CN104785556A - 一种复合润滑的金属线材高温拉拔方法 - Google Patents

Abstract

一种复合润滑的金属线材高温拉拔方法，属于金属线材加工方法领域，用于难变形铁基合金、镍基合金及有色金属的高温拉拔。其工艺流程为：线材去除氧化层、涂布内层润滑剂、烘干、涂布外层润滑剂、烘干、加热、拉拔、粘附润滑剂去除、缠绕；重复上述拉拔过程，完成多道次高温拉拔，成品线材。本发明采用双层润滑剂后对拉拔线材的高温润滑性好，且冷至常温易整体脱落，去除了为消除石墨润滑剂采用的酸洗工艺过程，避免了酸洗工艺的废液污染。本发明突破了使用常规润滑剂的思维，以最简单的石灰乳作为内层润滑剂的方法解决了石墨润滑剂难以清除的难题，大大简化了清除石墨润滑剂的生产工艺，避免了对环境的污染，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种复合润滑的金属线材高温拉拔方法

技术领域

本发明涉及一种金属线材的高温拉拔方法、尤其适用于难变形铁基合金、镍基合金及有色金属的高温拉拔，属于金属线材加工方法领域。

背景技术

拉丝一般是指通过拉伸模具对金属材料进行压力加工的一种工艺方法，根据拉拔所处的温度，通常将拉拔分为冷拔、热拔和温拔。在室温（再结晶温度以下）的拉拔是冷拔，在再结晶温度以上的拉拔是热拔，在高于室温和回复温度而低于再结晶温度的拉拔是温拔。一般将温拔和热拔统称为高温拉拔。

一些室温强度很高的合金，比如钛合金等高温合金，室温下屈服强度和抗拉强度之比很大，塑性变形实际上开始于接近抗拉强度的极限应力下，而且变形硬化较快，所以钛合金等高温合金冷拉工艺存在很大的困难，特别对于开坯或大规格合金丝，破模严重，回弹性大，易伤操作工，道次变形低，生产效率低。因此钛合金丝一般采用温拉(或热拉)，目前在0.4~0.6Tm温度下的拉伸，在国内外获得大量的推广。据报道，钦合金丝、钼丝等拉拔的加热温度在550℃以上，中国专利申请号200910066657.7公开了一种钨钼丝拉拔的加热温度760-950℃，而在此温度下润滑剂的选择变窄。一般的冷拉润滑剂如矿物油、脂肪酸、脂肪酸皂、松香、乳液、肥皂粉等在此高温下已经发生分解而失去润滑性能。石墨乳由于其良好的润滑性，优越的高温涂敷性，是钨丝、钼丝、铼丝、钍丝、钛丝、铌丝、焊丝、不锈钢丝等难熔金属丝及其合金丝在拉伸加工时必不可少的高温润滑剂，已经得到普遍应用。中国专利申请号200710099089.1公开了一种多元复合稀土钨电极制备的拉丝采用石墨乳润滑，中国专利申请号201210556466.0公开了一种改进的钛合金用拉丝石墨乳生产方法，还有中国专利申请号201310243610.X公开了一种铜铝拉丝纳米石墨润滑剂及其制备方法。

采用石墨作为润滑剂高温拉拔后的丝材表面附有一层黑的石墨，一般还需经碱洗、酸洗、真空退火等工序，并耗费较长时间最终才能得到光亮的表面，酸洗过程不环保，废液污染严重，而且控制不当极容易腐蚀丝材，造成不必要的材料损耗和残次品。目前尚没有石墨的替代品适用于高温拉拔，因此使用石墨作为润滑剂进行拉拔后的拉丝难以清洁的问题一直没有得到解决，不但造成生产工艺繁琐、复杂，也对环保造成很大压力，成为困扰高强度金属线材生产的长期没有解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合润滑的金属线材高温拉拔方法，这种高温拉拔方法可以在金属丝使用石墨润滑剂拉拔后很容易清洗，大大简化了清洗工艺，避免了清洗过程中对环境的污染，彻底解决了高强度金属线材高温拉拔过程不环保的问题。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种复合润滑的金属线材高温拉拔方法，它在金属线材表面形成双层润滑剂层，内层润滑剂具有良好润滑性、加热后冷至常温容易结壳脱落，外层润滑剂采用石墨，弥补了内层润滑剂高温易氧化的缺点，具体采用以下工艺步骤：

（1）金属线材去除氧化层：机械打磨除去金属线材表面氧化层；

（2）轧尖：将金属线材一端轧成150-300mm长细头，以便于拉丝模具穿入；

（3）上内层润滑剂：内层润滑剂采用石灰乳，将金属线材穿过内层润滑剂储盒中的循环流动的石灰乳液，然后进入第一管式加热炉，第一管式加热炉温度设定100-300℃，使石灰乳烘干、固化，均匀附着在金属线材表面；

（4）上外层润滑剂并加热到拉拔温度：外层润滑剂采用拉丝石墨乳，将金属线材穿过石墨乳储盒中的循环流动的石墨乳液，然后进入第二管式加热炉，第二管式加热炉设定为400-1000℃的拉拔温度，石墨乳在第二管式加热炉内被烘干、固化，均匀附着在石灰乳包覆的金属线材表面，形成石灰乳与石墨乳的复合润滑层，金属线材加热至拉拔温度；

（5）进模拉拔：将加热至设定温度的金属线材细头穿入固定的拉丝模具，从另一端伸出，由拉床卷轮上的夹具卡住，启动卷轮电机，直至完成该道次拉拔；

（6）更换模具，重复步骤2~5，拉拔出成品金属丝材；

（7）卷取机缠绕成卷；

（8）冷后开卷，附着润滑剂破裂脱落，经过旋转毛刷，去除未脱落的部分润滑剂；

（9）热碱洗、清水洗，烘干，缠绕得到表面良好的丝材卷。

上述复合润滑的金属线材高温拉拔方法，所述石灰乳的使用温度为400-1000℃，使用温度不同，配比不同，在上述温度范围内，石灰乳的成分按质量份数为未氧化石灰3-20%、滑石粉2-15%、冰晶石1-5%、羧甲基纤维素盐0.5-3%、琼脂0.3-2%、植物胶0.05-0.2%，其它为自来水。

上述复合润滑的金属线材高温拉拔方法，所述石灰乳的配制步骤如下：

第一步按比例称重；第二步将未氧化石灰、滑石粉、冰晶石与水放入容器，搅拌、静止1-3小时；第三步放入配好的羧甲基纤维素盐、琼脂、植物胶，再次搅拌均匀后储罐密封。

本发明是有益效果是：

本发明在金属线材表面形成双层润滑剂层，内层润滑剂采用石灰乳，内层润滑剂在高温下容易氧化，但具有良好润滑性、加热后冷至常温容易结壳脱落，外层润滑剂采用石墨，弥补了内层润滑剂高温易氧化的缺点，采用双层润滑剂后对拉拔线材的高温润滑性好，且冷至常温易整体脱落，去除了为消除石墨润滑剂采用的酸洗工艺过程，避免了酸洗工艺的废液污染。

本发明采用双重润滑剂层，突破了使用常规润滑剂的思维，以最简单的石灰乳作为内层润滑剂的方法解决了石墨润滑剂难以清除的难题，同时大大简化了清除石墨润滑剂的生产工艺，避免了对环境的污染，具有显著的经济效益和社会效益，在行业内有极好的推广使用价值。

附图说明

图1是本发明使用的高温拉丝机整体布置示意图。

图中标记如下：内层润滑剂储盒1、第一管式加热炉2、石墨乳储盒3、第二管式干加热炉4、拉丝模具5、卷取机6、金属线材7。

具体实施方式

本发明采用复合润滑的金属线材高温拉拔方法，在金属线材表面形成双层润滑剂层，内层润滑剂采用石灰乳，内层润滑剂在高温下容易氧化，但具有良好润滑性、加热后冷至常温容易结壳脱落，外层润滑剂采用石墨，弥补了内层润滑剂高温易氧化的缺点，采用双层润滑剂后对拉拔线材的高温润滑性好，且冷至常温易整体脱落，去除了为消除石墨润滑剂采用的酸洗工艺过程，避免了酸洗工艺的废液污染。

本发明的复合润滑的金属线材高温拉拔方法采用以下具体步骤：

（1）金属线材7去除氧化层：机械打磨除去金属线材7表面氧化层。

（2）轧尖：将金属线材7一端轧成150-300mm长细头，以便于拉丝模具5穿入。

（3）上内层润滑剂：内层润滑剂采用石灰乳，具体成分根据拉拔温度配制，将金属线材7穿过内层润滑剂储盒1的循环流动的石灰乳液，然后进入第一管式加热炉2，第一管式加热炉2温度设定100-300℃，使石灰乳烘干、固化，均匀附着在金属线材7表面。

（4）上外层润滑剂、加热到拉拔温度：外层润滑剂采用市场上拉丝石墨乳，将线材穿过石墨乳储盒3循环流动的石墨乳液，然后进入第二管式加热炉4，第二管式加热炉4设定为400-1000℃的拉拔温度，石墨乳在第二管式加热炉4内被烘干、固化，均匀附着在石灰乳包覆的金属线材7表面，形成石灰乳与石墨乳的复合润滑层，线材加热至拉拔温度。

（5）进模拉拔：将加热至设定温度的金属线材7细头穿入固定的拉丝模具5，从另一端伸出，由拉床卷轮上的夹具卡住，启动卷轮电机，直至完成该道次拉拔。

（6）更换模具，重复步骤2~5，拉拔出成品金属丝材7。

（7）卷取机6缠绕成卷。

（8）冷后开卷，附着润滑剂破裂脱落，经过旋转毛刷，去除未脱落的部分润滑剂。

（9）热碱洗、清水洗，烘干，缠绕得到表面良好的丝材卷。

在上述的步骤3中，石灰乳采取以下方法配制：第一步按比例称重；第二步将未氧化石灰、滑石粉、冰晶石与水放入容器，搅拌、静止1-3小时；第三步放入配好的羧甲基纤维素盐、琼脂、植物胶，再次搅拌均匀后储罐密封。

本发明的石灰乳的使用温度为400-1000℃，使用温度不同，配比不同，在上述使用温度范围内，石灰乳的配比为：石灰乳的成分按质量份数为未氧化石灰3-20%、滑石粉2-15%、冰晶石1-5%、羧甲基纤维素盐0.5-3%、琼脂0.3-2%、植物胶0.05-0.2%，其它为自来水。

本发明的一个实施例的拉拔温度为400-500℃，这时对应的石灰乳的成分按质量份数为未氧化石灰4%、滑石粉12%、冰晶石1.2%、羧甲基纤维素盐0.8%、琼脂0.4%、植物胶0.1%，其余为自来水。

Claims (3)

1.一种复合润滑的金属线材高温拉拔方法，其特征在于：它在金属线材（7）表面形成双层润滑剂层，内层润滑剂具有良好润滑性、加热后冷至常温容易结壳脱落，外层润滑剂采用石墨，弥补了内层润滑剂高温易氧化的缺点，具体采用以下工艺步骤：

A．金属线材（7）去除氧化层：机械打磨除去金属线材（7）表面氧化层；

B．轧尖：将金属线材（7）一端轧成150-300mm长细头，以便于拉丝模具（5）穿入；

C．上内层润滑剂：内层润滑剂采用石灰乳，将金属线材（7）穿过内层润滑剂储盒（1）中的循环流动的石灰乳液，然后进入第一管式加热炉（2），第一管式加热炉（2）温度设定100-300℃，使石灰乳烘干、固化，均匀附着在金属线材（7）表面；

D．上外层润滑剂并加热到拉拔温度：外层润滑剂采用拉丝石墨乳，将金属线材（7）穿过石墨乳储盒（3）中的循环流动的石墨乳液，然后进入第二管式加热炉（4），第二管式加热炉（4）设定为400-1000℃的拉拔温度，石墨乳在第二管式加热炉（4）内被烘干、固化，均匀附着在石灰乳包覆的金属线材（7）表面，形成石灰乳与石墨乳的复合润滑层，金属线材（7）加热至拉拔温度；

E．进模拉拔：将加热至设定温度的金属线材（7）细头穿入固定的拉丝模具（5），从另一端伸出，由拉床卷轮上的夹具卡住，启动卷轮电机，直至完成该道次拉拔；

F．更换模具，重复步骤2~5，拉拔出成品金属丝材（7）；

G．卷取机（6）缠绕成卷；

H．冷后开卷，附着润滑剂破裂脱落，经过旋转毛刷，去除未脱落的部分润滑剂；

I．热碱洗、清水洗，烘干，缠绕得到表面良好的丝材卷。

2.根据权利要求1所述的复合润滑的金属线材高温拉拔方法，其特征在于：所述石灰乳的使用温度为400-1000℃，使用温度不同，配比不同，在上述温度范围内，石灰乳的成分按质量份数为未氧化石灰3-20%、滑石粉2-15%、冰晶石1-5%、羧甲基纤维素盐0.5-3%、琼脂0.3-2%、植物胶0.05-0.2%，其它为自来水。

3.根据权利要求2所述的复合润滑的金属线材高温拉拔方法，其特征在于：所述石灰乳的配制步骤如下：

第一步按比例称重；第二步将未氧化石灰、滑石粉、冰晶石与水放入容器，搅拌、静止1-3小时；第三步放入配好的羧甲基纤维素盐、琼脂、植物胶，再次搅拌均匀后储罐密封。