CN110125211A - 一种大延伸率铝包钢丝的生产方法 - Google Patents

一种大延伸率铝包钢丝的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，步骤如下：1)将高碳热轧盘条除锈并拉拔成所需线径的钢丝；2)将钢丝进行奥氏体化并通过铅浴槽进行等温转变，获得具有索氏体组织的钢丝；3)将具有索氏体组织的钢丝进行在线酸洗，去除表层铅渣和氧化皮得到表面清洁的钢丝；4)采用连续挤压包覆处理使铝层包覆在表面清洁的钢丝表层，得到包覆坯料；5)将包覆坯料拉拔变形制成铝包钢丝；6)将铝包钢丝通过感应加热器进行时效处理。该方法生产效率高，解决时效后铝包钢丝的铝层硬度下降导致后续绞线过程擦伤的问题，与传统低温长时间时效处理加热保温所需时长4～24h相比，该方法通过感应加热器在线时效处理仅需0.1～2.0min。

Description

一种大延伸率铝包钢丝的生产方法
技术领域
本发明涉及电缆导线技术领域，具体涉及一种大延伸率铝包钢丝的生产方法。
背景技术
铝包钢丝是一种在钢芯材料上包覆一层铝的双金属复合材料，常用于架空线路产品，包括导线加强芯、地线、输电线等，也可做承力索或拉线等。与镀锌钢丝相比，铝包钢丝具有以下优点：(1)耐腐蚀能力较好、(2)比重较小、(3)导电性好、(4)铝层厚度与钢丝强度的组合选择多，具有很大的设计灵活性，可以满足在盐雾地区、大跨越、重冰区等特殊环境的服役要求。
但与镀锌钢丝相比，冷拉拔后的铝包钢丝延伸率低，不能满足服役要求，因此通常采用低温长时间时效处理，来提高铝包钢丝的延伸率；但需指出的是在时效处理过程中，由于铝层会发生再结晶软化，在后续绞线过程中会造成铝层的擦伤。因此综合考虑低温长时间时效处理工艺的优劣，本发明提供了一种感应加热时效处理制备大延伸率铝包钢丝的生产方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，该方法采用感应加热时效处理工艺，在不降低铝包钢丝铝层硬度的条件下，提高生产效率和铝包钢丝的延伸率，解决了冷拉拔后的铝包钢丝延伸率低的问题，以及经过低温长时间时效处理后铝层发生软化，无法满足绞线的生产要求的问题，提高生产效率的同时获得综合性能优异的铝包钢丝产品。
技术方案：本发明提供了一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，该方法采用感应加热时效处理工艺，包括以下步骤：
1)将高碳热轧盘条除锈，并拉拔成工艺设计所需线径的钢丝；
2)将拉拔后的钢丝进行奥氏体化，并通过铅浴槽进行等温转变，获得具有索氏体组织的钢丝；
3)将具有索氏体组织的钢丝进行在线酸洗，去除表层的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)采用连续挤压包覆处理，使铝层均匀的包覆在表面清洁的钢丝表层，得到包覆坯料；
5)将包覆坯料进行拉拔变形制成铝包钢丝；
6)将冷拉拔后的铝包钢丝通过感应加热器进行时效处理。
其中：
步骤1)所述的将高碳热轧盘条除锈是指采用机械除锈方式，即采用反复弯折法除去表层的氧化皮。
步骤1)所述拉拔成工艺设计所需线径的钢丝中，拉拔方式为通过钨钢拉丝模拉拔。
步骤2)所述的将拉拔后的钢丝进行奥氏体化，是指将拉拔后的钢丝通过温度为920～980℃的燃煤马弗炉进行奥氏体化，奥氏体化时间为90～120s。
步骤2)所述的通过铅浴槽进行等温转变，获得具有索氏体组织的钢丝中，铅浴槽的温度为520～550℃，等温转变的时间为50～70s，获得的具有索氏体组织的钢丝中，索氏体组织体积分数含量在90％以上。
步骤3)所述的将具有索氏体组织的钢丝进行在线酸洗，所用酸为质量浓度为18％～25％的工业合成盐酸；
步骤4)所述的采用连续挤压包覆处理，使铝层均匀的包覆在表面清洁的钢丝表层是利用连续挤压包覆机进行，具体过程如下：首先对表面清洁的钢丝进行预加热至280～320℃；将铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔制成包覆坯料。
步骤4)所述的包覆坯料中铝层的厚度符合GB/T17937-2009标准规定。
步骤5)所述的将包覆后的坯料进行拉拔变形制成铝包钢丝是通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形，具体方法为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为80％～90％，每道次压缩率控制在15％～18％。
步骤6)所述的感应加热器进行时效处理过程的参数为温度260～300℃、牵引速度100～150m/min。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)本发明提供的大延伸率铝包钢丝的生产方法的生产效率提高：传统的低温长时间时效处理加热保温所需时长4～24h，感应加热器在线时效处理时间仅需0.1～2.0min；
2)本发明制备得到的感应加热处理后铝包钢丝的延伸率提升至3.0％及以上；
3)感应加热时效处理后的铝层硬度值较传统的低温长时间时效处理后的铝层硬度值提升30％以上。
附图说明
图1是本发明提供的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
为进一步说明本发明的内容，现结合附图和实施方式对本发明作详细描述。
实施例1：生产的高强度大延伸率的铝包钢丝，具体步骤如下：
1)原材料除锈和预拉拔：将直径为5.5mm的SWRH87B高碳热轧盘条，使用反复弯曲法对盘条表面进行进行机械除锈，并通过冷拉拔磨具，拉拔成直径为4.7mm的钢丝；
2)热处理：将预拉后的钢丝通过燃煤马弗炉进行奥氏体化，温度设置为960℃，奥氏体化保温时间为120s；并通过温度为550℃的铅浴槽进行等温淬火，保温时间为65s，获得的索氏体组织体积分数含量在90％以上的钢丝；
3)酸洗：将步骤2)得到的具有索氏体组织的钢丝使用质量浓度为18％～25％的工业合成盐酸溶液酸洗，去除表层的热处理后残留的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)使用连续挤压包覆机进行包覆处理：首先对表面清洁的钢丝进行预加热，温度设置为300℃；将两根铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔，形成包覆坯料；
5)拉丝：通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形，具体工艺为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为85％，每道次压缩率控制在18％，经过多道次的拉拔至的铝包钢丝，收线；
6)感应加热时效处理：将冷拉拔后的铝包钢丝通过感应加热器，温度为270℃，速度为150m/min，处理时间约为1min，得到铝包钢丝。
实施例2：生产的高强度大延伸率的铝包钢丝，具体步骤如下：
1)原材料除锈和预拉拔：将直径为5.5mm的SWRH87B高碳热轧盘条，使用反复弯曲法对盘条表面进行进行机械除锈，并通过冷拉拔磨具，拉拔成直径为4.8mm的钢丝；
2)热处理：将预拉后的钢丝通过燃煤马弗炉进行奥氏体化，温度设置为980℃，奥氏体化保温时间为90s；并通过温度为550℃的铅浴槽进行等温淬火，保温时间为70s，获得的索氏体组织体积分数含量在90％以上的钢丝；
3)酸洗：将步骤2)得到的具有索氏体组织的钢丝使用质量浓度为18％～25％的工业合成盐酸溶液酸洗，去除表层的热处理后残留的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)使用连续挤压包覆机进行包覆处理：首先对表面清洁的钢丝进行预加热，温度设置为300℃；将两根铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔，形成包覆坯料；
5)拉丝：通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形。具体工艺为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为85％，每道次压缩率控制在18％，经过多道次的拉拔至的铝包钢丝，收线；
6)感应加热时效处理：将冷拉拔后的铝包钢丝通过感应加热器，温度为260℃，速度为100m/min，处理时间约为1.5min，得到铝包钢丝。
实施例3：作为实施例1的对比实施例，采用低温长时间时效处理制备的铝包钢丝，具体步骤如下：
1)原材料除锈和预拉拔：将直径为5.5mm的SWRH87B高碳热轧盘条，使用反复弯曲法对盘条表面进行进行机械除锈，并通过冷拉拔磨具，拉拔成直径为4.7mm的钢丝；
2)热处理：将预拉后的钢丝通过燃煤马弗炉进行奥氏体化，温度设置为970℃，奥氏体化保温时间为100s；并通过温度为550℃的铅浴槽进行等温淬火，保温时间为65s，获得的索氏体组织体积分数含量在90％以上的钢丝；
3)酸洗：将步骤2)得到的具有索氏体组织的钢丝使用质量浓度为18％～25％的工业合成盐酸溶液酸洗，去除表层的热处理后残留的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)使用连续挤压包覆机进行包覆处理：首先对表面清洁的钢丝进行预加热，温度设置为300℃；将两根铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔，形成包覆坯料；
5)拉丝：通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形，具体工艺为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为85％，每道次压缩率控制在18％，经过多道次的拉拔至的铝包钢丝，收线；
6)低温长时间时效处理：将冷拉拔后的铝包钢丝放置在烘箱中进行时效处理，温度为270℃，时间为5h，得到铝包钢丝。
实施例4：作为实施例2的对比实施例，采用低温长时间时效处理制备的铝包钢丝，具体步骤如下：
1)原材料除锈和预拉拔：将直径为5.5mm的SWRH87B高碳热轧盘条，使用反复弯曲法对盘条表面进行进行机械除锈，并通过冷拉拔磨具，拉拔成直径为4.8mm的钢丝；
2)热处理：将预拉后的钢丝通过燃煤马弗炉进行奥氏体化，温度设置为960℃，奥氏体化保温时间为120s；并通过温度为550℃的铅浴槽进行等温淬火，保温时间为70s，获得的索氏体组织体积分数含量在90％以上的钢丝；
3)酸洗：将步骤2)得到的具有索氏体组织的钢丝使用质量浓度为18％～25％的工业合成盐酸溶液酸洗，去除表层的热处理后残留的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)使用连续挤压包覆机进行包覆处理：首先对表面清洁的钢丝进行预加热，温度设置为300℃；将两根铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔，形成包覆坯料；
5)拉丝：通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形，具体为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为85％，每道次压缩率控制在18％，经过多道次的拉拔至的铝包钢丝，收线；
6)低温长时间时效处理：将冷拉拔后的铝包钢丝放置在烘箱中进行时效处理，温度为260℃，时间为5h，得到铝包钢丝。
性能测试结果：
对上述实施例1～4的制备得到的铝包钢丝进行各项性能测试，将试验测得的结果列于表1中。
表1实施例1～4制备得到的铝包钢丝的性能测试结果
抗拉强度，MPa 延伸率，％ 铝层硬度，HV
实施例1 1536 3.6 55
实施例2 1618 3.2 52
实施例3 1516 3.4 38
实施例4 1610 3.2 40
从表1可知，本发明制备的铝包钢丝抗拉强度较高，延伸率大于3％，铝层硬度值较低温长时效处理后提升30％以上，因此感应加热时效处理制备的铝包钢丝具有高强度大延伸率，较高的铝层硬度，有利于后续的绞线生产。
实施例5生产的高强度大延伸率的铝包钢丝，具体步骤如下：
1)原材料除锈和预拉拔：将直径为5.5mm的SWRH87B高碳热轧盘条，使用反复弯曲法对盘条表面进行进行机械除锈，并通过冷拉拔磨具，拉拔成直径为4.7mm的钢丝；
2)热处理：将预拉后的钢丝通过燃煤马弗炉进行奥氏体化，温度设置为980℃，奥氏体化保温时间为90s；并通过温度为520℃的铅浴槽进行等温淬火，保温时间为50s，获得的索氏体组织体积分数含量在90％以上的钢丝；
3)酸洗：将步骤2)得到的具有索氏体组织的钢丝使用质量浓度为18％的工业合成盐酸溶液酸洗，去除表层的热处理后残留的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)使用连续挤压包覆机进行包覆处理：首先对表面清洁的钢丝进行预加热，温度设置为280℃；将两根铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔，形成包覆坯料；
5)拉丝：通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形，具体工艺为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为85％，每道次压缩率控制在18％，经过多道次的拉拔至的铝包钢丝，收线；
6)感应加热时效处理：将冷拉拔后的铝包钢丝通过感应加热器，温度为300℃，速度为100m/min，处理时间约为20min，得到铝包钢丝。
实施例6生产的高强度大延伸率的铝包钢丝，具体步骤如下：
1)原材料除锈和预拉拔：将直径为5.5mm的SWRH87B高碳热轧盘条，使用反复弯曲法对盘条表面进行进行机械除锈，并通过冷拉拔磨具，拉拔成直径为4.8mm的钢丝；
2)热处理：将预拉后的钢丝通过燃煤马弗炉进行奥氏体化，温度设置为960℃～980℃，奥氏体化保温时间为105s；并通过温度为530℃的铅浴槽进行等温淬火，保温时间为60s，获得的索氏体组织体积分数含量在90％以上的钢丝；
3)酸洗：将步骤2)得到的具有索氏体组织的钢丝使用质量浓度为22％的工业合成盐酸溶液酸洗，去除表层的热处理后残留的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)使用连续挤压包覆机进行包覆处理：首先对表面清洁的钢丝进行预加热，温度设置为320℃；将两根铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔，形成包覆坯料；
5)拉丝：通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形。具体工艺为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为85％，每道次压缩率控制在18％，经过多道次的拉拔至的铝包钢丝，收线；
6)感应加热时效处理：将冷拉拔后的铝包钢丝通过感应加热器，温度为280℃，速度为120m/min，处理时间约为10min，得到铝包钢丝。
以上所述仅是本发明较佳的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：该方法采用感应加热时效处理工艺，包括以下步骤：
1)将高碳热轧盘条除锈，并拉拔成工艺设计所需线径的钢丝；
2)将拉拔后的钢丝进行奥氏体化，并通过铅浴槽进行等温转变，获得具有索氏体组织的钢丝；
3)将具有索氏体组织的钢丝进行在线酸洗，去除表层的铅渣和氧化皮，得到表面清洁的钢丝；
4)采用连续挤压包覆处理，使铝层均匀的包覆在表面清洁的钢丝表层，得到包覆坯料；
5)将包覆坯料进行拉拔变形制成铝包钢丝；
6)将冷拉拔后的铝包钢丝通过感应加热器进行时效处理。
2.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤1)所述的将高碳热轧盘条除锈是指采用机械除锈方式，即采用反复弯折法除去表层的氧化皮。
3.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤1)所述拉拔成工艺设计所需线径的钢丝中，拉拔方式为通过钨钢拉丝模拉拔。
4.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤2)所述的将拉拔后的钢丝进行奥氏体化，是指将拉拔后的钢丝通过温度为920～980℃的燃煤马弗炉进行奥氏体化，奥氏体化时间为90～120s。
5.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤2)所述的通过铅浴槽进行等温转变，获得具有索氏体组织的钢丝中，铅浴槽的温度为520～550℃，等温转变的时间为50～70s，获得的具有索氏体组织的钢丝中，索氏体组织体积分数含量在90％以上。
6.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤3)所述的将具有索氏体组织的钢丝进行在线酸洗，所用酸为质量浓度为18％～25％的工业合成盐酸。
7.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤4)所述的采用连续挤压包覆处理，使铝层均匀的包覆在表面清洁的钢丝表层是利用连续挤压包覆机进行，具体过程如下：首先对表面清洁的钢丝进行预加热至280～320℃；将铝杆沿挤压轮槽靠轮旋转产生的牵引和摩擦力进入挤压模腔，通过模腔本身的温度和摩擦产生的热量，使得铝杆在模腔中形成半熔融状态，同时通过钢丝两侧，在挤压力和牵引力的作用下，与钢丝复合，一起挤出模孔制成包覆坯料。
8.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤4)所述的包覆坯料中铝层的厚度符合GB/T17937-2009标准规定。
9.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤5)所述的将包覆坯料进行拉拔变形制成铝包钢丝是通过冷拉拔磨具，进行多道次的双金属同步拉拔变形，具体方法为：通过压力模和钨钢拉丝模组合，在Na基润滑粉的作用下，实现钢芯和铝层的同步变形，在拉拔过程中，控制总压缩率为80％～90％，每道次压缩率控制在15％～18％。
10.如权利要求1所述的一种大延伸率铝包钢丝的生产方法，其特征在于：步骤6)所述的感应加热器进行时效处理过程的参数为温度260～300℃、牵引速度100～150m/min。
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