985年末,有设备142台套,重量1720吨。
钢材冷拔设备有公称能力50吨双链冷拔机1台、15吨三链冷拔机1台、20吨双链高速冷拔
机1台;还有200吨压力矫直机1台,11辊矫直机2台,9辊矫直机1台,压尖机4台,抛光机3台
,无芯磨床8台,冷剪机2台。
钢材热处理设备有宽1.6米、长6.4米、装入量棒材30吨(卷材10吨)的罩式热处理炉
15座,15个炉罩,其中6座光亮退火炉;10米长热处理炉1座;1座直通式热处理炉,用于需淬
火、回火及正火钢材的加热;碱煮炉1座;400吨压力矫直机1台,7辊矫直机和11辊矫直机各
1台;清理钢材表面的砂轮机及台架4套;硬度试验机2台;弓字锯2台。
与之配套的有装料量3吨,每槽小时生产能力4吨的机械化酸洗槽4个,水洗涤槽2个,中
和用碱(石灰)槽1个,磷酸盐槽1个。可满足全部冷拔钢材和35%热处理钢材酸洗的需要。
二、生产工艺
(一)冷拔钢材生产,是为了取得尺寸精确、表面光洁,性能更佳的钢材。
使用热轧钢材做原料,在室温条件下进行拔制(然后进行热处理)。由于钢种不同,性
能要求不同,一般要经过14道工序才能完成,主要是冷拔前处理,冷拔机拉拔、热处理、精
整等几道工序。
冷拔前处理:先将作为原料的热轧材压尖、退火软化处理、矫直、碱煮、酸洗除锈、修
整、润滑处理等。
冷拔:将润滑处理好的原料的尖部穿过用模具钢或硬质合金制作的拉拔模孔,由冷拔机
夹钳夹住,夹钳挂在冷拔机链条上,将钢材从模孔中拉出。按钢材尺寸的要求,有的需经多
次拉拔。
热处理:冷拔钢材的热处理,大多数是退火,就是将冷拔后的钢材,装入热处理炉中加
热到一定温度,缓慢冷却,消除内应力,细化晶粒,提高塑性。
精整:退火后的成品钢材,要取样检验、探伤、矫直、抛光、磨光、切尖、分选、浸油
包装、成品入库。
(二)钢材热处理生产,是将钢材加热到不同的温度,采用不同的冷却速度和冷却介质
,制取不同结晶组织、不同性能钢材的方法。冷拔钢材必须进行热处理,大部分是退火;热
轧钢材为了取得特定的结晶组织和性能也要进行热处理,有退火、正火、淬火、回火和先淬
火、后回火的调质处理等。
退火:是将钢材加热到比临界温度稍高,并保持一段时间,再慢慢冷却下来,得到稳定
的结晶状态。可以改善钢的不均匀组织,消除内应力、降低硬度,切削加工性能好。
正火:是将钢材加热到临界温度以上30—50℃,保持一段时间后,在静态的空气中冷却
。可以使晶粒细化,增加强度和韧性;减少内应力,改善低碳钢的切削性能。
淬火:是将钢材加热到一定温度保温一段时间,在油或水中急速冷却,可以提高钢材的
硬度和耐磨性。
回火:淬火后的钢处于应力状态,组织不稳定,需回火处理,就是将淬火后的钢材加热
到723℃以下的某一温度,保持一段时间,然后急速冷却下来,可以消除内应力,提高钢材的
韧性,降低硬度。
齐齐哈尔钢厂钢材热处理工艺流程是:热处理→取样→矫直→酸洗→精整分选→成品入
库。
齐齐哈尔钢厂冷拔、热处理生产线投产以来,根据实践中出现的不足和生产需要,进行
了一系列技术改造,完善配套和添置新设备,共80台套,为提高质量、扩大品种、增加产量
创造了条件。1959年自建1台淬火水槽;1960年安装2台弓字锯;1964年自行设计制造1台机械
化包装机,提高包装效率2.5倍;还用旧转炉壳自制1台木炭净化保护气氛发生炉,解决了原
苏制保护气体发生装置工作效果差、经常发生钢材氧化脱碳的质量问题;1970年自制当时国
内最大压尖机,比汽锤锻尖提高效率3倍;自建1座10米长的热处理炉,可以为舰艇长轴等超
长钢材进行热处理,增加了品种规格;1975年增添1台300吨剪切机,可以剪切大直径(40—
63毫米)冷拔材;1974年和1975年对15吨、50吨冷拔机进行改造,安装了可控硅供电系统,
把15吨冷拔机的极限开关改为低压继电器,提高生产效率15%;1982年安装1台仿制的自动化
程度较高的20吨双链高速冷拔机和πK290抛光机;1985年投资400万元,建造1套滚底式连续
退火炉,每年可处理8000吨滚珠轴承钢;1983——1985年采用新型耐火材料高温耐火纤维砌
筑高温罩式退火炉衬,节约能耗36%,提高生产效率27%,此炉衬在我国是第一次试验成功的
项目,并通过了技术鉴定。
同时,不断总结生产经验,先后有15项重大工艺改革,推动了生产发展。1964年采用涂
磷——皂化工艺,提高了冷拔材表面质量,减少了模具消耗;1964年首创了航弹钢冷拔——
热处理互相配套的工艺制度,产品合格率100%,并推广到重庆特钢、上钢五厂等企业;又全
面改进了轴承钢热处理工艺,使球化组织合格率提高到99.8%,为全国之首;1965年采用草
酸盐润滑剂和皂化工艺处理不锈钢,代替了长期使用附盐石灰加机油或石墨粉处理不锈钢的
复杂工艺,缩短了生产周期,提高了质量;1968年实现冷拔模合金化,自制电磨削设备,电
解扩孔,提高了制模能力和质量;1973年购置45吨油压机,将过去高温镶制硬质合金模改为
用油压机中温镶制,减少了镶制破损,降低消耗;1980年全面改革了不锈钢1铬18镍9钛热处
理工艺,消除了横向裂纹,成材率提高8.5%,合格率提高6.3%;改革冷拔材9矽铬热处理工
艺,金相组织超过了联邦德国同类产品质量;80年代又研制推广固体溶解剂,使不锈钢拔前
处理时间缩短4/5;1982年试验成功冷拔碳素结构钢一次成型新工艺,4次热处理改为2次,
共减少9道工序,1983年在全国冷拔工艺现场交流会上向全国推广;1985年又在不锈钢上应用
,规格由3种扩大到7种。
1979年开展全面质量管理,严格执行工艺规程,加强质量控制,产品质量稳步提高,冷
拔材成材率保持在93.4%以上,合格率在99.6%以上;热处理成材率和合格率一直在98%和9
9.1%以上。
三、主要产品
冷拔材生产的钢种有碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、弹簧钢、滚
珠轴承钢、不锈钢和高温合金等八大类,320多个品种,370多个规格。碳素结构钢、合金结
构钢冷拔材,圆钢直径8—80毫米,方钢边长11—22毫米,六角钢11—65毫米;弹簧钢、合金
工具钢、碳素工具钢冷拔材,圆钢直径8.5—40毫米;不锈钢、耐热钢冷拔材,圆钢直径12
—65毫米,六角钢30—65毫米。
热处理钢材主要有结构钢、工具钢、弹簧钢、滚珠轴承钢和不锈钢等320多个品种,350
多个规格,合金钢比例平均占57%。
冷拔、热处理钢材广泛用于国内机械制造、国防军工、航天、船舶等工业生产。先后试
制成功导弹零部件、航空零部件、雷达轴承、通讯卫星、原子反应堆轴承保持架、舰艇用轴
、常规武器用料和特种异型100滑膛炮卡瓣用料等新材料和尖端产品,为国防军事工业生产做
出了贡献。产品还出口亚洲、非洲、香港等15个国家和地区。
冷拔工具钢航空绳用钢、滚珠轴承钢、4铬14镍14钨2钼、T12A穿甲弹冷拔材,特殊用途
齿轮钢20铬镍高中型热轧退火材,阀门用不锈钢冷拔材、螺纹刀具用9矽铬冷拔材等被评为冶
金工业部和黑龙江省优质产品。