專利名稱：低碳合金鋼水泥廠和射釘及制造方法
技術領域：
本發明是涉及一種低碳鋼的水泥釘或射釘，及生產該種釘子的工藝技術，該種釘用于建筑裝飾領域。
低碳合金鋼水泥和射釘的生產工藝是選用低碳鋼線材做原材料，主要采用滲碳和碳氮共滲工藝生產低碳合金鋼水泥釘或射釘的工藝技術。這種低碳合金鋼水泥釘或射釘能夠安全可靠地穿過磚結構墻的水泥和白灰封面釘入磚內，或者在200標號以下砂漿水泥表面上固定物品和裝修用。
目前，生產水泥釘和射釘被廣泛采用的工藝方法是選用中碳鋼線材或者高碳鋼線材，經過機械除銹、酸洗、水清洗、沾灰干燥、拉絲、退火后再經過機械除銹、酸洗、水清洗、沾灰干燥、拉絲至合適的尺寸，再經過制釘、中溫淬火、低溫回火、表面處理后，制成水泥釘或射釘。上述工藝方法存在著如下的缺點和不足成本高，中碳鋼和高碳鋼線材每噸價格高于低碳鋼線材1000元。工藝性不好，生產周期長，由于金屬材料的冷作硬化，中碳鋼和高碳鋼線材在拉絲工序中必須進行退火，每次退火費用是500元/噸以上;由于退火，線材必須重新進行機械除銹、酸洗、水清洗、沾灰干燥，才能繼續拉絲。這樣既增加了線材損耗、增加了退火費用，提高了成本，又加長了生產周期。在生產過程中，由于中碳鋼和高碳鋼線材強度較強和硬度較高，對生產設備(拉絲機和制釘機)損壞程度較嚴重，也增加了工人的勞動強度。由于中碳鋼和高碳鋼線材彈性較好，在制釘工序中，釘桿校直難度增大，產品彎桿率高。由于存在退火工序，存在著退火不均勻的現象，容易造成制釘不掉角或釘尖散口，抽尖及釘帽開裂的缺欠。
在1993年1月20日的如中國專利局公開的CN106854A《發明專利公告》的《用低碳鋼生產水泥釘和射釘的工藝方法》中所公開的工藝方法中，又存在著如下的缺欠文中說“本工藝的特點是選用了低碳鋼線材為原材料，其材質是包括國產甲類普通碳素鋼、乙類普通碳素鋼和優質碳素鋼，其鋼中的碳含量低于0.25%的10、15、20、25、15MN、20MN/25MN等牌號的低碳鋼線材以及進口線材中材質成分與上述國產線材材質相同或者相近的材料。”上述選材方法只規定了選用碳含量低于0.25%的低碳鋼線材的材質成分，而沒有提到低碳鋼由于冶煉時脫氧材料不同而形成二種不同的低碳鋼，即鎮靜鋼和沸騰鋼。鎮靜鋼一般是經鋁脫氧的本質細晶粒鋼，沸騰鋼一般是經錳硅脫氧的本質粗晶粒鋼，一旦選用了低碳沸騰鋼線材為原料生產的低碳鋼水泥釘或射釘，在中溫滲碳或碳氮共滲時，溫度超過700℃的材料晶粒度級別將進入4級，在溫度接近900℃時晶粒度級別已達到1級，因晶粒度過于粗大，產品的強度和韌性極大的降低而成為廢品，廢品率可達100%。廢品的主要性能表現為，在正常使用時，一錘打下去，釘帽、釘桿立即斷裂甚至粉碎，完全喪失使用價值。
鑒于上述已有技術的缺點和不足，本發明提供一種能夠保證產品質量、不出廢品、又能進一步降低成本的低碳滲碳鋼或低碳碳氮共滲的合金鋼板材質的水泥釘或射釘及制造該種釘子的工藝技術。
本發明的目的是通過下述技術方案實現的在低碳鋼線材中選用低碳優質碳素鋼，碳素結構鋼中的低碳鎮靜鋼和低碳特殊鎮靜鋼，經過機械除銹、酸洗、水清洗、沾白灰、干燥、拉絲、制成水泥釘和射釘形狀，再進行氣體滲碳或者是碳氮共滲、中溫淬火、低溫回火、表面處理，在本工藝中其特征是在選用低碳鋼線材做原材料時，選用鎮靜鋼或者特殊鎮靜鋼。
本發明的另一個特點是，在制釘工序完成后，在網帶式連續滲碳淬火爐中，進行保護氣氛下的氣體滲碳或者碳氮共滲。爐中的預熱溫度為860℃，氣體滲碳或者碳氮共滲的溫度為870-900℃，擴散溫度為880℃，淬火前的預冷溫度為845℃至850℃，采用0.90%-1.05%的碳勢，時間為45分鐘至1小時15分鐘，油淬。低溫回火溫度控制在150℃至180℃，時間為45分鐘至1小時。
本發明的全部工藝流程是低碳鎮靜鋼線材，在除銹機上經過機械除銹后，投入3%-5%的硫酸溶液中浸泡13分鐘至20分鐘，然后用清水沖洗干凈，再將線材投入到溫度為80℃-90℃含氧化鈣48%-52%的漿水中浸泡10分鐘至12分鐘后，取出涼干。再進入拉絲工序。當線材延伸率在25%-27%，收縮率為50%-55%時，拉絲工序的拉絲模排布參考值如下表 把拉制好的成品線材，在國產Z94系列制釘機上進行常規制水泥釘型和射釘型生產。
把生產出的釘子，在網帶式連續滲碳淬火爐中進行通氣式可控氣氛下的滲碳或者碳氮共滲，滲層控制在釘子公稱直徑的0.0035-0.0045倍，碳勢控制在0.9-1.05%之間。淬火處理后，再進行低溫回火處理。具體的熱處理工藝是在網帶式連續滲碳淬火爐中，予熱溫度為860℃，滲碳或者碳氮共滲溫度為870℃至900℃，碳勢為0.9-1.05%之間，擴散溫度為880℃，淬火前的預冷溫度為845℃至850℃，工件通過的時間為45分鐘至1小時15分鐘，油淬。低溫回火溫度控制在150℃至180℃之間，工件通過時間為45分鐘至1小時。
本發明與現有技術相比，由于明確了在低碳鋼線材中，只有本質細晶粒鋼，尤其是突出強調了碳素結構鋼中的鎮靜鋼和特殊鎮靜鋼，才能用做制造水泥釘和射釘的原材料，避免了因用本質粗晶粒鋼(沸騰鋼)而產生的批量廢品的發生，成為本發明的一個技術關鍵。又由于新的熱處理工藝的制釘，確保了產品的晶粒度在5、6級以上，提高了產品的強度指標和韌性指標，使產品質量處于好而穩定的狀態。
由于本發明上述二項技術關鍵的提出，用低碳鋼生產水泥釘和射釘的工藝方法才徹底完善。才使低碳鋼線材和中高碳鋼線材每噸800元-1000元的價差，因選用低碳鎮靜線材做原材料，切實地成為水泥釘和射釘生產成本的降低額;才使拉絲工工序中不需退火，每噸又降低成本500元;才使拉絲機和制釘機損壞率降低，減少了維護和維修費用;才使低碳鋼線材的拉拔工藝性好，拉細絲容易的優點得以體現;才使工人勞動強度降低;才使低碳鋼可塑性優于中高碳鋼的特點在產品外觀質量的提高上得以體現釘子彎桿率降低，消滅了釘類的抽心和散口，釘帽不開裂。
滲碳鋼和碳氮共滲鋼同屬低碳合金鋼。由于上述低碳鎮靜鋼材料的選用，合理可行的滲碳和碳氮共滲工藝的制訂，這種低碳合金鋼水泥釘和射釘的生產工藝才成為了實用技術。
圖1是本發明的工藝流程圖。
圖2是本發明的鎮靜鋼和沸騰鋼材料加熱溫度和晶粒度級別關系圖。
圖3是本發明的滲碳或者碳氮共滲熱處理工藝圖和低溫回火熱處理工藝圖。
下面結合附圖對本發明作具體實施例描述。
如附圖2所示，給出了鎮靜鋼線材和沸騰鋼線材的加熱溫度和鋼材晶粒度級別的關系曲線。
附圖3還可以進一步看出在選用低碳鋼生產水泥釘和射釘的工藝方法中所給出的在900℃-960℃進行氣體滲碳的溫度偏高，因為在此溫度下，鎮靜鋼的晶粒度級別已接近4級或超過4級，產品的強度和韌性損失也很大，產品的質量大大地降低了。
結合附圖1的工藝流程實施例1用臺灣產牌號C1018線材，材質成分如下C0.19% MN0.71% P0.02%S0.015% S0.3%工藝過程如下經機械除銹后，在4%的硫酸溶液中浸泡15分鐘，用清水沖洗干凈，然后將線材投入氧化鈣含量為48%，溫度為90℃的水漿中浸泡10分鐘，涼干后開始拉絲，在D5C×5拉絲機上連續拉絲，各道拉絲模匹配如下φ5.7，φ5.0，φ4.5，φ4.1，φ3.7，成品絲φ3.7即為制釘用線材，在Z94-4自動制釘機上，生產60×3.7水泥釘型。然后在網帶式連續滲碳淬火爐上進行保護氣氛下的氣體碳氮共滲淬火。工藝參數如下各區溫度予熱區860℃，碳氮共滲880℃，預冷區850℃，碳勢0.90%，時間50分鐘;然后在網帶式連續回火爐上進行回火處理，回火溫度180℃，時間40分鐘，經電鍍后，水泥釘生產完畢。
表面硬度HRC58-62心部硬度HRC29-34抗拉強度 b1300-1600MPa晶粒度級別6級金相表面細小，回火馬氏體。
心部低碳馬氏體實施例2采用首鋼產Q235A線材，材質成分如下C0.18%、MN0.51%、P0.019%、S0.01%、Si0.1%。
采用如實施例1相同的工藝過程仿制射釘釘型，用射釘槍試打，和仿國內某名牌產品相比，性能相仿佛。
實施例3采用實施例2的原材料，采用相同的工藝，生產水泥釘，產品質量參數如下表面硬度HRC56-60心部硬度HRC32-35抗拉強度 b1300-1700MPa晶粒度級別6級金相表面馬氏體+碳化物心部低碳板條馬氏體
權利要求
1.一種低碳合金鋼水泥釘或射釘，其特征是水泥釘和射釘的原材料是低碳鎮靜鋼線材或者是低碳特殊鎮靜鋼線材。
2.一種制做權利要求1的水泥釘和射釘的工藝方法，是選用低碳鎮靜鋼線材或者是低碳特殊鎮靜鋼線材，經過機械除銹、酸洗、水清洗、沾白灰、干燥處理工序后，再經過拉絲制成水泥釘或射釘形狀，再放到網帶式連續滲碳淬火爐中進行低碳鎮靜鋼或低碳特殊鎮靜鋼的滲碳或碳氮共滲工藝、中溫淬火、低溫回火、表面處理的工序制造成水泥釘或射釘。
3.根據權利要求2所述的工藝方法其特征是滲碳或碳氮共滲時，水泥釘和射釘在網帶式連續淬火爐中進行預熱的溫度是860℃，滲碳或碳氮共滲的溫度是870℃-900℃，碳勢為0.90%-1.05%，時間為45分鐘-1小時15分鐘，低溫回火溫度為150℃-180℃，時間為45分鐘-1.1小時。
4.根據權利要求2所述的工藝方法，其特征是經過滲碳和碳氮共滲的中溫淬火和低溫回火生產的水泥釘和射釘的晶粒度應是5-6級。
5.按權利要求1所述的工藝方法，其特征是滲碳層控制在釘子的公稱直徑的0.0035-0.0045倍，釘子表面含碳量應控制在0.9%-1.05%之間。
全文摘要
本發明涉及一種低碳合金鋼水泥釘或射釘及其制造該釘的工藝技術，是選用低碳鋼中的鎮靜鋼或特殊鎮靜鋼線材為原材料，經過除銹酸洗、水清洗。沾白灰、干燥、拉絲制成水泥釘或射釘形狀，再進行在網帶式淬火爐中，氣體滲碳或碳氮共滲、中溫淬火、低溫回火、表面處理。爐中預熱溫度為860℃，滲碳或碳氮共滲溫度870℃-900℃，采用了0.90％-1.05％的碳勢，時間是45分鐘到1小時15分鐘，低溫回火為150℃-180℃，時間為45分鐘到1小時，確保產品在晶粒度5-6級，提高了產品的強度和韌性指標，使產品質量處于穩定狀態，制造成本低，工藝性好，質量參數離散度小。
文檔編號C23C8/32GK1099806SQ9411031
公開日1995年3月8日 申請日期1994年6月9日 優先權日1994年6月9日
發明者田義德 申請人:田義德