特殊钢丝厂设计(design of special steel wire plant)

用优质碳素钢、合金钢和电热合金线材生产特殊用途的碳素钢丝、合金钢丝和电热合金丝的工厂及其配套设施的设计。其设计内容主要包括：确定设计规模和产品方案，选择工艺和设备，配置生产车间和相应的公用与辅助设施。

设计规模和产品方案   在中国，年产量小于1万t的工厂为小型厂，年产量在1～2.5万t的工厂为中型厂，年产量在3～5万t的工厂为大型厂。各种特殊钢丝厂的产品有：结构钢丝、弹簧钢丝、工具钢丝、滚珠和滚柱轴承用铬钢丝、冷顶锻钢丝、易切削钢丝、不锈钢丝和高电阻电热合金丝共8类。其中结构钢丝和弹簧钢丝占多数，其次为滚珠和滚柱轴承用铬钢丝、焊接用钢丝和不锈钢丝等。钢丝直径为0.1～16mm，最大直径为20mm。由于特殊钢丝种类多，钢种复杂，生产工艺差别大，确定产品方案时应合理安排各类产品的产量，以有利于组建专业化生产线和主要生产设备的均衡生产。

工艺流程   各类特殊钢丝对化学成份、力学性能、金相组织、表面质量和交货状态的要求都不相同。生产工序多，流程较复杂。其基本工艺流程如图。

(1)线材热处理。为了改变热轧线材的组织状态，适应冷拔加工的要求，对不同的钢种采用不同的热处理方法，弹簧用的高碳线材采用铅淬火；合金结构钢和合金弹簧钢线材采用软化退火；滚珠轴承钢和工具钢线材采用球化退火；奥氏体不锈钢线材采用固溶处理等。

(2)酸洗。高碳钢、结构钢和滚珠轴承钢等需要进行酸洗(采用硫酸或盐酸溶液)、磷化和硼砂涂层；不锈钢和高温耐热合金线材的氧化层不易消除，需经融熔碱浸处理、将氧化层疏松后，再用硫酸、盐酸和硝酸钠配制的混合液进行酸洗和树脂涂层处理。

(3)拉丝。碳素弹簧钢丝和不锈弹簧钢丝按产品力学性能要求，采用70％～90％的总缩面率进行拉拔。其它合金钢丝冷拉性能较差，总缩面率在20％～60％之间。异形钢丝用辊模一拉模联合生产工艺。高速工具钢等难变形钢丝则用热拉方法，可提高总缩面率，减少热处理次数，节约能耗。

(4)半成品热处理。需继续加工的碳素弹簧钢丝和不锈弹簧钢丝分别经铅淬火和固溶处理；其它合金钢丝采用再结晶退火，恢复塑性，以利继续加工。

(5)成品热处理。需要热处理状态或软状态交货的产品，按产品的技术要求，分别采用退火、固溶处理(奥氏体不锈钢丝)和淬火回火等。不锈钢丝、冷顶锻不锈钢丝等要求冷拉交货的产品经热处理后，尚需酸洗和拉拔。

(6)矫直切断和磨光。以直条状态交货的钢丝需经矫直并按定尺切断。为消除表面缺陷，高速工具钢丝和阀门用铬钒弹簧钢丝，经矫直切断后尚需外圆磨光。

设备选择   根据产品品种、设计规模和原料条件等选择主要设备。

(1)酸洗设备。有间歇式和连续式酸冼设备两种。组成见钢丝与钢丝制品厂设计。不锈钢和电热合金线材酸洗采用电熔融碱槽、专用酸洗槽和涂层槽等组成的酸洗线。

(2)拉丝设备。可以分为连续拉丝机、单卷筒拉丝机和带加热装置的拉丝机三种。连续拉丝机适用于拉拔2道次以上的弹簧钢丝和滚珠轴承钢丝等。单卷筒拉丝机用于盘重小或直径粗的线材、异形钢丝和难变形钢丝。带加热装置的拉丝机用于难变形的钢丝。

(3)热处理设备。可选择周期炉和连续炉(见钢丝与钢丝制品厂设计)。各类合金钢丝，批量小的选用井式炉或单垛罩式炉，批量较大的选用多垛罩式炉或周期式辊底炉。批量大的单一品种可选择连续式辊底炉。各种周期炉应有较好的密封性能和热风循环系统，适应可控气氛热处理工艺。不锈钢丝的热处理采用管式光亮热处理炉和涂层连续机组。碳素弹簧钢丝热处理设备与钢丝绳厂所用相同。

(4)矫直切断和磨光设备。直条钢丝选用带定尺切断装置的辊式矫直切断机；磨光钢丝选用无心外圆磨床。

车间组成和公用与辅助设施   特殊钢丝厂通常附设在特殊钢厂内，由酸洗、拉丝、热处理和磨光车间组成。规模较大的工厂，按品种或工艺分类，建设碳素弹簧钢丝和合金钢丝两个生产系统。公用与辅助设施见钢丝与钢丝制品厂设计。此外根据保护气体种类和用量，设置氮气纯化装置和保护气体发生站等。