CN1072460A - 高碳钢高强细丝制备方法的改进 - Google Patents

高碳钢高强细丝制备方法的改进 Download PDF

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Abstract

提出了一种制造直径为50μm或更小之极细高 碳钢丝的改进方法。在通过重复多次循环作业来拉 制钢丝的工艺中，每一循环包括从一基底钢丝材料开 始进行的韧化处理与冷拉处理，而在对之进行最后拉 制处理之前，则是在一由按体积计90～98％之氮与 2～10％之氢组成的气体混合物气氛中，对中间阶段 的丝在750～900℃热处理1～30秒，以使此最后拉 制作业能够在不使细丝断裂的条件下安全地进行。

Description

本发明涉及通过重复的韧化与冷拉，对高碳钢高强细丝的制备方法作出改进。更具体地说，在本发明涉及到的改进高碳钢高强细丝的制备方法中，这种细丝的直径不超过50μm，可以用作为轮胎帘布钢丝、传送带钢丝、高压软管增强钢丝、钢丝锯、滤网与精密弹簧等等的基底材料。
制造直径为100μm或更小的极细钢丝时，通常是把一根直径例如为5.5mm的起始的经热拉成的钢条，于不氧化的气氛中进行冷拉与韧化处理，使之通过各次的冷拉作业而相续地减径或缩小横剖面。在这种先有技术中已普遍认识到，上述那种拉丝工艺是不能用来制造直径为50μm或更小却具有高达800kgf/mm2抗张强度之高碳钢丝的。这里所谓的高碳钢包括例如JIS（日本工业标准）G-3507所规定的SWRS82A等牌号的，它按重量计，含有0.51～0.86%的碳、≤0.35%的硅以及≤0.5%的锰。这就是说，在加工程度即横剖面缩小了90～96%的程度，经冷拉后达到了直径为100至200μm的钢丝，业已处于工作过度的状态下，如不使此钢丝进行另外的韧化处理，就不能再从事冷拉了。虽说如此，但由于即使是通过稀酸溶液处理不发生断丝的问题外，还有表面氧化、自然缺肉缺点等一类问题，因而实际上不可能对这样细的丝再作韧化处理。
为此，本发明的目的之一即在于对高碳钢细丝的制造方法作出一种改进，其中通过重复冷拉与韧化处理的循环作业能制造出纤细的钢丝，它可克服有关待拉制之丝径在工艺上的限制，而能以高效和良好的生产率拉制出即令是直径只有50μm或更小的钢丝成品。
这样，本发明作出的改进包括：在一种制造直径不超过50μm的细高碳钢丝之方法中，多次性地重复一批操作过程，每一个这样的操作过程包括对一经钢丝作冷模拉制处理与韧化处理，并终止于一最后的冷模拉制处理，且在每次的冷模拉制处理中都使丝径相续地减小，而对于直径已减小到100～500μm的丝，则在作最后的冷拉处理之前，于按体积计90～98%的氮与10～20%的氢之气体混合物气氛中，在750～900℃的温度范围内热处理1～30秒。
下面结合附图详述本发明的几个实施例。附图以轴向剖面图形式示意性地阐明了本发明用于进行钢丝热处理的加热炉。
如前所述，本发明适用于通过重复冷模拉制与韧化处理的循环作业的，制造直径不超过50μm之高碳钢细丝的作业。这里所谓的高碳钢除了要求碳含量至少为0.5%（重量）外，别无特别限制。有若干牌号的高碳钢合乎这种规格，例如，按JIS的G-3507，典型的一种SWRA82A牌号的，按重量计含有0.51～0.86碳，≤0.35的硅，≤0.5%的锰，其余的为铁和不可避免的杂质元素。
拉丝工艺的原料是厂家所提供的直径为5.5mm的细钢条形式。此种细钢条重复地经受多个循环作业，每个循环作业包括在不氧化气氛中的一冷模拉制处理与一韧化处理，以使此细钢条相续地减径或缩小横剖面，直至一直径减小到100至500≤μm的中间阶段的钢丝，复经最后的冷模拉制处理，令最终细钢丝的直径减小到不大于50μm。这里的钢丝冷模拉制与韧化处理的条件是相关工艺中周知的，并且可以是通常的那些条件。
本发明所提出的改进之处在于：上述中间过程的钢丝在其直径减到100至500μm而进行最后拉制处理之前，要在特定的条件下经受一次热处理。这就是，使直径为100～500μm的钢丝于一种气体混合物气氛中接受热处理，此种混合物按体积计包括90～98%而最好是90～95%的氮以及10～2%而最好是10～5%的氢，于750～900℃而最好是800～900℃的温度范围内，处理1～30秒而最好是1～10秒一段时间。在此中间阶段的钢丝进行上述热处理后，即可使之在最终冷模拉制处理中冷拉在相对于初始细钢条有90%或更高的加工程度。
上述使钢丝在短到1～30秒时间内进行热处理可以很方便地由下述方式实现，即使此钢丝以适当的速度通过一适当长度的管式炉，而让钢丝在此管式炉的停留时间能在1～30秒范围内。显然，使按规定的体积比之氮与氢的气体混合物通过此炉，即可使炉中空间为此种气体混合物充沛。有钢丝从其中通过的这种气体混合物的温度保持在800～900℃。附图即示意地表明了钢丝在其中进行热处理之管式炉的轴向剖面图。此管式炉包括含有四根加热管4a、4a的加热区4和含有四根退火管5a、5a的退火区5。每根加热管4a、4a连至退火管5a、5a中之一，由此再连至冷却区6中之四根隔热冷管6a、6a中之一，由此而形成了一个连续管系4a-5a-6a。这些管充沛有从气体供应器7按规定体积比引入（按向下箭头所示）的氮与氢的气体混合物。
在导辊3、3上的四根钢丝1、1各以适当的运行速度从钢丝供料装置2，连续地引入炉内的相应管中，并在经涂油装置8中涂以防锈油后，于卷绕装置9中缠绕到相应的卷丝筒10，10上，此种卷丝筒还用来给钢丝提供适当的张力。
加热区4、退火区5与冷却区6的长度以及钢丝的运行速度是以这样一种方式控制，使得在加热管4a中运行之钢丝1在其中以750～900℃的规定温度和1～30秒的规定时间长度加热。退火管5a、5a的长度与温度以及冷却管6a、6a的长度与隔热应设计成，使得从加热管4a中出来而通过此冷却管之钢丝1的冷却速率不要过大。当钢丝所进行的热处理满足上述条件，经此热处理的钢丝就会具有非常均匀与精细的索氏体结构，使之能够无任何障碍地从事继后的冷拉处理，获得90%或更大的加工程度，成为抗张强度≥400kgf/mm2的直径为50μm或更小的极细钢丝。
经此热处理而绕到卷筒10上之钢丝1，然后即依常规方法于传统的拉丝机中进行最后的冷模拉制，这里不对此作详细描述。
下面以举例方式更详尽地描述本发明的改进。
例1
附图中所示设备用来热处理一批高碳钢丝，经重复地冷模拉制与退火处理后，每根钢丝可具有170μm的直径。作为原材料的高碳钢是符合JIS中G-3502所规定的SWRA82A牌号的钢条，直径为5.5mm，按重量计含有0.83%的碳、0.77%的硅、0.48%的锰、0.11%的磷、0.13%的硫与0.01%的铜，其余为铁及痕量的其它杂质。
然后将这种钢丝各个以12m/min的速度引入长100cm，保持在800℃的加热管4a中，使钢丝在此加热管中的停留时间为5秒。加热管4a与保持在500℃的退火管5a成整体连接，而此退火管再与冷却管6a成整体连接。这几根管充填以按体积计由95%的氮与5%的氢组成的气体混合物。从此加热区出来的钢丝即通过此退火区与冷却区逐渐冷却，并绕到卷丝筒上。
经上述热处理后的钢丝，通过采用具有成对多级铰盘的传统工艺的拉丝设备，便能以相对于初始钢条98%的加工程度使直径减小至20μm。这样获得的高碳钢细丝所具有的抗张强度为778kgf/mm2。
例2
高碳钢丝的热处理方式与例1中相同，只是钢丝穿过管式炉的运行速度为20m/min，使之在炉中加热区内的停留时间为3秒，而退火区的温度则保持在600℃而不是前述的500℃。
经上述热处理后的钢丝依例1相同方式作最终的冷模拉丝处理，使直径缩减到20μm。这样制得的高碳钢细丝之抗张强度与例1的大致相同。

Claims (3)

1、在通过重复多次循环作业来制造直径不超过50μm之高碳钢细丝的方法中，每个循环作业包括对一钢丝作冷模拉制处理与韧化处理，并终结于一最后的冷模拉制工序，使丝径在各次冷模拉制中相继减小，改进之处在于包括：在上述的最后冷模拉制处理之前，于按体积计为90～98%之氮与10～2%之氢所组成之气体混合物气氛中，使直径已减小到100～500μm的钢丝在750～900℃范围内的某一温度下处理1～30秒。
2、如权利要求1所述的方法，其中之接受热处理的钢丝所具直径在100～500μm。
3、如权利要求1所述的方法，其中述及之对钢丝所作的热处理，是使此钢丝连续地通过一管式炉进行的。
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