CN108380678B - 一种高碳钢丝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种高碳钢丝的生产方法，属于金属制品技术领域。所述方法包括将盘条或钢丝预处理；然后将预处理后的盘条或钢丝进行冷拉拔形变；对冷拉拔后的盘条或钢丝进行低温回火处理；对低温回火后的盘条或钢丝再次进行冷拉拔形变；然后重复冷拉拔形变、低温回火的步骤直至盘条或钢丝的直径或总形变量或强度达到最终要求。本发明所述方法在现有生产工艺条件下进行改进，可以将在线回火、感应加热与多道次冷拉拔在线结合，容易实现，并且同样原始强度的钢丝，在同等拉拔总形变量及同等成品前热处理的的情况下，最终成品钢丝强度较传统工艺上升80MPa至300MPa。

Description

一种高碳钢丝的生产方法
技术领域
本发明属于金属制品领域，具体涉及一种高碳钢丝的生产方法。
背景技术
高强度高碳钢丝具有强度高、耐磨性好、兼具合适的韧塑性等优点，是高应力条件下使用的高性能金属线材。其典型的应用如：厂矿、电梯悬索用钢丝，汽车轮胎帘线钢丝，桥梁缆索用镀锌钢丝。高强度高碳钢丝的传统工艺生产方法为：珠光体组织的高碳钢盘条→表面处理→多道次连续冷拉拔→高强度钢丝→成品前热处理、镀层处理。高碳钢丝的传统拉拔生产工艺被称为“冷拉拔”，这是由于传统的金属学理论认为低温回火会引发钢丝脆性，因此传统工艺方法在拉拔过程中，不对钢丝进行低温回火热处理且严格控制温升。
高强度高碳钢丝不断追求更高的强度。在高碳钢丝的制备过程中，一般通过冷拉拔形变获得强度与尺寸满足使用要求的钢丝。由于加工硬化，钢丝强度随着冷拉拔形变量的增加而不断上升。传统生产方法中，冷拉拔形变量直接决定了钢丝强度的上升的多少；同时，高强度钢丝的成品前热处理也可使钢丝强度有限上升。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种高碳钢丝的生产方法，在同等拉拔形变量和成品前热处理的情况下，钢丝的强度上升比传统生产方法显著提高，最终钢丝的强度比传统方法提高80MPa至300MPa。
技术方案：一种高碳钢丝的生产方法，所述方法具体制备过程如下：
步骤一、将盘条或钢丝去除氧化膜，然后进行表面镀锌或锌铝层、润滑保护处理；
步骤二、将处理后的盘条或钢丝进行冷拉拔形变，重复冷拉拔形变工序直至冷拉拔形变量ε≥0.90，其中ε=ln(A0/A1），式中，A0为钢丝未经冷拔变形时的初始横截面积，A1为拉拔后钢丝的横截面积；
步骤三、对冷拉拔后的盘条或钢丝进行低温回火处理，回火温度为110~450℃，回火时间为10s~12h；
步骤四、对低温回火后的盘条或钢丝再次进行冷拉拔形变，重复冷拉拔形变工序直至冷拉拔形变量ε≤0.35，其中ε=ln(A2/A3），式中，A2为经低温回火后钢丝的横截面积，A3为低温回火再拉拔后钢丝的横截面积；
步骤五、重复步骤三和步骤四，直至盘条或钢丝的直径或总形变量达到最终要求，冷拉拔总形变量ε=ln(A0/A4），式中，A4为最后一次拉拔后钢丝的横截面积。
作为优选，所述步骤一中盘条为高碳钢盘条，钢丝为具有珠光体组织的未经形变的高碳钢丝。
作为优选，所述珠光体组织中珠光体层片尺寸宽度为50~250 nm。
作为优选，所述步骤三中回火温度为320 ℃，回火时间为1 min。
作为优选，所述低温回火处理方式为空气炉热处理、盐浴热处理、油浴热处理或电磁感应加热处理。
有益效果：
1）最终钢丝强度显著上升：同样原始强度的钢丝，在同等拉拔总形变量及同等成品前热处理的情况下，最终成品钢丝强度较传统工艺上升80MPa至300MPa。
2）工艺简单：本发明在现有生产工艺条件下进行改进，可以将在线回火、感应加热与多道次冷拉拔在线结合，容易实现。
附图说明
图1 为本发明实施例2中5.10 mm高强度钢丝的应力应变曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
4.90mm-2000MPa级预应力钢绞线用钢丝生产。
1）碳含量为0.72 wt.%、直径13 mm的高碳钢盘条，去除氧化膜，进行表面镀锌层、润滑保护处理；
2）然后将处理后的高碳钢盘条经5道次的连续冷拉拔形变，拉拔至直径为7.10mm；
3）对冷拉拔后的高碳钢盘条也就是直径为7.10 mm的钢丝进行低温回火处理，加热方式为将钢丝穿过盐池，盐池温度为450℃，时间为10 s，之后立即对钢丝进行水雾冷却，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为6.50 mm。
4）然后对直径为6.50 mm钢丝进行低温回火处理，回火温度为350℃，回火时间为5分钟，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为5.80 mm。
5）对直径为5.80 mm钢丝进行低温回火处理，回火温度为280℃，回火时间为10分钟，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为5.35 mm。
6）对直径为5.35 mm钢丝进行低温回火处理，回火温度为210℃，回火时间为60分钟，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为4.90 mm。
对制成的高强度钢丝进行性能测试，强度约2050MPa。对比采用传统工艺生产的钢丝，强度约1750MPa，强度提高了约17%，强度上升了约300MPa。钢丝的最大强度延伸率与扭转性能，无明显差异。
实施例2
5.10mm-2300MPa级桥梁缆索用镀锌钢丝生产。
1）碳含量为0.87 wt.%、直径14 mm的高碳钢盘条经920℃热处理15 min后，立刻进入530℃液体盐槽中进行保温3 min去除氧化膜后，进行表面镀锌层、润滑保护处理；
2）然后将处理后的高碳钢盘条经7道次的连续冷拉拔形变，拉拔至直径为6.78mm；
3）对冷拉拔后的高碳钢盘条也就是直径为6.78 mm钢丝进行处理温度为320℃，处理时间为1 min的中频电磁感应加热处理，然后对处理后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为6.10 mm。
4）然后对直径为6.10 mm钢丝进行处理温度为320℃，处理时间为1 min的中频感应加热处理，然后对处理后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为5.50 mm。
5）对直径为5.50 mm钢丝进行处理温度为320℃，处理时间为1 min的中频感应加热处理，然后对处理后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为5.1 mm。
对制成的高强度钢丝进行性能测试，所制备的高强度钢丝的应力应变曲线图参照图1，从图中可以看出，在拉伸测试时，本发明生产工艺制备的钢丝在屈服后比传统工艺生产的钢丝强度上升更快，最终强度达到2400MPa。对比采用传统工艺生产的钢丝，同样原始强度的钢丝，在同等拉拔总形变量及同等成品前热处理的情况下，强度为2220MPa，本实施例制备的钢丝强度提高了7.5%，强度上升了180MPa。钢丝的最大强度延伸率与扭转性能，无明显差异。在镀锌后，本方法制备的梁缆索用镀锌钢丝强度约2320MPa，传统方法生产的梁缆索用镀锌钢丝强度约2180MPa。
实施例3
0.38mm-3800MPa级轮胎帘线用钢丝生产
1）碳含量为0.82 wt.%、直径2.7 mm的具有珠光体组织的未经形变的高碳钢丝，去除氧化膜，进行表面镀锌铝层、润滑保护处理；
2）然后将处理后的高碳钢丝经19道次的连续冷拉拔形变，拉拔至直径为0.5 mm；
3）对冷拉拔后的高碳钢丝也就是直径为0.5 mm的钢丝进行低温回火处理，处理温度为110℃，处理时间为12 h，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为0.45 mm；
4）然后对直径为0.45 mm钢丝进行低温回火处理，回火温度为110℃，回火时间为12 h，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为0.415 mm；
5）对直径为0.415 mm钢丝进行低温回火处理，回火温度为110℃，回火时间为12h，然后对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变工序至直径为0.38 mm。
对制成的高强度钢丝进行性能测试，强度约3800MPa。对比采用传统工艺生产的钢丝，强度约3650MPa，强度提高了约3.9%，强度上升了150MPa。钢丝的最大强度延伸率与扭转性能，无明显差异。

Claims (3)

1.一种高碳钢丝的生产方法，其特征在于，所述方法具体制备过程如下：
步骤一、将钢丝去除氧化膜，然后进行表面镀锌或锌铝层、润滑保护处理，钢丝为具有珠光体组织的未经形变的高碳钢丝；
步骤二、将处理后的钢丝进行冷拉拔形变，重复冷拉拔形变工序直至冷拉拔形变量ε≥0.90，其中ε=ln(A0/A1），式中，A0为钢丝未经冷拔变形时的初始横截面积，A1为拉拔后钢丝的横截面积；
步骤三、对冷拉拔后的钢丝进行低温回火处理，回火温度为110℃，回火时间为12 h；
步骤四、对低温回火后的钢丝再次进行冷拉拔形变，重复冷拉拔形变工序直至再次冷拉拔形变量ε≤0.35，其中ε=ln(A2/A3），式中，A2为经低温回火后钢丝的横截面积，A3为低温回火再拉拔后钢丝的横截面积；
步骤五、重复步骤三和步骤四，直至钢丝的直径或冷拉拔总形变量达到最终要求，冷拉拔总形变量ε=ln(A0/A4），式中，A4为最后一次拉拔后钢丝的横截面积。
2.根据权利要求1所述的一种高碳钢丝的生产方法，其特征在于，所述珠光体组织中珠光体层片尺寸宽度为50~250 nm。
3.根据权利要求1所述的一种高碳钢丝的生产方法，其特征在于，所述低温回火处理方式为空气炉热处理、盐浴热处理、油浴热处理或电磁感应加热处理。
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