CN113000618A - 一种单丝钢帘线的制造方法及钢丝应力消除装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单丝钢帘线的制造方法及钢丝应力消除装置，其制造方法包括盘条预处理、干拉、热处理电镀、湿拉、应力消除、校直、收线；其应力消除装置包括加热线圈和校直器，所述加热线圈和校直器沿钢丝传导的方向依次设置，所述校直器一侧设有风冷除屑装置。本发明提供的单丝钢帘线的制造方法，在湿拉工序后不经过捻股工序，通过钢丝应力消除装置消除单丝钢帘线的残余应力，提高了产品质量和生产效率，降低了制造成本。

Description

一种单丝钢帘线的制造方法及钢丝应力消除装置
技术领域
本发明属于钢帘线技术领域，具体涉及一种单丝钢帘线的制造方法及钢丝应力消除装置。
背景技术
随着汽车工业和高速公路的快速发展，以及环保法规的不断提高，轮胎发展需要满足绿色环保、轻量化、更长的使用寿命和更多的可翻新次数等，以保证可持续发展。带束层是子午线轮胎的主要受力部件，周期性地承受拉伸、弯曲、剪切等变形应力。带束层用钢帘线只有具有较高的渗胶性和耐疲劳性能，才能有助于提高带束层的性能，进而提高轮胎质量。
单丝钢帘线构成轮胎带束层，能够减小带束层的厚度，有利于轮胎轻量化，改善燃油的消耗。由于单丝钢帘线无点接触或线接触，在轮胎使用中无钢丝间摩擦。钢丝能实现全渗胶，从而避免因湿气进入到钢帘线内部而引起腐蚀。因此具有良好的抗疲劳性能及粘合性能，降低了轮胎的制造成本。
发明专利申请CN201410595340.3公开了一种单丝钢帘线的制造方法，发明专利申请CN201910190843.5公开了一种制备用于加强轮胎带束层的钢单丝的方法，两者均是在捻股机床上生产，生产效率较低，导致制造成本较高；另外，在捻股机床进行捻制时湿拉单丝受到扭转塑性变形，单丝钢帘线表面易产生损伤，影响产品的疲劳性能。由于湿拉拉拔出的单丝具有圈径、翘距，在湿拉机床上加装校直器或过捻器生产单丝钢帘线存在调试量大、弓高波动大等问题，无法满足单丝钢帘线批量生产要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种单丝钢帘线的制造方法及钢丝应力消除装置，湿拉工序后不经过捻股工序，通过钢丝应力消除装置消除单丝钢帘线的残余应力，提高了产品质量和生产效率，降低了制造成本。
本发明提供了如下的技术方案：
一种钢丝应力消除装置，包括加热线圈和校直器，所述加热线圈和校直器沿钢丝传导的方向依次设置，所述校直器一侧设有风冷除屑装置。
进一步的，沿钢丝传导的方向，所述加热线圈的前端设有牵引盘，所述校直器的后端设有恒张力自动控制系统。
进一步的，所述牵引盘和加热线圈之间、所述加热线圈与校直器之间以及校直器后端均设有导轮。
进一步的，成品丝径钢丝进行应力消除的具体步骤包括：以加热线圈进行加热，然后以校直器进行钢丝校直。
一种单丝钢帘线的制造方法，包括以下步骤：
将盘条进行机械剥壳，然后清洗、涂硼后烘干；
采用直进式拉丝机进行若干道次干拉拉拔，获得干拉钢丝；
对干拉钢丝进行热处理和冷却，然后依次进行酸洗、镀铜镀锌、中频热扩散、磷化、水洗和皂浸烘干；
采用翻转式水箱拉丝机对电镀后的镀铜丝进行若干道次湿拉拉拔，获得成品丝径钢丝；
采用所述的钢丝应力消除装置对成品丝径钢丝进行应力消除和校直，并用收线工字轮收线。
进一步的，所述盘条的碳含量为0.55-1.05％，直径为5.0-7.5mm。
进一步的，所述干拉钢丝的直径为0.82-3.0mm；在干拉拉拔的过程中，对于真应变ε>1.8的过程钢丝，进行中间热处理后继续若干道次干拉拉拔，获得干拉钢丝。
进一步的，所述干拉钢丝进行热处理的具体步骤包括：在900-1100℃条件下加热成奥氏体，然后淬火成珠光体。
进一步的，所述干拉钢丝镀铜后的镀层厚度为0.10-0.50μm，铜的含量为60.5-66％。
进一步的，湿拉拉拔的速度为0.5-17m/s，优选为2-10m/s，所获得的成品丝径钢丝的直径为0.15-0.50mm，优选为0.22-0.40mm。
进一步的，成品丝径钢丝进行应力消除的具体步骤包括：先经过加热线圈进行加热，然后再经过校直器进行钢丝校直。
进一步的，所述加热线圈加热的功率为1-300W；所述校直器的校直辊槽宽与成品钢丝丝径比值为1-10，槽深与成品钢丝丝径比值为0.5-10；在所述校直器的后端设恒张力自动控制系统进行张力控制，所述恒张力自动控制系统的张力大小控制在0.5-2kg。
进一步的，所制造的单丝钢帘线强度等级不低于3275-2000D，D为单丝直径；优选的，不低于3800-2000D；更优的，不低于4100-2000D；更优的，不低于4400-2000D。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供一种钢丝应力消除装置，有效消除单丝钢帘线的残余应力，降低了单丝钢帘线表面产生损伤的风险，有利于提高产品质量；
(2)本发明提供的一种单丝钢帘线的制造方法，实现了在湿拉工序生产单丝钢帘线，不经过捻股工序，生产出的单丝钢帘线弓高与捻股机床生产的产品相当，工艺简单，提高了产品质量和生产效率，降低了制造成本。
附图说明
图1是钢丝应力消除装置的结构示意图；
图中标记为：1、校直器；2、风冷除屑装置；3、加热线圈；4、牵引盘；5、恒张力自动控制系统；6、导轮；7、钢丝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种钢丝应力消除装置，包括加热线圈3和校直器1，加热线圈3和校直器1沿钢丝7传导的方向依次设置，校直器1的一侧设有风冷除屑装置2。沿钢丝7传导的方向，加热线圈3的前端设有牵引盘4，校直器1的后端设有恒张力自动控制系统5。牵引盘4和加热线圈3之间、加热线圈3与校直器1之间以及校直器1后端均设有导轮6。
以1×0.22UT单丝钢帘线为例，本实施例提供一种单丝钢帘线的制造方法，包括以下步骤：
(1)盘条预处理：将碳含量为0.92％，直径为5.5mm的盘条进行机械剥壳，然后清洗、涂硼后烘干；
(2)干拉：采用直进式拉丝机进行若干道次干拉拉拔，拉拔到3.14mm，对于真应变ε>1.8的过程钢丝，经过中间热处理后继续采用直进式拉丝机进行若干道次干拉拉拔，最终获得直径为1.5mm的干拉钢丝；
(3)热处理和电镀：将干拉钢丝在980-1050℃条件下加热成奥氏体，然后淬火成珠光体，继续依次进行酸洗、镀铜镀锌、中频热扩散、磷化、水洗和皂浸烘干，其中镀铜后的镀层厚度为0.3μm，铜的含量为63％；
(4)湿拉：采用翻转式水箱拉丝机对电镀后的镀铜丝进行若干道次湿拉拉拔，湿拉拉拔的速度为4m/s，最终获得直径为0.22mm的成品丝径钢丝；
(5)实施例1提供一种钢丝应力消除装置，并以该钢丝应力消除装置对成品丝径钢丝进行应力消除和校直。具体的，如图1所示，成品丝径钢丝经导轮6行进到加热线圈3进行加热以消除残余应力，然后继续行进至校直器1进行钢丝校直，校直器1一侧设有的风冷除屑装置2能够清除钢丝表面的杂质，校直器1后端设有的恒张力自动控制系统5进行张力控制，最后用收线工字轮收线。其中，加热线圈3加热的功率为11W；校直器1的校直辊槽宽与成品钢丝丝径比值为2.5，槽深与成品钢丝丝径比值为1.3，轴承个数为27个；恒张力自动控制系统5的张力控制在0.7kg。
对实施例1所制造的单丝钢帘线与传统使用捻股工艺生产的单丝钢帘线进行时效后性能检测，检测结果如下表1：
表1实施例1单丝钢帘线性能指标对比表
项目/平均值 弓高/mm 弓高标准偏差 破断力/N
实施例1 12 2.48 150
传统 16 3.21 148
由表1可知，本发明实施例生产的1×0.22UT单丝钢帘线，弓高、破断力平均值均和传统相当。
实施例2
以1×0.30HT单丝钢帘线为例，提供一种单丝钢帘线的制造方法，包括以下步骤：
(1)盘条预处理：将碳含量为0.82％，直径为5.5mm的盘条进行机械剥壳，然后清洗、涂硼后烘干；
(2)干拉：采用直进式拉丝机进行若干道次干拉拉拔，获得直径为1.8mm的干拉钢丝；
(3)热处理和电镀：将干拉钢丝在980-1060℃条件下加热成奥氏体，然后淬火成珠光体，继续依次进行酸洗、镀铜镀锌、中频热扩散、磷化、水洗和皂浸烘干，其中镀铜后的镀层厚度为0.28μm，铜的含量为64％；
(4)湿拉：采用翻转式水箱拉丝机对电镀后的镀铜丝进行若干道次湿拉拉拔，湿拉拉拔的速度为6m/s，最终获得直径为0.30mm的成品丝径钢丝；
(5)实施例2提供一种与实施例1相同的钢丝应力消除装置，并以该钢丝应力消除装置对成品丝径钢丝进行应力消除和校直。具体的，如图1所示，成品丝径钢丝经导轮6行进到加热线圈3进行加热以消除残余应力，然后继续行进至校直器1进行钢丝校直，校直器1一侧设有的风冷除屑装置2能够清除钢丝表面的杂质，校直器1后端设有的恒张力自动控制系统5进行张力控制，最后用收线工字轮收线。其中，加热线圈3加热的功率为31W；校直器1的校直辊槽宽与成品钢丝丝径比值为3，槽深与成品钢丝丝径比值为1.5，轴承个数为21个；恒张力自动控制系统5的张力控制在1kg。
对实施例2所制造的单丝钢帘线与传统使用捻股工艺生产的单丝钢帘线进行时效后性能检测，检测结果如下表2：
表2实施例2单丝钢帘线性能指标对比表
项目/平均值 弓高/mm 弓高标准偏差 破断力/N
实施例2 9 1.96 225
传统 12 2.73 224
由表2可知，本发明实施例生产的1×0.30HT单丝钢帘线，弓高、破断力平均值均和传统相当。
实施例3
以1×0.40NT单丝钢帘线为例，提供一种单丝钢帘线的制造方法，包括以下步骤：
(1)盘条预处理：将碳含量为0.62％，直径为5.5mm的盘条进行机械剥壳，然后清洗、涂硼后烘干；
(2)干拉：采用直进式拉丝机进行若干道次干拉拉拔，获得直径为2.05mm的干拉钢丝；
(3)热处理和电镀：干拉钢丝在980-1050℃条件下加热成奥氏体，然后淬火成珠光体，继续依次进行酸洗、镀铜镀锌、中频热扩散、磷化、水洗和皂浸烘干，其中镀铜后的镀层厚度为0.25μm，铜的含量为63.5％；
(4)湿拉：采用翻转式水箱拉丝机对电镀后的镀铜丝进行若干道次湿拉拉拔，湿拉拉拔的速度为9m/s，最终获得直径为0.40mm的成品丝径钢丝；
(5)实施例3提供一种与实施例1相同的钢丝应力消除装置，并以该钢丝应力消除装置对成品丝径钢丝进行应力消除和校直。具体的，如图1所示，成品丝径钢丝经导轮6行进到加热线圈3进行加热以消除残余应力，然后继续行进至校直器1进行钢丝校直，校直器1一侧设有的风冷除屑装置2能够清除钢丝表面的杂质，校直器1后端设有的恒张力自动控制系统5进行张力控制，最后用收线工字轮收线。其中，加热线圈3加热的功率为82W；校直器1的校直辊槽宽与成品钢丝丝径比值为4，槽深与成品钢丝丝径比值为2，轴承个数为17个；恒张力自动控制系统5的张力控制在1.4kg。
对实施例3所制造的单丝钢帘线与传统使用捻股工艺生产的单丝钢帘线进行时效后性能检测，检测结果如下表3：
表3实施例3单丝钢帘线性能指标对比表
项目/平均值 弓高/mm 弓高标准偏差 破断力/N
实施例3 7 1.17 311
传统 9 2.06 308
由表3可知，本发明实施例生产的1×0.40NT单丝钢帘线，弓高、破断力平均值均和传统相当。
综上所述，本发明提供的单丝钢帘线的制造方法及钢丝应力消除装置，湿拉工序后不经过捻股工序，通过钢丝应力消除装置消除单丝钢帘线的残余应力，提高了产品质量和生产效率，降低了制造成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢丝应力消除装置，其特征在于，包括加热线圈和校直器，所述加热线圈和校直器沿钢丝传导的方向依次设置，所述校直器一侧设有风冷除屑装置。
2.根据权利要求1所述的钢丝应力消除装置，其特征在于，沿钢丝传导的方向，所述加热线圈的前端设有牵引盘，所述校直器的后端设有恒张力自动控制系统。
3.根据权利要求2所述的钢丝应力消除装置，其特征在于，所述牵引盘和加热线圈之间、所述加热线圈与校直器之间以及校直器后端均设有导轮。
4.一种单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
将盘条进行机械剥壳，然后清洗、涂硼后烘干；
采用直进式拉丝机进行若干道次干拉拉拔，获得干拉钢丝；
对干拉钢丝进行热处理和冷却，然后依次进行酸洗、镀铜镀锌、中频热扩散、磷化、水洗和皂浸烘干；
采用翻转式水箱拉丝机对电镀后的镀铜丝进行若干道次湿拉拉拔，获得成品丝径钢丝；
采用权利要求1-3中任一项所述的钢丝应力消除装置对成品丝径钢丝进行应力消除和校直，并用收线工字轮收线。
5.根据权利要求4所述的单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，所述盘条的碳含量为0.55-1.05%，直径为5.0-7.5mm。
6.根据权利要求4所述的单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，所述干拉钢丝的直径为0.82-3.0mm；在干拉拉拔的过程中，对于真应变ε>1.8的过程钢丝，进行中间热处理后继续若干道次干拉拉拔，获得干拉钢丝。
7.根据权利要求4所述的单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，所述干拉钢丝镀铜后的镀层厚度为0.10-0.50μm，铜的含量为60.5-66%。
8.根据权利要求4所述的单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，湿拉拉拔的速度为0.5-17m/s，所获得的成品丝径钢丝的直径为0.15-0.50mm。
9.根据权利要求4所述的单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，成品丝径钢丝进行应力消除的具体步骤包括：先经过加热线圈进行加热，然后再经过校直器进行钢丝校直。
10.根据权利要求9所述的单丝钢帘线的制造方法，其特征在于，所述加热线圈加热的功率为1-300W；所述校直器的校直辊槽宽与成品钢丝丝径比值为1-10，槽深与成品钢丝丝径比值为0.5-10；在所述校直器的后端设恒张力自动控制系统进行张力控制，所述恒张力自动控制系统的张力大小控制在0.5-2kg。
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