本發(fā)明涉及出于拉絲目的處理長形制品表面的設(shè)備和方法，在長形制品已經(jīng)受暴露于一些化學(xué)元素的氧化氣氛之后，例如在熱處理爐中的停留時間期間。

背景技術(shù)：

1、在下文中，所有類別(奧氏體、鐵素體、奧氏體-鐵素體等)的不銹鋼絲材和帶材的領(lǐng)域?qū)⒈灰暈楸景l(fā)明的應(yīng)用的特權(quán)示例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，上述內(nèi)容不是限制性的，并且本發(fā)明可以被應(yīng)用于存在與在不銹鋼絲材和帶材上遇到的問題類似的技術(shù)問題的其他金屬，并且特別地被應(yīng)用于各種種類的碳鋼和特殊合金，特別是鐵合金。

2、這種長形制品通常是通過一系列處理生產(chǎn)的，一系列處理包括：加熱半成品(特別是鋼坯)；熱軋以生產(chǎn)長形制品；將長形制品卷繞成冠狀件，冠狀件然后在還原氣氛下的爐中或在氧化氣氛下的氣體爐中被退火。

3、由此獲得的長形制品旨在使用拉絲模具來經(jīng)受拉絲處理，以提高長形制品的尺寸精度和機(jī)械性能。

4、在拉絲之前執(zhí)行的處理工序，更具體地為熱軋和退火，如果不在完全還原或惰性氣氛下執(zhí)行，則導(dǎo)致在長形制品的表面上形成氧化物層。氧化物具有大致取決于賤金屬的成分及其形成條件而變化的成分。更通常地，在不銹鋼的情況下，元素fe、cr、mn和si的氧化物是主要的，但如果牌號包含元素ni、nb和cu，則元素ni、nb和cu的氧化物也是主要的。

5、在拉絲之前，應(yīng)當(dāng)去除這種不期望的氧化物，特別地以防止這種不期望的氧化物在拉絲期間被嵌入長形制品的表面中，并造成表面光潔度差。

6、應(yīng)當(dāng)理解，本文所指的不期望的氧化物的層不是基于cr氧化物的薄層(所謂的“鈍化層”)，該薄層在空氣中以及在環(huán)境溫度下在不銹鋼的表面上自發(fā)地形成，并保護(hù)不銹鋼的表面免受氧化。導(dǎo)致問題的氧化物層以及我們想消除的氧化物層是在制品在高溫下在氧化氣氛中的停留時間期間形成的層。一旦這種層已經(jīng)被去除，不銹鋼的表面就會被暴露，并且cr氧化物的保護(hù)性鈍化層可以再次被快速且自發(fā)地形成，從而使鋼在正常的使用條件下再次成為不銹鋼。

7、而且，在執(zhí)行拉絲之前，長形制品需要表面制備步驟，表面制備步驟旨在調(diào)節(jié)制品的表面粗糙度。粗糙度的調(diào)節(jié)提供僅在長形制品的拉絲之前被沉積在長形制品的表面上的皂的良好粘附性，從而以便于拉絲。

8、常規(guī)地，不期望的氧化物的層借助于化學(xué)或電解剝離方法或一系列這樣的剝離來去除。

9、化學(xué)剝離在氫氟酸、鹽酸、硫酸或硝酸的浴中的一個或多個中執(zhí)行。電解剝離通常在硫酸鈉的浴或(硝酸或硫酸)浴中執(zhí)行。

10、化學(xué)剝離是用于去除不期望的氧化物的最根本的方法。在呈冠狀件的形式或在移動中的長形制品上執(zhí)行剝離?；瘜W(xué)剝離還用于修改長形制品的表面粗糙度，以使制品更容易被拉絲。

11、但化學(xué)剝離具有許多缺點(diǎn)。

12、特別地，化學(xué)剝離消耗大量的酸，此外，回收酸的一部分以供后續(xù)使用的可能性非常小。

13、執(zhí)行化學(xué)剝離所需的基礎(chǔ)設(shè)施，即連續(xù)的剝離浴及其附件，是昂貴且笨重的。

14、這種設(shè)備使用危險制品，更具體地為使用氫氟酸。這種設(shè)備的液體和固體污染物排放(包含與剝離液體混合的氧化物的淤渣)必須根據(jù)嚴(yán)格的規(guī)定儲存和再處理，該液體和固體污染物排放的嚴(yán)重程度在未來只會增加，這是代價高昂的。加熱的酸浴還釋放必須被中和的酸蒸氣。硝酸也是必須被捕獲和處理的nox釋放的來源。

15、在剝離液體中，溶液中的六價鉻的存在也對人員的健康和環(huán)境構(gòu)成高風(fēng)險：測量和監(jiān)控液體中的六價鉻的濃度和人員的暴露。

16、而且，剝離時間可能是非常長的，對于具有高耐腐蝕性的鋼種，剝離時間在幾十分鐘的量級下。

17、呈冠狀件的形式的長形制品的剝離減小剝離設(shè)備的尺寸，但可能導(dǎo)致制品的剝離不均勻。事實(shí)上，保持冠狀件的線圈和鏈圈的覆蓋可以防止剝離制品到達(dá)制品的某些區(qū)域，并且最中心的線圈比外部線圈更少地暴露于剝離制品。

18、因此，至少在一些情況下，研究由使用激光器的方法代替長形制品的化學(xué)或電解剝離的可能性。

19、特別地，文件cn210816759u、cn210647767u、cn108405652a和kr101735006b1描述了用于借助于多個激光器來剝離移動的金屬絲材的設(shè)備，多個激光器圍繞金屬絲材分布。更具體地，激光器圍繞圓的圓周規(guī)則地布置，該圓的中心被待處理的絲材占據(jù)。

20、這種解決方案不完全地令人滿意。事實(shí)上，該解決方案獨(dú)自不能提供氧化物層的完全剝離。此外，通過激光處理代替化學(xué)剝離使得不可以解決絲材粗糙度的問題，并且所述文件提出的剝離解決方案提供其粗糙度不一定適合于拉絲的絲材。然后，粗糙度可以通過化學(xué)剝離來調(diào)節(jié)，但在這種情況下，如在上文中提及的，與化學(xué)剝離相關(guān)聯(lián)的問題將不能被解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是提出用于處理金屬的長形制品的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法在無需任何附加操作的情況下提供適用于拉絲的長形制品，并且該設(shè)備和方法使得可以消除化學(xué)剝離的上述缺點(diǎn)。

2、為此，本發(fā)明的主題是用于處理在移動中的運(yùn)行的金屬長形制品的設(shè)備，以為拉絲步驟做準(zhǔn)備，長形制品具有至少一個表面，至少一個表面被覆蓋有氧化物層，其特征在于，該設(shè)備包括：

3、-剝離組件，包括具有多個激光器的至少一個組，多個激光器圍繞移動的長形制品分布，每個激光器被配置為將光束發(fā)射到移動的長形制品的表面上以剝離表面，每個激光器旨在處理長形制品的表面的關(guān)聯(lián)部分，

4、-控制單元，易于獲取與移動中的長形制品有關(guān)的信息，該信息包括長形制品的移動速度、和長形制品在與長形制品的移動軸線正交的平面中的至少一個特征尺寸，

5、控制單元被配置為：

6、-確定將被施加在剝離組件上的操作參數(shù)，以獲得在長形制品的表面上的氧化物層的剝離，燒蝕在長形制品的表面上的預(yù)定厚度的金屬層，以便通過與被預(yù)先記錄在控制單元中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，而在長形制品的表面上獲得預(yù)定粗糙度，以及

7、-將所述操作參數(shù)施加在所述剝離組件上。

8、根據(jù)一個實(shí)施例，激光器的組或每個組的激光器圍繞移動中的長形制品均勻地分布。

9、根據(jù)一個實(shí)施例，操作參數(shù)包括：組或每個組的激光器的發(fā)射功率，和/或在長形制品的表面上的每個點(diǎn)處的激光/材料相互作用時間。

10、優(yōu)選地，剝離組件包括分配系統(tǒng)，分配系統(tǒng)被配置為整形激光光束或橫跨長形制品的表面移動激光光束，使得由在組或每個組中的多個激光器發(fā)射的激光光束在長形制品的移動期間覆蓋長形制品的整個表面。

11、根據(jù)一個實(shí)施例，對于至少一個組中的每個激光器，分配系統(tǒng)包括光學(xué)器件，光學(xué)器件被配置為將由關(guān)聯(lián)的激光器發(fā)射的每個光束轉(zhuǎn)換成帶，帶影響長形制品的表面的一部分。

12、在變體中，對于在至少一個組中的每個激光器，分配系統(tǒng)包括掃描裝置，掃描裝置被配置為：利用預(yù)定的掃描速度和掃描間距，橫跨長形制品的表面移動由關(guān)聯(lián)的激光器產(chǎn)生的光束，使得由每個激光器發(fā)射的光束影響長形制品的表面的一部分。

13、優(yōu)選地，操作參數(shù)包括掃描裝置的掃描速度和掃描間距。

14、根據(jù)一個實(shí)施例，長形制品的表面部分由長形制品的表面的兩條直線界定，兩條直線與移動軸線平行。

15、優(yōu)選地，剝離組件包括：具有多個第一激光器的第一組，多個第一激光器圍繞移動的長形制品分布；以及，具有多個第二激光器的第二組，多個第二激光器圍繞移動的長形制品分布，每個第二激光器相對于移動軸線處于第一組的每個第一激光器下游。

16、通常地，第一激光器被配置為刻蝕在長形制品的表面上的氧化物層并燒蝕在長形制品的表面上的預(yù)定厚度的金屬層，并且第二激光器被配置為向長形制品的表面賦予預(yù)定粗糙度。

17、優(yōu)選地，第一激光器是連續(xù)發(fā)射激光器，并且第二激光器是連續(xù)發(fā)射激光器或被配置為發(fā)射脈沖光束的激光器，特別是納秒激光器。

18、本發(fā)明的另外的主題是使用根據(jù)本發(fā)明的處理設(shè)備處理移動的金屬長形制品的方法，以為拉絲步驟做準(zhǔn)備，長形制品具有至少一個表面，至少一個表面被氧化物層覆蓋，該方法包括以下步驟：

19、-由控制單元獲取與在移動中的長形制品有關(guān)的信息，該信息包括長形制品的移動速度、和長形制品在橫向于長形制品的移動軸線的平面中的至少一個特征尺寸，

20、-根據(jù)與在移動中的長形制品有關(guān)的信息，由控制單元確定將被施加在剝離組件上的操作參數(shù)，以獲得在長形制品的表面上的氧化物層的剝離，燒蝕在長形制品的表面上的預(yù)定厚度的金屬層，以便通過與被預(yù)先記錄在控制單元中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，而在長形制品的表面上獲得預(yù)定粗糙度，

21、-由控制單元控制剝離組件，以將所述操作參數(shù)施加在剝離組件上，

22、-根據(jù)由控制單元確定的操作參數(shù)，借助于激光器，由剝離組件在移動的長形制品的表面上發(fā)射激光光束。

23、根據(jù)一個實(shí)施例，在發(fā)射步驟期間，激光光束由激光器發(fā)射，激光器圍繞移動的長形制品均勻地分布。

24、優(yōu)選地，在發(fā)射步驟期間，激光光束以這樣的方式由被控制單元控制的剝離組件的分配系統(tǒng)在長形制品的表面上整形或移動，即，由組或每個組的多個激光器發(fā)射的激光光束在長形制品移動時覆蓋長形制品的整個表面。

25、根據(jù)一個實(shí)施例，對于至少一個組中的每個激光器，分配系統(tǒng)包括光學(xué)器件，光學(xué)器件將由關(guān)聯(lián)的激光器發(fā)射的每個光束轉(zhuǎn)換成條帶，條帶影響長形制品的表面的一部分。

26、在變體中，對于至少一個組中的每個激光器，分配系統(tǒng)包括掃描裝置，掃描裝置根據(jù)掃描速度和掃描間距來在長形制品的表面上移動由關(guān)聯(lián)的激光器產(chǎn)生的光束，掃描速度和掃描間距由控制單元確定并控制，使得由每個激光器發(fā)射的光束影響長形制品的表面的一部分。

27、例如，掃描裝置沿著第一方向移動光束并沿著與第一方向正交的第二方向移動光束，第一方向與移動軸線形成在0°與90°之間的角度，例如45°。例如，兩個方向分別與移動軸線正交和平行，或者各自與移動軸線形成非零角度。

28、根據(jù)一個實(shí)施例，長形制品的表面的部分由長形制品的表面的兩條直線界定，兩條直線彼此平行，特別是與移動軸線平行。

29、優(yōu)選地，剝離組件包括：第一組，具有多個第一激光器，多個第一激光器圍繞移動的長形制品分布；以及，第二組，具有多個第二激光器，多個第二激光器圍繞移動的長形制品分布，每個第二激光器相對于移動軸線處于第一組的每個第一激光器下游，發(fā)射步驟包括由第一組的激光器和第二組的激光器將激光光束發(fā)射到移動的長形制品的表面上。

30、一般地，第一激光器剝離在長形制品的表面上的氧化物層，并燒蝕在長形制品的表面上的預(yù)定厚度的金屬層，然后第二激光器向長形制品的表面賦予預(yù)定粗糙度。

31、本發(fā)明的另外的主題是用于拉絲的金屬長形制品，長形制品具有在其表面上的周期性粗糙度圖案，周期性圖案的寬度在5μm與1mm之間。

32、一般地，周期性圖案的寬度在5μm與200μm之間。

33、根據(jù)一個實(shí)施例，周期性圖案由周期性條紋組成，周期性條紋包括凸出的線和凹槽的規(guī)則交替，或者由包括沿著不同的第一方向和第二方向的峰部和凹部的規(guī)則交替的圖案組成。

34、一般地，脊部與凹槽之間的平均高度或峰部與凹部之間的平均高度在0.2μm與500μm之間。

35、長形制品特別地是絲材或帶材。

36、長形制品易于在未通過化學(xué)或機(jī)械剝離經(jīng)歷表面制備處理的情況下被拉拔。