CN108489850B - 一种测定盘条氧化皮剥离率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定盘条氧化皮剥离率的方法，该方法利用材料表面氧化皮与基体的塑性不同，从而导致拉伸时氧化皮从基体脱落的原理，通过测量盘条拉伸前后的重量，以及盘条表面完全去除氧化皮后的重量，可得到该材料表面氧化皮的剥离率。通过测定盘条表面氧化皮的剥离率，可直观评价氧化皮的剥离性，便于盘条生产企业改善氧化皮剥离性，提高下游拉丝客户满意度，该方法对钢种的适用范围广，可根据不同钢种的拉伸应力应变曲线量身定制不同的拉伸应变率。

Description

一种测定盘条氧化皮剥离率的方法

技术领域

本发明属于材料性能检验方法领域，特别涉及一种测定盘条表面氧化皮剥离率的方法。

背景技术

拉丝材作为线材产品中的一大类，其涵盖范围甚广，如用于制造焊接材料的焊丝钢、轮胎骨架的帘线钢及桥梁缆索的缆索钢等。该类盘条须通过拉丝制成成品，因热轧盘条表面存在轧钢时生成的三次氧化皮，故拉丝前需将盘条表面的氧化皮去除干净。如果盘条表面的氧化皮剥离性较差，残留的氧化皮一方面影响制丝时的拉拔性能，另一方面也会影响最终产品的性能，因此下游客户期望钢厂能够生产氧化皮易剥离的拉丝材。

尽管下游客户对拉丝材表面氧化皮的剥离性有要求，但目前尚无相应的标准或规范用于评价氧化皮的剥离性或测定氧化皮的剥离率，部分企业采用酸洗试验测定氧化皮的重量比，但重量比只能表示氧化皮在线材总重量中所占的比重，并不能与氧化皮的剥离性建立直接的联系，并且随着国家环保力度的加大，采用化学酸洗法去除氧化皮的方式将逐渐被淘汰，目前一般采用机械剥壳法代替化学酸洗法。因机械剥壳与化学酸洗去除氧化皮的机理不同，必然导致采用酸洗法评价氧化皮的剥离性无法适用于机械剥壳法。

在目前已公开的相关文献技术中，CN 107012308A提出利用拉伸试验机对线材施加6％的变形应变后，对应变前后的线材外观进行拍照，通过图像解析法对两者进行对比，计算残留氧化皮面积率。但该方法存在以下问题：因线材截面为圆形，拍照时盘条表面与相机不垂直位置的图像会失真，从而影响计算结果的准确性。

专利JP 2008-57008、CN 101208440A和JP 2000-239796提出对线材施加4％拉伸载荷，通过测量残留在线材表面的氧化皮的重量计算氧化皮残留量，但该方法中固定了拉伸时的延伸率为4％，使得该方法仅适用于钢帘线、胶管钢丝、切割钢丝等延伸率较低的高碳产品，对于低碳高硅产品，如Si含量大于0.8％的焊丝钢，其拉丝时的应变率偏小，氧化皮剥离率偏低，试验结果对下游企业的指导性有限；且上述文献中限定了线材的Si含量为0.01％-0.5％，故该方法无法适用于Si含量大于0.5％的弹簧钢、焊丝钢等线材产品。

文章《高碳钢盘条表面氧化皮的形成规律及机械剥离性能研究》提出对线材加载至满载荷进行拉伸，通过测量并计算拉伸前后线材表面氧化皮的重量计算氧化皮的机械剥离率，但该方法采用的拉伸试验机的最大载荷为300KN，对于线材强度小于2000MPa、直径不大于8.0mm的线材，拉伸载荷未加载至100KN时已被拉断，故线材局部会发生缩颈，因缩颈位置线材的应变量大于其他位置，故该位置表面氧化皮剥离效果较其它位置的好，由于线材整个拉伸区域氧化皮剥离效果不同，计算的氧化皮剥离率不具有代表性；另一方面，该工艺与下游拉丝企业的剥壳工艺相差较大：拉丝前进行机械剥壳的目的是去除表面氧化皮，因此剥壳时盘条的伸长率低于该方法中将盘条拉断时的延伸率，相应的氧化皮剥离率与盘条拉断时的剥离率不同。综上所述，采用该方法计算的盘条氧化皮剥离率对下游企业的指导性有限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种对下游企业机械剥壳工艺有参考价值的测定氧化皮剥离率的方法，可用于评价采用机械剥壳法去除氧化皮时的氧化皮剥离性，克服所述现有技术中因试验时拉伸应变量制定不合理使得现有技术无法适用于所有需要剥壳的线材产品。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种测定盘条氧化皮剥离率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对盘条进行室温单向拉伸试验，绘制应力-应变曲线图，得到该材料开始发生均匀塑形变形时的应变量ε₁和均匀塑形变形结束时的应变量ε₂；

2)截取长度l₁的盘条，将盘条两端各l₂长度的表面氧化皮去除掉，然后将盘条表面清洗干净、干燥后称重，得到盘条重量m₁，其中200mm≤l₁≤400mm，50mm≤l₂≤75mm；

3)对盘条进行单向拉伸试验直至盘条应变量达到ε时停止试验，其中

(ε₁₊ε₂)/5≤ε≤4(ε₁₊ε₂)/5，拉伸时夹持端长度小于l₂；

4)将拉伸后盘条表面松散的氧化皮去除后称重，得到盘条重量m₂；

5)采用缓蚀液将盘条拉伸后表面未去除的氧化皮清除干净、干燥后称重，得到盘条重量m₃；

6)计算盘条氧化皮的剥离率d，其中d＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)×100％。

优选的，所述的测定盘条氧化皮剥离率的方法中盘条应变量ε满足2(ε₁+ε₂)/5≤ε≤3(ε₁₊ε₂)/5时，停止单向拉伸试验。

针对以上方法，对工艺步骤具体说明如下：

1)按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》对盘条进行单向拉伸试验，对于没有屈服平台的材料，其开始发生均匀塑形变形时的应变量ε₁定为0.2％。

2)缓蚀液的作用是去除盘条表面的氧化皮而不腐蚀基体，其配制方法为：将500ml浓盐酸(相对密度1.18)溶于500ml蒸馏水中，然后向溶液中加入0.5g六次甲级四胺((CH₂)₆N₄)。

3)对盘条进行单向拉伸试验时，拉伸的应变量应满足(ε₁₊ε₂)/5≤ε≤4(ε₁₊ε₂)/5，如果应变量过小，氧化皮不易剥离，且与当前的机械剥壳工艺施加的应变量相差较大，试验结果不具有参考性；如果应变量过大使材料产生缩颈变形，则可能因每段材料的塑性变形略有不同而影响试验的重复性，优选的，2(ε₁₊ε₂)/5≤ε≤3(ε₁₊ε₂)/5。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

(1)对钢种的适用范围广，可根据不同钢种的拉伸应力应变曲线量身定制不同的拉伸应变率，使得试验结果对拉丝企业更具参考价值。

(2)通过测定盘条表面氧化皮的剥离率，可直观评价氧化皮的剥离性，便于盘条生产企业改善氧化皮剥离性，提高下游拉丝客户满意度。

附图说明

附图1是本发明试验过程示意图；

附图2是盘条拉伸时的应力应变曲线；

图中：1-盘条，2-夹持装置。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明：

实施例1

材料为焊丝钢盘条ER70S-6，直径为5.5mm。

1)截取300mm长盘条进行单向拉伸试验，得到图2的应力应变曲线，得到其开始发生均匀塑形变形时的应变量ε₁＝0.2％，均匀塑形变形结束时的应变量ε₂＝18.8％；

2)截取300mm长盘条，采用缓蚀液将盘条两端各55mm长度的氧化皮去除掉，然后将盘条表面清洗干净、干燥后称重，得到盘条重量m₁＝55.5701g；

3)对盘条进行单向拉伸试验直至盘条应变量达到12％时停止试验，拉伸时夹持端长度为50mm；

4)将拉伸后盘条表面松散的氧化皮去除后称重，得到盘条重量m₂＝55.1059g；

5)采用缓蚀液将盘条拉伸后表面未去除的氧化皮清除干净、干燥后称重，得到盘条重量m₃＝55.0693g；

6)计算盘条氧化皮的剥离率d，其中d＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)×100％＝92.7％。

对比实施例1

材料为焊丝钢盘条ER70S-6，直径为5.5mm。

1)截取300mm长盘条进行单向拉伸试验后，得到其开始发生均匀塑形变形时的应变量ε₁＝0.2％，均匀塑形变形结束时的应变量ε₂＝19.2％；

2)截取300mm长盘条，采用缓蚀液将盘条两端各55mm长度的氧化皮去除掉，然后将盘条表面清洗干净、干燥后称重，得到盘条重量m₁＝55.5663g；

3)对盘条进行单向拉伸试验直至盘条应变量达到22.5％时停止试验，拉伸时夹持端长度为50mm；

4)将拉伸后盘条表面松散的氧化皮去除后称重，得到盘条重量m₂＝55.0643g；

5)采用缓蚀液将盘条拉伸后表面未去除的氧化皮清除干净、干燥后称重，得到盘条重量m₃＝55.0412g；

6)计算盘条氧化皮的剥离率d，其中d＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)×100％＝95.6％。

比较实施例1和对比例1发现，对比例1的盘条拉伸时因应变量较大，局部发生缩颈，且在缩颈位置盘条表面氧化皮剥离效果较其它位置的好，由于盘条整个拉伸区域的氧化皮剥离效果不同，计算的氧化皮剥离率不具有代表性。

实施例2

材料为焊丝钢盘条H08A，直径为6.5mm。

1)截取350mm长盘条进行单向拉伸试验后，得到其开始发生均匀塑形变形时的应变量ε₁＝0.2％，均匀塑形变形结束时的应变量ε₂＝31.2％；

2)截取350mm长盘条，采用缓蚀液将盘条两端各60mm长度的氧化皮去除掉，然后将盘条表面清洗干净、干燥后称重，得到盘条重量m₁＝91.5280g；

3)对盘条进行单向拉伸试验直至盘条应变量达到17％时停止试验，拉伸时夹持端长度为56mm；

4)将拉伸后盘条表面松散的氧化皮去除后称重，得到盘条重量m₂＝90.7228g；

5)采用缓蚀液将盘条拉伸后表面未去除的氧化皮清除干净、干燥后称重，得到盘条重量m₃＝90.7114g；

6)计算盘条氧化皮的剥离率d，其中d＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)×100％＝98.6％。

对比实施例2

材料为焊丝钢盘条H08A，直径为6.5mm。

1)截取350mm长盘条进行单向拉伸试验后，得到其开始发生均匀塑形变形时的应变量ε₁＝0.2％，均匀塑形变形结束时的应变量ε₂＝30.8％；

2)截取350mm长盘条，采用缓蚀液将盘条两端各60mm长度的氧化皮去除掉，然后将盘条表面清洗干净、干燥后称重，得到盘条重量m₁＝90.5288g；

3)对盘条进行单向拉伸试验直至盘条应变量达到5.0％时停止试验，拉伸时夹持端长度为56mm；

4)将拉伸后盘条表面松散的氧化皮去除后称重，得到盘条重量m₂＝90.3399g；

5)采用缓蚀液将盘条拉伸后表面未去除的氧化皮清除干净、干燥后称重，得到盘条重量m₃＝90.1402g；

6)计算盘条氧化皮的剥离率d，其中d＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)×100％＝48.3％。

比较实施例2和对比例2发现，对比例2的盘条拉伸时因应变量较小，氧化皮剥离量较少，无法满足后续拉拔要求，对下游客户的指导意义不大。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种测定盘条氧化皮剥离率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对盘条进行室温单向拉伸试验，绘制应力-应变曲线图，得到该盘条开始发生均匀塑性变形时的应变量ε₁和均匀塑性变形结束时的应变量ε₂；

2)截取长度l₁的盘条，将盘条两端各l₂长度的表面氧化皮去除掉，然后将盘条表面清洗干净、干燥后称重，得到盘条重量m₁，其中200mm≤l₁≤400mm，50mm≤l₂≤75mm；

3)对盘条进行单向拉伸试验直至盘条应变量达到ε时停止试验，其中盘条应变量ε满足2(ε₁+ε₂)/5≤ε≤3(ε₁+ε₂)/5时，停止单向拉伸试验；

4)将拉伸后盘条表面松散的氧化皮去除后称重，得到盘条重量m₂；

5)采用缓蚀液将盘条拉伸后表面未去除的氧化皮清除干净、干燥后称重，得到盘条重量m₃；

6)计算盘条氧化皮的剥离率d，其中d＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)×100％。

Images