CN105970113B - 一种低自噪声不锈钢丝的制备方法 - Google Patents

一种低自噪声不锈钢丝的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低自噪声不锈钢丝的制备方法，其直径为5.9～6.1mm，其各成分按照质量百分比为：含有碳0.01～0.03％，铬13～17％，镍4～8％，铜0.1～0.12％，镁0.4～0.5％，锰1～1.2％，其余为铁。通过本发明制得的不锈钢丝大大增加不锈钢丝的耐磨及抗腐蚀性能，易加工成型，具备一定的减震性能，自噪声较低，较好地解决了钢丝易腐蚀、易生锈、易磨损、噪音大的问题，延长了使用寿命。

Description

一种低自噪声不锈钢丝的制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种不锈钢丝及其制备方法。
背景技术
现有的不锈钢，具有很好的耐腐蚀性，在各种行业上均有应用。不锈钢有四种，1、铁素体不锈钢，其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。2、奥氏体不锈钢，可耐多种介质腐蚀。3、马氏体不锈钢，强度高，但塑性和可焊性较差。4、奥氏体-铁素体双相不锈钢，兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。
不锈钢可以制作成不锈钢丝，应用于矿业、石油、化工、食品、医药、机械制造等行业。因此不锈钢丝的性能直接影响不锈钢网的性能。然而现有市场上的不锈钢丝存在着强度低、耐磨性差、耐强酸强碱性差等缺点，极大限制了其使用寿命和应用范围。
例如公开号为CN102828122A的中国专利公开了一种不锈钢丝的制造方法，包括以下步骤：1)皮膜处理；2)烘干；3)第一次拉拔和第一次在线光亮退火：第一次拉拔的减面率为40～60％，第一次在线光亮退火温度为1000～1100℃，退火速度为3～9m/min；4)第二次拉拔和第二次在线光亮退火：第二次拉拔的减面率为40～60％，第二次在线光亮退火温度为1000～1100℃，退火速度为5～12m/min；5)第三次拉拔和第三次在线光亮退火：第三次拉拔的减面率为45～75％，第三次在线光亮退火温度为1000～1100℃，退火速度为5～12m/min。该钢丝虽然抗拉强度好，延伸好，但是并不耐磨也不耐腐。
同时，不锈钢丝作为建筑用钢材应用广泛，其在运输、工地施工中，因为运输、施工等原因很容易产生较大的噪音，从而带来较大的生产噪声，影响周边居民生活，也影响生产人员的情绪。
因此寻找更为适合的方法来解决上述问题，是值得研究的课题。
发明内容
发明目的：针对现有技术中不锈钢丝的使用寿命较短的缺点，本发明提供了一种低自噪声不锈钢丝，同时提供了该低自噪声不锈钢丝的制备方法。
技术方案：本发明所提供的低自噪声不锈钢丝，其直径为5.9～6.1mm，其各成分按照质量百分比为：含有碳0.01～0.03％，铬13～17％，镍4～8％，铜0.1～0.12％，镁0.4～0.5％，锰1～1.2％，其余为铁。
我们研究发现在普通的铁-碳形成的钢中，加入铬能够有效地提高钢材的淬火性和回火阻抗性，提高钢材的强度，并且铬还可以降低碳的活度，提高钢材的浸碳性，并形成微细碳化物，可降低加热、轧制和热处理过程中的钢材表面脱碳和石墨化倾向，提高韧性和耐磨损性；但是，铬含量过高时，反而大量形成铬的碳化物，针对不同直径尺寸的钢丝，严重影响钢丝的弹减性能和韧性。因此，针对本发明提供的钢丝品种的直径尺寸，在本发明控制钢材中铬的含量为13～17％(质量百分比)，最优含量为16％。
同时，加入少量的镍，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀，而且性坚韧，有磁性和良好的可塑性，焊接性能也好；在650～1000℃高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力。在本发明中，控制在钢材中镍的含量为4％～8％，最优含量为6％。
此外，我们还发现加入微量的铜一方面可以提高钢材耐大气腐蚀的性能，另一方面可以和锰协同作用，使得本特种钢被敲击时发出的声响相对沉闷暗哑，自噪声较低，具有一定的降噪作用，满足了对音噪要求更高的应用需求。
此外，加入少量的镁和锰，可使得钢的晶粒更加细致均匀，易加工成型，同时较之于普通钢材，其具备一定的减震性能，在具备更高的耐磨性和耐高温性的同时，进一步满足了对低自噪声、高舒适性、高安全性的应用需求，尤其是有助于降低钢丝在加工、运输、建筑工地施工生产时所产生的生产噪音，意义显著。
本发明的一个优选方案为：所述不锈钢材各成分按照质量百分比为：含有碳0.02％，铬16％，镍6％，铜0.1％，镁0.45％，锰1.1％，其余为铁。
更进一步的，我们发现如果在上述技术方案中加入微量的铌，可以增强钢材的耐腐蚀性，研究发现，原因在于本发明在进行热处理时，呈现奥氏体+碳化物的组织，碳化物的存在，对钢的耐蚀性有很大影响，奥氏体在高温下加热，由于晶界析出铬的碳化物Cr23C6，使得晶界附近的含铬量降低，引起晶间腐蚀。因此，我们在其中加入微量的铌，使之优先与碳结合形成NbC，其稳定性高，使得铬保留在基体中，避免晶界贫铬，从而减轻刚的晶界腐蚀倾向。此外，NbC在晶内析出呈弥散分布，且高温下不易长大，可以提高本发明的高温强度。对于本发明来说，铌的含量为0.3～0.8％时，最为合适，优选0.5％。
本发明含铌的一个优选方案为：所述不锈钢材成分按照质量百分比为：含有碳0.02％，铬16％，镍6％，铜0.1％，镁0.45％，锰1.1％，铌0.5％，其余为铁。
本发明还公开了上述不锈钢丝获得的方法：先进行预处理，然后在不锈钢高速线材轧机上，将不锈钢坯轧趁热制成直径为7.4～7.6mm的不锈钢线材，在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1000～1100mm的钢卷；将钢卷放入热处理炉中进行热处理，热处理后进行酸洗，将酸洗得到的不锈钢线材成品冷拔，得到低自噪声不锈钢丝。
所述预处理为原料配比，混合，初炼，精炼。此处将原料按所需的成分进行配比，然后混和，初炼，精炼，所述的混合、初炼、精炼，为本领域的常规手段，无特殊要求。
所述热处理为温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷；
所述的酸为一种混合酸，具体为质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸。
所述的冷拔包括两道冷拔工序，所述不锈钢线材成品经第一冷拔工序直径减小1mm，经第二冷拔工序直径减小0.5mm。
进一步优选的，所述的冷拔包括第一冷拔工序和第二冷拔工序，所述不锈钢线材成品经第一冷拔工序直径减小1mm，然后入水浸泡1～2小时后，经第二冷拔工序直径减小0.5mm，制得低自噪声不锈钢丝。通过该工序制得的钢丝，金属晶粒细致，晶粒分布更为均匀，晶粒间间隔小，不易产生噪音，应力均衡，韧性好，易加工成型，而且表面耐磨性能高，不易磨损，进一步减小了噪音产生的可能。
有益效果：本发明一方面提供了一种不锈钢丝新品种及其制备方法，丰富了市场供用户根据需要选择使用，另一方面，通过在制备钢丝的材料中增加铬、镍、铜、镁、锰等，使得不锈钢成品中含有合理配比的铬、镍、铜、镁、锰等元素，大大增加不锈钢丝的耐磨及抗腐蚀性能，易加工成型，具备一定的减震性能，自噪声较低，较好地解决了钢丝易腐蚀、易生锈、易磨损、噪音大的问题，延长了使用寿命。总体而言满足了对音噪要求更高的应用需求，尤其是有助于降低钢丝在加工、运输、建筑工地施工生产时所产生的生产噪音，意义显著。
具体实施方式：
实施例1
不锈钢丝的成份按照质量百分比为：碳0.01％，铬13％，镍4％，铜0.1％，镁0.4％，锰1％，其余为铁。
按照上述比例，进行原料配比，混合，初炼，精炼。
精炼后的不锈钢钢坯在不锈钢高速线材轧机上，将加热后不锈钢坯轧制成直径为7.4mm的不锈钢线材。
在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1000mm的钢卷。
在运输过程的冷却辊道上将吐丝后的不锈钢线材卷冷却到室温。
将如上得到的不锈钢线材放入热处理炉中进行热处理，热处理温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
将热处理后的不锈钢线材用质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸进行酸洗得到不锈钢线材成品。
将直径为7.4mm的不锈钢线材成品通过第一道冷拔工序后直径由7.4mm→6.4mm，通过第二道冷拔工序直径由6.4mm→5.9mm，得到直径为5.9mm的不锈钢钢丝，总变形率为35.7％。
实施例2
不锈钢丝的成份按照质量百分比为：含有碳0.03％，铬17％，镍8％，铜0.12％，镁0.5％，锰1.2％，其余为铁。
按照上述比例，进行原料配比，混合，初炼，精炼。
精炼后的不锈钢钢坯在不锈钢高速线材轧机上，将加热后不锈钢坯轧制成直径为7.6mm的不锈钢线材。
在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1100mm的钢卷。
在运输过程的冷却辊道上将吐丝后的不锈钢线材卷冷却到室温。
将如上得到的不锈钢线材放入热处理炉中进行热处理，热处理温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
将热处理后的不锈钢线材用质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸进行酸洗得到不锈钢线材成品。
将直径为6.6mm的不锈钢线材成品通过第一道冷拔工序后直径由7.6mm→6.6mm，通过第二道冷拔工序后直径由6.6mm→6.1mm，得到直径为6.1mm的不锈钢钢丝，总变形率为36.1％。
实施例3
不锈钢丝的成份按照质量百分比为：含有碳0.02％，铬16％，镍6％，铜0.1％，镁0.45％，锰1.1％，其余为铁。
按照上述比例，进行原料配比，混合，初炼，精炼。
精炼后的不锈钢钢坯在不锈钢高速线材轧机上，将加热后不锈钢坯轧制成直径为7.5mm的不锈钢线材。
在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1000mm的钢卷。
在运输过程的冷却辊道上将吐丝后的不锈钢线材卷冷却到室温。
将如上得到的不锈钢线材放入热处理炉中进行热处理，热处理温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
将热处理后的不锈钢线材用质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸进行酸洗得到不锈钢线材成品。
冷拔包括第一冷拔工序和第二冷拔工序，将直径为7.5mm的不锈钢线材成品通过第一道冷拔工序后直径由7.5mm→6.5mm，水浸泡1小时后，通过第二道冷拔工序后直径由6.5mm→6.0mm，得到直径为6.0mm的不锈钢钢丝，总变形率为35.8％。
实施例4
不锈钢丝的成份按照质量百分比为：碳0.01％，铬13％，镍4％，铜0.1％，镁0.4％，锰1％，铌0.3％，其余为铁。
按照上述比例，进行原料配比，混合，初炼，精炼。
精炼后的不锈钢钢坯在不锈钢高速线材轧机上，将加热后不锈钢坯轧制成直径为7.4mm的不锈钢线材。
在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1000mm的钢卷。
在运输过程的冷却辊道上将吐丝后的不锈钢线材卷冷却到室温。
将如上得到的不锈钢线材放入热处理炉中进行热处理，热处理温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
将热处理后的不锈钢线材用质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸进行酸洗得到不锈钢线材成品。
将直径为7.4mm的不锈钢线材成品通过第一道冷拔工序后径由7.4mm→6.4mm，然后入水浸泡1小时后，通过第二道冷拔工序后直径由6.4mm→5.9mm，得到直径为5.9mm的不锈钢钢丝，总变形率为35.6％。
实施例5
不锈钢丝的成份按照质量百分比为：含有碳0.03％，铬17％，镍8％，铜0.12％，镁0.5％，锰1.2％，铌0.8％，其余为铁。
按照上述比例，进行原料配比，混合，初炼，精炼。
精炼后的不锈钢钢坯在不锈钢高速线材轧机上，将加热后不锈钢坯轧制成直径为7.6mm的不锈钢线材。
在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1100mm的钢卷。
在运输过程的冷却辊道上将吐丝后的不锈钢线材卷冷却到室温。
将如上得到的不锈钢线材放入热处理炉中进行热处理，热处理温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
将热处理后的不锈钢线材用质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸进行酸洗得到不锈钢线材成品。
将直径为7.6mm的不锈钢线材成品通过第一道冷拔工序后直径由7.6mm→6.6mm，然后入水浸泡1小时后，通过第二道冷拔工序后直径由6.6mm→6.1mm，得到直径为6.1mm的不锈钢钢丝，总变形率为36.1％。
实施例6
不锈钢丝的成份按照质量百分比为：含有碳0.02％，铬16％，镍6％，铜0.1％，镁0.45％，锰1.1％，铌0.5％，其余为铁。
按照上述比例，进行原料配比，混合，初炼，精炼。
精炼后的不锈钢钢坯在不锈钢高速线材轧机上，将加热后不锈钢坯轧制成直径为7.5mm的不锈钢线材。
在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1000mm的钢卷。
在运输过程的冷却辊道上将吐丝后的不锈钢线材卷冷却到室温。
将如上得到的不锈钢线材放入热处理炉中进行热处理，热处理温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
将热处理后的不锈钢线材用质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸进行酸洗得到不锈钢线材成品。
将直径为7.5mm的不锈钢线材成品通过第一道冷拔工序后直径由7.5mm→6.5mm，然后入水浸泡2小时后，通过第二道冷拔工序后直径由6.5mm→6.0mm，得到直径为6.0mm的不锈钢钢丝，总变形率为35.3％。
实施例7
将上述所得到的低自噪声不锈钢丝进行耐腐蚀测试，分别浸于水、醋酸、氨水、浓硫酸中，48个小时后。所得结果如下：(表中数值为：质量减少百分比)
水 醋酸 氨水 浓硫酸
常规的碳素钢 0.00 1.30 1.43 7.95
常规的不锈钢 0.00 0.56 0.61 5.24
实施例1 0.00 0.00 0.00 0.92
实施例2 0.00 0.00 0.00 0.71
实施例3 0.00 0.00 0.00 0.62
实施例4 0.00 0.00 0.00 0.18
实施例5 0.00 0.00 0.00 0.15
实施例6 0.00 0.00 0.00 0.05
以上实施列对本发明不构成限定，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种低自噪声不锈钢丝的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：先进行预处理，然后在不锈钢高速线材轧机上，将不锈钢轧坯 趁热制成直径为7.4～7.6mm的不锈钢线材，在吐丝机上将不锈钢线材卷成内径为1000～1100mm的钢卷；将钢卷放入热处理炉中进行热处理，热处理后进行酸洗，将酸洗得到的不锈钢线材成品冷拔，得到低自噪声不锈钢丝；
所述低自噪声不锈钢丝的直径为5.9～6.1mm，其各成分按照质量百分比为：含有碳0.01～0.03％，铬16～17％，镍6～8％，铜0.1～0.12％，镁0.4～0.5％，锰1.1～1.2％，铌0.5％，其余为铁；
所述冷拔包括第一冷拔工序和第二冷拔工序，所述不锈钢线材成品经第一冷拔工序直径减小1mm，然后入水浸泡1～2小时后，经第二冷拔工序直径减小0.5mm。
2.根据权利要求1所述的低自噪声不锈钢丝的制备方法，其特征在于所述预处理为原料配比，混合，初炼，精炼。
3.根据权利要求1所述的低自噪声不锈钢丝的制备方法，其特征在于所述热处理为温度1100℃，保温1.5小时，出炉水冷。
4.根据权利要求1所述的低自噪声不锈钢丝的制备方法，其特征在于所述的酸为质量浓度为15％硝酸与质量浓度为5％氢氟酸配成的酸。
5.根据权利要求1所述的低自噪声不锈钢丝的制备方法，其特征在于所述不锈钢丝各成分按照质量百分比为：含有碳0.02％，铬16％，镍6％，铜0.1％，镁0.45％，锰1.1％，铌0.5％，其余为铁。
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