CN106311781A

CN106311781A - 一种超低碳钢拉拔细丝的方法

Info

Publication number: CN106311781A
Application number: CN201610858483.8A
Authority: CN
Inventors: 冯忠贤; 王郢; 田新中; 张治广; 崔娟; 陈继林; 刘超; 翟进坡; 王利军; 王宁涛; 张鹏; 段路昭; 李宝秀; 黄翠环
Original assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明公开了一种超低碳钢拉拔细丝的方法，其包括第一阶段拉拔、再结晶退火和第二阶段拉拔工序；所述第一阶段拉拔工序，总变形量按线材轴向圆面积计算为75%～85%。本方法适用于铜包钢丝、电子引线等产品加工领域，由于几乎不在第二次快速加工硬化阶段进行冷塑性变形，能够有效避免中间线材抗拉强度过高的情况，能显著降低断丝率、避免中间线材过度加工硬化、降低模具损耗；按照本发明得到的成品细丝，可以满足低抗拉强度的要求。本发明对拉拔设备没有特殊要求，适用于普通连罐拉丝机，无需增加设备和改造投资，每只卷筒直径可以相等或者不等；适用于碳含量不高于0.05wt%的超低碳钢，原材料钢种较为广泛。

Description

一种超低碳钢拉拔细丝的方法

技术领域

本发明属于金属材料塑性加工领域，尤其是一种超低碳钢拉拔细丝的方法。

背景技术

线材拉细丝的工艺在金属材料加工领域使用广泛，超低碳类钢种这方面的用途主要为铜包钢丝、电子引线等。冷拔过程中钢丝的组织与力学性能发生变化，产生加工硬化。随着冷变形程度的增加，一般钢丝的抗拉强度、硬度、弹性极限等增加，而延伸率、断面收缩率等下降。在拉细丝的过程中，加工硬化导致的成品丝抗拉强度过高及断丝问题尤为突出。由于在拉拔细丝时的断线，造成重新穿模误工，抗拉强度不合造成判废，使得细丝的制造成本与市场承受价格能力产生矛盾，阻碍着细丝的应用。由于钢丝冷加工性能的下降，变形量达到一定程度后不适宜继续拉拔，需要进行中间热处理以降低抗拉强度、改善冷加工性能。但在变形量达到什么程度后进行退火才能够避免线材过度加工硬化，对于线材的制备具有重要意义。

专利申请CN201010551421.5提供了一种钢丝拉拔方法，其使用不同直径的卷筒进行拉拔，得到要求规格的细丝。该方法不进行中间热处理，无法避免成品丝加工硬化程度过高，对于要求低抗拉强度的产品不能使用。此外，该方法对拉丝机有特殊要求，对于磷化液浓度有较高要求，实际生产时控制有难度，因此这种方法不易推广使用。专利申请CN201310140054.3提供了一种镀锌碳素钢丝的组合拉拔生产方法，其主要措施是采用干式拉拔与湿式拉拔两种混合方式，以解决拉丝过程的欠润滑问题，与降低材料的加工硬化无关。专利申请CN201410516910.5提供了一种强润滑拉拔线材的方法，其目的是延长模具使用寿命、降低线材表面加工硬化，并未提到拉拔工艺的方面，只是对润滑剂、模具等工装方面提出了具体要求；只能降低表面摩擦力，对于降低抗拉强度所起到的作用小。专利号CN201510596501.5提供了一种盘圆钢拉拔方法及用来拉拔盘圆钢的装置，其从简化工艺、提高生产效率的角度出发，提出采用双模连续拉拔的方法，但是这种方法的局限是两道次总变形量不能太大，且在简化工艺之外，不能有效避免严重的加工硬化效应。

以上方法多是为了得到要求规格的细丝，对于拉拔过程中的线材加工硬化较少关注。由于行业对于细丝的拉伸性能指标要求越来越严格，在改善原材料的组织性能之外，有必要对于拉拔工艺进行改进，以获得合适的加工硬化程度，满足客户对于细丝产品要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地降低加工硬化的超低碳钢拉拔细丝的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括第一阶段拉拔、再结晶退火和第二阶段拉拔工序；所述第一阶段拉拔工序，总变形量按线材轴向圆面积计算为75%～85%。

本发明所述再结晶退火工序，退火保温温度680～730℃，保温时间5～6h。

本发明所述第一阶段拉拔工序，每道次变形量为15%～30%。

本发明所述第二阶段拉拔工序，每道次变形量为10%～30%。

本发明所述超低碳钢的碳含量≤0.05wt%。

本发明的成分设计原理如下：冷拉拔过程位错运动：理论和实践都已证明，在实际晶体中存在着位错。晶体的滑移不是晶体的一部分相对另一部分同时做整体的刚性移动，而是通过位错在切应力的作用下沿着滑移面逐步移动的结果。大量位错滑移到表面时，会在晶体表面形成显微镜下能观察到的滑移痕迹。随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加。

冷拉拔过程内部组织变化：通过实验研究发现，变形量均匀分布时，显著的加工硬化有两个阶段，优先发生的是位错强化机制，超过一定的变形量之后，织构的形成对于材料强化起了显著作用。因此，形成织构后，及时退火可以避免过度硬化。

冷拉拔过程中随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。当变形量很大时，晶粒呈现出纤维组织。多晶体在塑性变形时也伴随着晶体的转动过程，当变形量很大时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而彼此趋于一致，出现“变形织构”。出现织构后，试验表明将出现抗拉强度增幅升高的现象，材料表现出织构强化作用。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过控制第一阶段拉拔的总变形量，避免线材出现二次快速加工硬化，达到临界变形量后及时进行退火，以降低线材的抗拉强度，从而避免线材在后续拉拔出现断丝的情况。由于退火前积累了一定的形变能，因此退火可以采取较低保温温度与较短保温时间，也可以达到软化线材的作用。

本发明适用于铜包钢丝、电子引线等产品加工领域，由于几乎不在第二次快速加工硬化阶段进行冷塑性变形，能够有效避免中间线材抗拉强度过高的情况，能显著降低断丝率、避免中间线材过度加工硬化、降低模具损耗；按照本发明得到的成品细丝可以满足低抗拉强度的要求。本发明对拉拔设备没有特殊要求，适用于普通连罐拉丝机，无需增加设备和改造投资，每只卷筒直径可以相等或者不等；适用于碳含量≤0.05wt%的超低碳钢，原材料钢种较为广泛。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本超低碳钢拉拔细丝的方法采用下述工序步骤：第一次酸洗磷化、第一阶段拉拔、再结晶退火、第二次酸洗磷化、第二阶段拉拔；各工序的工艺如下所述：（1）第一次酸洗磷化工序：将热轧盘条置于盐酸、硫酸等酸性介质的酸洗池中，去除表面氧化铁皮；然后清洗掉表面酸液，置于一定浓度的磷化液中，以使线材表面得到均匀的磷化层。

（2）第一段拉拔工序：在连罐机上进行连续拉拔，模具前放置固体润滑粉，以涂覆在线材表面，起到润滑作用。按线材轴向圆面积计算，这一阶段总变形量75%～85%，每道次变形量15%～30%，各道次变形量最好大致相等。

（3）再结晶退火工序：上述变形量为75%～85%的线材为最佳退火临界值，因此在第一段拉拔工序后要及时退火。退火保温温度680～730℃，保温时间5～6h；退火炉可以选择井式炉、箱式炉等。

（4）第二次酸洗磷化工序：将退火线材置于盐酸、硫酸等酸性介质的酸洗池中，去除表面氧化铁皮；然后清洗掉表面酸液，置于一定浓度的磷化液中，以使线材表面得到均匀的磷化层。

（5）第二阶段拉拔工序：在连罐机上进行连续拉拔，模具前放置固体润滑粉，以涂覆在线材表面，起到润滑作用。按线材轴向圆面积计算，每道次变形量10%～30%，这一阶段总变形量根据最终规格确定，可以达到90%，各道次变形量最好大致相等；拉拔后即可得到所述的超低碳钢细丝。

实施例1：本超低碳钢拉拔细丝的方法的具体工艺如下所述。

采用超低碳钢的热轧盘条进行生产，热轧盘条的规格为φ6.5mm，除铁之外的主要化学成分(wt)：C 0.0035%、Si 0.006%、Mn 0.05%、S 0.008%、P 0.010%。

第一段拉拔工序：这一阶段总变形量75%，线材规格为φ3.20mm；每道次相对前一道次的变形量为20～22%，各道次变形量大致相等。

再结晶退火工序：以100℃/h升温至730℃，保温时间5h，随炉缓冷至550℃出炉。

第二阶段拉拔工序：每道次相对前一道次变形量30%，各道次变形量大致相等，最后一道变形量小，为10%；最后得到规格为φ1.0mm的超低碳钢细丝。

实施例2：本超低碳钢拉拔细丝的方法的具体工艺如下所述。

采用超低碳钢的热轧盘条进行生产，热轧盘条的规格为φ6.5mm，除铁之外的主要化学成分(wt)：C 0.0060%、Si 0.05%、Mn 0.20%、S 0.010%、P 0.018%。

第一段拉拔工序：这一阶段总变形量85%，线材规格为φ2.65mm；第一道次变形量30%，其它每道次相对前一道次的变形量15～20%。

再结晶退火工序：以100℃/h升温至680℃，保温时间5.5h，随炉缓冷至550℃出炉。

第二阶段拉拔工序：每道次变形量15～20%，各道次变形量大致相等；最后得到规格为φ0.8mm的超低碳钢细丝。

实施例3：本超低碳钢拉拔细丝的方法的具体工艺如下所述。

采用超低碳钢的热轧盘条进行生产，热轧盘条的规格为φ6.5mm，除铁之外的主要化学成分(wt)：C 0.05%、Si 0.03%、Mn 0.40%、S 0.012%、P 0.018%。

第一段拉拔工序：这一阶段总变形量80%，线材规格为φ3.0mm；每道次相对前一道次的变形量20～25%，各道次变形量大致相等。

再结晶退火工序：以100℃/h升温至710℃，保温时间6h，随炉缓冷至550℃出炉。

第二阶段拉拔工序：每道次变形量20～25%，各道次变形量大致相等；最后得到规格为φ1.0mm的超低碳钢细丝。

上述实施例1－3的产品测试：（1）实施例1－3所得超低碳钢细丝的拉拔断丝情况如表1所示。

表1：各实施例的拉拔断丝情况

实施例	第一阶段拉拔断丝次数	第二阶段拉拔断丝次数
			1	0	0
2	0	0
			3	0	0

由表1可见，各实施例所得超低碳钢细丝的第一阶段拉拔、第二阶段拉拔均没有断丝。

（2）对实施例1－3中的原材料-热轧盘条、第一阶段拉拔后的钢丝、第二阶段拉拔后的钢丝-超低碳钢细丝分别进行抗拉强度测试，测试结果见表2。

表2：各实施例抗拉强度测试结果

实施例	热轧盘条	第一阶段拉拔后的钢丝	第二阶段拉拔后的钢丝
				1	295	533	625
2	302	552	583
				3	332	578	645

由表2可见，本方法所得超低碳钢细丝具有较低的抗拉强度。

Claims

1.一种超低碳钢拉拔细丝的方法，其特征在于：其包括第一阶段拉拔、再结晶退火和第二阶段拉拔工序；所述第一阶段拉拔工序，总变形量按线材轴向圆面积计算为75%～85%。

2.根据权利要求1所述的一种超低碳钢拉拔细丝的方法，其特征在于：所述再结晶退火工序，退火保温温度680～730℃，保温时间5～6h。

3.根据权利要求1所述的一种超低碳钢拉拔细丝的方法，其特征在于：所述第一阶段拉拔工序，每道次变形量为15%～30%。

4.根据权利要求1所述的一种超低碳钢拉拔细丝的方法，其特征在于：所述第二阶段拉拔工序，每道次变形量为10%～30%。

5.根据权利要求1－4任意一项所述的一种超低碳钢拉拔细丝的方法，其特征在于：所述超低碳钢的碳含量≤0.05wt%。