CN111530951A - 一种钢丝拉拔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢丝拉拔技术领域，尤其是一种钢丝拉拔方法，经五次拉拔，在五次拉拔之间采用二次退火、二次热处理工艺，使得钢丝的综合性能得到改善，提高了钢丝韧性和抗拉强度，且保障了钢丝直径更细，能够满足日常生活中不同环境下的需求；经中间退火处理和热处理两步骤，在拉拔步骤中交替处理，减少了内应力，使得拉拔时不易断丝，提高了拉拔效率，并且改善了钢丝的韧性和硬度。

Description

一种钢丝拉拔方法
技术领域
本发明涉及钢丝拉拔技术领域，尤其是一种钢丝拉拔方法。
背景技术
在钢绞线制备过程中，是将多股钢丝经过捻制而成；采用的钢丝是经过原料选择、清除氧化皮、烘干、涂层处理、热处理、拉拔、镀层处理等工艺制备而成。随着经济社会的发展，人们对日常生活中采用的钢绞线用钢丝的机械力学性能、轻度、韧性、直径更细等提出了要求，使得其能够满足人们日常生活中不同环境的需求。
目前，对于钢丝拉拔方法研究较多，例如专利申请号为2010105514215公开了使用不同直径的卷筒进行拉拔，在该法中不进行中间热处理，需要特殊的拉丝机和较高的磷化液浓度，而不采用中间热处理，导致成品钢丝加工硬化程度较高，实际生产工艺难以控制。再例如：专利号为2017108209432公开了在金属原丝表面涂覆润滑冷却剂，然后依次进行第一阶段拉拔、退火处理、第二阶段拉拔、热处理、得到钢丝，采用的润滑冷却剂由碳纳米管、环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、乳化剂和水制备而成，使得在拉拔过程起到润滑冷却作用，保证钢丝拉拔过程表面光洁度，减少摩擦，防止拉断；同时，防止钢丝表面在高温下氧化，以使得制备的钢丝表面光滑度好、韧性好、强度大、中间退火处理减少了内应力、使得在二次拉拔时不易拉断，提高钢丝的硬度。
可是，现有技术中，对于钢丝拉拔过程所采用的助剂与退火处理工艺不协调，导致经过涂敷润滑冷却剂之后，拉拔，退火处理，再进行拉拔所得的钢丝的热稳定性、洛氏硬度、耐候性能均较差，影响了钢丝应用产品的综合性能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种钢丝拉拔方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
钢丝拉拔方法，经五拉二退二热处理步骤进行拉拔处理，得到钢丝，具体包括以下步骤：
(1)一次拉拔：选用金属线材，将金属线材采用干式拉丝机粗拉拔，粗拉拔道次为3道次，每道次变形量为8-11％；
(2)一次退火：将一次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1220-1240℃，保温处理4h；置于常温环境冷却至常温；
(3)二次拉拔：将一次退火得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为10道次，每道次变形量为11-18％；
(4)一次热处理：二次拉拔得到的钢丝升温至900-950℃，恒温1-1.5min；再降温至880-890℃，恒温1min；再降温至860-880℃，恒温3min；再淬火；
(5)三次拉拔：将一次热处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为7-9％；
(6)二次退火：将三次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1220-1240℃，保温处理1h；置于常温环境冷却至常温；
(7)四次拉拔：将二次退火处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为20道次，每道次变形量为12-20％；
(8)二次热处理：四次拉拔得到的钢丝升温至900-950℃，恒温1min；再降温至880-890℃，恒温2min；再降温至860-880℃，恒温2min；再淬火；
(9)五次拉拔：采用水箱拉丝机进行拉拔，拉拔道次为至少8道次，每道次变形量为8-12％，即得。
经五次拉拔，在五次拉拔之间采用二次退火、二次热处理工艺，使得钢丝的综合性能得到改善，提高了钢丝韧性和抗拉强度，且保障了钢丝直径更细，能够满足日常生活中不同环境下的需求；经中间退火处理和热处理两步骤，在拉拔步骤中交替处理，减少了内应力，使得拉拔时不易断丝，提高了拉拔效率，并且改善了钢丝的韧性和硬度。
优选，所述的步骤(4)和(8)，其升温时候的升温速度为50℃/min。有助于提升钢丝柔韧性。
优选，所述的步骤(4)和(8)，采用明火加热升温。
优选，所述的步骤(4)和(8)，采用的是水淬火处理工艺。改善钢丝的韧性和硬度。
优选，所述的步骤(1)、(3)、(5)、(7)和(9)，在每道次开始拉拔前，依次将待拉拔钢丝穿过镀膜剂和拉丝粉，待拉拔钢丝与镀膜剂接触时间为1min，穿过镀膜剂的钢丝与拉丝粉接触时间为5s。保障待拉拔钢丝表面光洁度，降低待拉拔钢丝与拉丝机之间的摩擦系数，减少摩擦阻力，避免拉丝机拉拔时拉断。
更优选，采用的镀膜剂是本研究者自制的，具体是将脂肪酸盐、催化剂和活化剂加入到反应釜中反应，在反应过程中加入硅烷偶联剂；反应温度为60-90℃，反应过程以100-300r/min搅拌速度搅拌，反应3-5h；其中，脂肪酸盐为脂肪酸钙和脂肪酸钠按照质量比为1:0.5-0.8混合而成的混合物，催化剂为D001树脂催化剂，活化剂为十二烷基酚氧乙烯醚和N,N-双羟乙基烷基酰胺按照质量比为0.5-1:1的混合而成的混合物，且：脂肪酸盐质量百分比为9％，活化剂质量百分比为1.7％，催化剂质量百分比为0.02％，硅烷偶联剂质量百分比为8％，余量为水。该镀膜剂在金属线材表面的成膜效果较佳，能够有效保障拉拔时的摩擦系数较低，降低断丝率，提高拉拔效率。
所述的金属线材77MnA钢材。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
①提高了钢丝的综合性能，使得钢丝的韧性、硬度和抗拉强度均得到了改善，且保障了钢丝直径较细。
②利用二次退火和二次热处理步骤在五次拉拔工艺之间交叉处理，减少了待拉拔钢丝的内应力，降低了断丝率，提高了拉拔效率。
③利用每道次拉拔前采用待拉拔钢丝依次经镀膜剂和拉丝粉，使得镀膜剂在金属线材或者待拉拔钢丝表面形成膜层，提高了对拉丝粉的粘附能力，降低了模具与待拉拔钢丝之间的摩擦系数，降低了摩擦力，降低了拉拔能耗，防止了拉断。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
钢丝拉拔方法，包括以下步骤：
(1)一次拉拔：选用77MnA钢材作为金属线材，将金属线材采用干式拉丝机粗拉拔，粗拉拔道次为3道次，每道次变形量为8-11％；
(2)一次退火：将一次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1220℃，保温处理4h；置于常温环境冷却至常温；
(3)二次拉拔：将一次退火得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为10道次，每道次变形量为11-18％；
(4)一次热处理：二次拉拔得到的钢丝明火加热升温至900℃，升温速度为50℃/min，恒温1min；再降温至880℃，恒温1min；再降温至860℃，恒温3min；再淬火，淬火工艺为水淬火工艺；
(5)三次拉拔：将一次热处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为7-9％；
(6)二次退火：将三次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1240℃，保温处理1h；置于常温环境冷却至常温；
(7)四次拉拔：将二次退火处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为20道次，每道次变形量为12-20％；
(8)二次热处理：四次拉拔得到的钢丝明火加热升温至950℃，升温速度为50℃/min，恒温1min；再降温至890℃，恒温2min；再降温至880℃，恒温2min；再淬火，淬火工艺为水淬火工艺；
(9)五次拉拔：采用水箱拉丝机进行拉拔，拉拔道次为10道次，每道次变形量为8-12％，即得。拉丝模按照公式dn2/d(n+1)2＝0.98*D(n+1)/Dn，Dn表示水箱拉丝机主动塔轮第n阶的直径，dn表示第n个拉丝模的出线直径，n的取值范围是1-9之间的整数。
所述的步骤(1)、(3)、(5)、(7)和(9)，在每道次开始拉拔前，依次将待拉拔钢丝穿过镀膜剂和拉丝粉，待拉拔钢丝与镀膜剂接触时间为1min，穿过镀膜剂的钢丝与拉丝粉接触时间为5s。
采用的镀膜剂是本研究者自制的，具体是将脂肪酸盐、催化剂和活化剂加入到反应釜中反应，在反应过程中加入硅烷偶联剂；反应温度为60-90℃，反应过程以100-300r/min搅拌速度搅拌，反应3h；其中，脂肪酸盐为脂肪酸钙和脂肪酸钠按照质量比为1:0.5混合而成的混合物，催化剂为D001树脂催化剂，活化剂为十二烷基酚氧乙烯醚和N,N-双羟乙基烷基酰胺按照质量比为0.5:1的混合而成的混合物，且：脂肪酸盐质量百分比为9％，活化剂质量百分比为1.7％，催化剂质量百分比为0.02％，硅烷偶联剂质量百分比为8％，余量为水。
采用的拉丝粉是研究者根据现有技术中的常规技术手段进行配制而成的，例如参照授权公告号为CN1164380C的专利文件中所公开的原料以及原料配比混合而成的。
实施例2
钢丝拉拔方法，包括以下步骤：
(1)一次拉拔：选用77MnA钢材作为金属线材，将金属线材采用干式拉丝机粗拉拔，粗拉拔道次为3道次，每道次变形量为8-11％；
(2)一次退火：将一次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1240℃，保温处理4h；置于常温环境冷却至常温；
(3)二次拉拔：将一次退火得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为10道次，每道次变形量为11-18％；
(4)一次热处理：二次拉拔得到的钢丝明火加热升温至950℃，升温速度为50℃/min，恒温1.5min；再降温至890℃，恒温1min；再降温至880℃，恒温3min；再淬火，淬火工艺为水淬火工艺；
(5)三次拉拔：将一次热处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为7-9％；
(6)二次退火：将三次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1220℃，保温处理1h；置于常温环境冷却至常温；
(7)四次拉拔：将二次退火处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为20道次，每道次变形量为12-20％；
(8)二次热处理：四次拉拔得到的钢丝明火加热升温至900℃，升温速度为50℃/min，恒温1min；再降温至880℃，恒温2min；再降温至860℃，恒温2min；再淬火，淬火工艺为水淬火工艺；
(9)五次拉拔：采用水箱拉丝机进行拉拔，拉拔道次为9道次，每道次变形量为8-12％，即得。拉丝模按照公式dn2/d(n+1)2＝0.98*D(n+1)/Dn，Dn表示水箱拉丝机主动塔轮第n阶的直径，dn表示第n个拉丝模的出线直径，n的取值范围是1-9之间的整数。
所述的步骤(1)、(3)、(5)、(7)和(9)，在每道次开始拉拔前，依次将待拉拔钢丝穿过镀膜剂和拉丝粉，待拉拔钢丝与镀膜剂接触时间为1min，穿过镀膜剂的钢丝与拉丝粉接触时间为5s。
采用的镀膜剂是本研究者自制的，具体是将脂肪酸盐、催化剂和活化剂加入到反应釜中反应，在反应过程中加入硅烷偶联剂；反应温度为60-90℃，反应过程以100-300r/min搅拌速度搅拌，反应5h；其中，脂肪酸盐为脂肪酸钙和脂肪酸钠按照质量比为1:0.8混合而成的混合物，催化剂为D001树脂催化剂，活化剂为十二烷基酚氧乙烯醚和N,N-双羟乙基烷基酰胺按照质量比为1:1的混合而成的混合物，且：脂肪酸盐质量百分比为9％，活化剂质量百分比为1.7％，催化剂质量百分比为0.02％，硅烷偶联剂质量百分比为8％，余量为水。
采用的拉丝粉是研究者根据现有技术中的常规技术手段进行配制而成的，例如参照授权公告号为CN1164380C的专利文件中所公开的原料以及原料配比混合而成的。
实施例3
钢丝拉拔方法，包括以下步骤：
(1)一次拉拔：选用77MnA钢材作为金属线材，将金属线材采用干式拉丝机粗拉拔，粗拉拔道次为3道次，每道次变形量为8-11％；
(2)一次退火：将一次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1230℃，保温处理4h；置于常温环境冷却至常温；
(3)二次拉拔：将一次退火得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为10道次，每道次变形量为11-18％；
(4)一次热处理：二次拉拔得到的钢丝明火加热升温至930℃，升温速度为50℃/min，恒温1.3min；再降温至885℃，恒温1min；再降温至870℃，恒温3min；再淬火，淬火工艺为水淬火工艺；
(5)三次拉拔：将一次热处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为7-9％；
(6)二次退火：将三次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1230℃，保温处理1h；置于常温环境冷却至常温；
(7)四次拉拔：将二次退火处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为20道次，每道次变形量为12-20％；
(8)二次热处理：四次拉拔得到的钢丝明火加热升温至940℃，升温速度为50℃/min，恒温1min；再降温至880℃，恒温2min；再降温至870℃，恒温2min；再淬火，淬火工艺为水淬火工艺；
(9)五次拉拔：采用水箱拉丝机进行拉拔，拉拔道次为8道次，每道次变形量为8-12％，即得。拉丝模按照公式dn2/d(n+1)2＝0.98*D(n+1)/Dn，Dn表示水箱拉丝机主动塔轮第n阶的直径，dn表示第n个拉丝模的出线直径，n的取值范围是1-9之间的整数。
所述的步骤(1)、(3)、(5)、(7)和(9)，在每道次开始拉拔前，依次将待拉拔钢丝穿过镀膜剂和拉丝粉，待拉拔钢丝与镀膜剂接触时间为1min，穿过镀膜剂的钢丝与拉丝粉接触时间为5s。
采用的镀膜剂是本研究者自制的，具体是将脂肪酸盐、催化剂和活化剂加入到反应釜中反应，在反应过程中加入硅烷偶联剂；反应温度为60-90℃，反应过程以100-300r/min搅拌速度搅拌，反应3-5h；其中，脂肪酸盐为脂肪酸钙和脂肪酸钠按照质量比为1:0.7混合而成的混合物，催化剂为D001树脂催化剂，活化剂为十二烷基酚氧乙烯醚和N,N-双羟乙基烷基酰胺按照质量比为0.8:1的混合而成的混合物，且：脂肪酸盐质量百分比为9％，活化剂质量百分比为1.7％，催化剂质量百分比为0.02％，硅烷偶联剂质量百分比为8％，余量为水。
采用的拉丝粉是研究者根据现有技术中的常规技术手段进行配制而成的，例如参照授权公告号为CN1164380C的专利文件中所公开的原料以及原料配比混合而成的。
在上述实施例1-3制备的钢丝产品拉拔过程中，在一次拉拔、二次拉拔、三次拉拔、四次拉拔、五次拉拔过程中，均为发现有断丝现象，拉拔断丝率为0，大幅度提高了钢丝拉拔的效率。
本研究就实施例1-3拉拔得到的钢丝性能测试，结果如表1所示。
(1)抗拉强度测试，测试方法参照GB/T8358-2014。
(2)硬度测试，测试方法参照GB/T4340.1-2009。
(3)扭转测试，测试方法参照GB/T10128-2007。
表1
Figure BDA0002439144190000091
由表1数据显示可见，本发明创造所得钢丝具有较好的抗拉强度和硬度，且能够360°扭转达到50次左右，其韧性得到大幅度的改善。
本发明创造其他未尽事宜参照现有技术、公知常识以及常规技术手段进行操作即可。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢丝拉拔方法，其特征在于，经五拉二退二热处理步骤进行拉拔处理，得到钢丝，具体包括以下步骤：
(1)一次拉拔：选用金属线材，将金属线材采用干式拉丝机粗拉拔，粗拉拔道次为3道次，每道次变形量为8-11％；
(2)一次退火：将一次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1220-1240℃，保温处理4h；置于常温环境冷却至常温；
(3)二次拉拔：将一次退火得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为10道次，每道次变形量为11-18％；
(4)一次热处理：二次拉拔得到的钢丝升温至900-950℃，恒温1-1.5min；再降温至880-890℃，恒温1min；再降温至860-880℃，恒温3min；再淬火；
(5)三次拉拔：将一次热处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为7-9％；
(6)二次退火：将三次拉拔得到的钢丝置于退火炉退火处理，退火炉内温度为1220-1240℃，保温处理1h；置于常温环境冷却至常温；
(7)四次拉拔：将二次退火处理得到的钢丝采用干式拉丝机拉拔，拉拔道次为20道次，每道次变形量为12-20％；
(8)二次热处理：四次拉拔得到的钢丝升温至900-950℃，恒温1min；再降温至880-890℃，恒温2min；再降温至860-880℃，恒温2min；再淬火；
(9)五次拉拔：采用水箱拉丝机进行拉拔，拉拔道次为至少8道次，每道次变形量为8-12％，即得。
2.如权利要求1所述的钢丝拉拔方法，其特征在于，所述的步骤(4)和(8)，其升温时候的升温速度为50℃/min。
3.如权利要求1或2所述的钢丝拉拔方法，其特征在于，所述的步骤(4)和(8)，采用明火加热升温。
4.如权利要求1或2所述的钢丝拉拔方法，其特征在于，所述的步骤(4)和(8)，采用的是水淬火处理工艺。
5.如权利要求1所述的钢丝拉拔方法，其特征在于，所述的步骤(1)、(3)、(5)、(7)和(9)，在每道次开始拉拔前，依次将待拉拔钢丝穿过镀膜剂和拉丝粉，待拉拔钢丝与镀膜剂接触时间为1min，穿过镀膜剂的钢丝与拉丝粉接触时间为5s。
6.如权利要求5所述的钢丝拉拔方法，其特征在于，所述的镀膜剂是将脂肪酸盐、催化剂和活化剂加入到反应釜中反应，在反应过程中加入硅烷偶联剂；反应温度为60-90℃，反应过程以100-300r/min搅拌速度搅拌，反应3-5h；其中，脂肪酸盐为脂肪酸钙和脂肪酸钠按照质量比为1:0.5-0.8混合而成的混合物，催化剂为D001树脂催化剂，活化剂为十二烷基酚氧乙烯醚和N,N-双羟乙基烷基酰胺按照质量比为0.5-1:1的混合而成的混合物，且：脂肪酸盐质量百分比为9％，活化剂质量百分比为1.7％，催化剂质量百分比为0.02％，硅烷偶联剂质量百分比为8％，余量为水。
7.如权利要求1所述的钢丝拉拔方法，其特征在于，所述的金属线材77MnA钢材。
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