CN114130849B - 一种高表面质量殷钢丝材的生产方法 - Google Patents

一种高表面质量殷钢丝材的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种高表面质量殷钢丝材的生产方法，包括真空熔炼、电渣重熔、锻造成坯、轧制、冷拔、时效热处理工序；轧制工序，包括高温初轧、高温补温、吐丝水冷步骤；所述高温补温步骤补温至1100～1200℃，补温时间0.5～2h；冷拔工序，在拉拔至倒数第二道次前或者拉拔至D＞d+0.8mm时进行剥皮和双砂带打磨处理，之后继续拉拔；其中D为拉拔过程中丝材的mm直径，d为成品丝材的mm直径；时效热处理工序，采用保护气氛进行退火处理。本发明适用于生产直径3.0～6.5mm殷钢丝材，所生产的丝材表面光亮，无氧化皮、划痕，无拉拔粉残留，且力学性能良好，丝材抗拉强度≥1100MPa，250mm标距断后延伸率≥5%。

Description

一种高表面质量殷钢丝材的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高表面质量殷钢丝材的生产方法。
背景技术
因瓦合金，又称殷钢，因具有极低的线膨胀系数，近年来被广泛应用于倍容量导线（铝包殷钢芯超耐热铝合金绞线）的芯材。目前输电导线用殷钢丝材的加工，均为冷拔加工工艺，为了降低拉拔力、改善丝材表面质量，拉拔过程中需使用皮膜剂和拉拔润滑粉，拉拔后丝材表面残留的皮膜剂、拉拔粉等，均会影响下一步的包铝工艺，需要通过酸洗、剥皮或者打磨等工艺去除，导致生产周期延长、生产成本增加，同时也会对环境造成一定的污染。
在专利《一种高强度因瓦合金及其合金线材的生产方法》（专利号ZL200510029930.0）中，使用了冶炼、锻造、轧制、冷拔、热处理、二次冷拔的工艺，全过程无氧化皮去除工艺，且最后一道工序为冷拔，丝材表面会残留皮膜剂、拉拔粉以及拉拔形成的氧化层等，在进行下一步包铝加工时需要进行酸洗或者剥皮、打磨处理。
在专利《一种高强度低膨胀系数合金线材及其制造方法》（专利号ZL201110201300.2）中，使用了冶炼、锻造、轧制、冷拔、酸洗+剥皮、热处理、二次冷拔的工艺，虽然在第一次冷拔后进行了酸洗+剥皮工艺，去除了丝材的表面氧化皮和残留物，但经过二次冷拔工艺后，仍会在表面残留皮膜剂、拉拔粉，在进行下一步包铝加工时需要进行酸洗或者打磨处理。
在专利申请《一种架空导线用合金材料及其生产方法》（申请号201911275204.5）、《一种架空导线用铝包镍钼合金钢线及其生产方法》（申请号201910552315 .X）、《一种架空导线用合金钢、合金钢生产方法及架空导线》（申请号201810343144 .5）以及《架空导线用合金钢芯线及其生产方法》（申请号 201911190132.4）中，均采取真空冶炼、电渣精炼、锻造、轧制、固溶处理、冷拔、热处理、二次冷拔的工艺，此工艺下殷钢的冶金质量有所提升，但在冷拔加工过程中亦未采取剥皮处理等表面控制工艺，同时最后一道工序为冷拔，仍会在表面残留皮膜剂、拉拔粉，在进行下一步包铝加工时需要进行酸洗或者打磨处理。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高表面质量殷钢丝材的生产方法。本发明采取的技术方案是：
一种高表面质量殷钢丝材生产方法包括真空熔炼、电渣重熔、锻造成坯、轧制、冷拔、时效热处理工序；
所述轧制工序，包括高温初轧、高温补温、吐丝水冷步骤；所述高温补温步骤补温至1100～1200℃，补温时间0.5～2h；
所述冷拔工序，在拉拔至倒数第二道次前或者拉拔至D＞d+0.8mm时进行剥皮和双砂带打磨处理，之后继续拉拔；其中D为拉拔过程中丝材的mm直径，d为成品丝材的mm直径；
所述时效热处理工序，采用保护气氛进行退火处理，退火温度500～750℃。
所述轧制工序，高温初轧前控制坯料的加热温度为1150～1250℃，保温时间2～4h；吐丝温度950～1050℃，吐丝后立即水冷。
所述冷拔工序，最后一道次拉拔无减面率要求，其他道次减面率应满足：当D＞6.50mm时，单道次减面率为25～30%；当4.00≤D≤6.50mm时，单道次减面率为20～25%；当D＜4.00mm时，单道次减面率为12～20%。
所述冷拔工序，剥皮过程总去除尺寸≤0.3mm；双砂带打磨过程打磨去除总量h与砂带机前、后砂带的规格满足：当h＜0.15mm时，前、后砂带均为400目；当0.15≤h≤0.20mm时，前、后砂带分别为320目、400目；当h＞0.20mm时，前、后砂带分别为180目、320目。
所述冷拔工序，采用单罐拉拔，拉拔过程使用在线式皮膜机包覆皮膜剂。
所述时效热处理工序，保护气氛为氢气和氮气，二者的流量比值为氢气：氮气≥4:1。
上述方法适用于生产直径3.0～6.5mm的殷钢丝材。
上述方法所生产的殷钢丝材抗拉强度≥1100MPa，250mm标距断后延伸率≥5%。
采用上述技术方案的有益效果在于：
（1）使用真空冶炼+电渣精炼工艺，保障殷钢的冶金质量，避免丝材拉拔过程中，因组织成分原因出现断丝、表面应力裂纹等缺陷。
（2）采用高温初轧+高温补温+吐丝水冷的轧制工艺，使殷钢在轧制过程中始终处于固溶处理温度范围内，且通过吐丝水冷形成固溶处理后的水冷效果，从而在轧制过程中完成盘条固溶处理。本工艺既缩短了整体生产流程，降低了生产成本、缩短了加工周期；同时又可避免盘条在后续二次加热形成厚重氧化皮，提高了整体成材率。
（3）冷拔工序采用的剥皮+双砂带打磨方法，可去除化学稳定性强、难以用酸洗方法去除的殷钢氧化皮；且放在拉拔中间道次进行剥皮，既可使剥皮厚度降到最低，同时后续的拉拔也可矫正剥皮后的丝材椭圆度偏差。同时，剥皮+双砂带打磨处理后，一般再经过两道次即可完成最终拉拔工艺，可减少丝材表面的残留物数量。减面率的配制，可以保障丝材良好的力学性能，且减少表面应力裂纹的产生。
（4）采用冷拔+时效退火工艺，区别于常规的冷拔+热处理+二次冷拔工艺，丝材最后的工艺为退火工艺，使用氢氮还原气氛，可对丝材表面起到光亮退火的作用，进一步降低表面的残留，得到高表面质量的殷钢丝材。
本发明适用于生产直径3.0～6.5mm殷钢丝材，所生产的丝材表面光亮，无氧化皮、划痕，无拉拔粉残留，丝材力学性能良好，丝材抗拉强度≥1100MPa，250mm标距断后延伸率≥5%。
附图说明
图1为实施例1生产的殷钢丝材与其他工艺生产的殷钢丝材对比图；
图2为实施例2生产的殷钢丝材与其他工艺生产的殷钢丝材对比图；
图3为实施例3生产的殷钢丝材与其他工艺生产的殷钢丝材对比图；
图4为实施例1生产的殷钢丝材的表面形貌图；
图5为其他工艺生产的殷钢丝材的表面形貌图。
具体实施方式
本发明高表面质量殷钢丝材的生产方法适用于生产直径3.0～6.5mm的殷钢丝材，包括真空熔炼、电渣重熔、锻造成坯、轧制、冷拔、时效热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）轧制工序：包括高温初轧、高温补温、吐丝水冷步骤。高温初轧前控制坯料的加热温度为1150～1250℃，保温时间2～4h；高温补温步骤补温至1100～1200℃，补温时间0.5～2h；吐丝温度950～1050℃，吐丝后立即水冷。
（2）冷拔工序：采用单罐拉拔，拉拔过程使用在线式皮膜机包覆皮膜剂。在拉拔至倒数第二道次前或者拉拔至D＞d+0.8mm时进行剥皮和双砂带打磨处理，之后继续拉拔；其中D为拉拔过程中丝材的mm直径，d为成品丝材的mm直径；
拉拔过程的道次减面率，最后一道次拉拔无减面率要求，其他道次减面率按如下控制：当D＞6.50mm时，单道次减面率为25～30%；当4.00≤D≤6.50mm时，单道次减面率为20～25%；当D＜4.00mm时，单道次减面率为12～20%；
剥皮过程总去除量≤0.3mm；双砂带打磨过程打磨去除总量h与砂带机前、后砂带的规格满足：当h＜0.15mm时，前、后砂带均为400目；当0.15≤h≤0.20mm时，前、后砂带分别为320目、400目；当h＞0.20mm时，前、后砂带分别为180目、320目。
（3）时效热处理工序：采用保护气氛进行退火处理，退火温度500～750℃，保护气氛为流量比值≥4:1的氢气、氮气混合气。
上述方法所生产的殷钢丝材抗拉强度≥1100MPa，250mm标距断后延伸率≥5%。
本发明实施例1-6轧制工序控制参数见表1，冷拔工序各道次拉拔配模及减面率见表2、3，冷拔、时效热处理工序控制参数见表4；所生产的殷钢丝材的力学性能见表5。
表1. 轧制工序控制参数
表2. 冷拔工序各道次拉拔配模及减面率（一）
表3. 冷拔工序各道次拉拔配模及减面率（二）
表4. 冷拔、时效热处理工序控制参数
表5. 殷钢丝材的力学性能
由图1-3可知，本发明所生产的殷钢丝材表面光亮，无划痕、无氧化皮；由图4、5对比可知，本发明所生产的殷钢丝材表面无拉拔粉残留。

Claims (8)

1.一种高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，包括真空熔炼、电渣重熔、锻造成坯、轧制、冷拔、时效热处理工序；
所述轧制工序，包括高温初轧、高温补温、吐丝水冷步骤；所述高温补温步骤补温至1100～1200℃，补温时间0.5～2h；
所述冷拔工序，在拉拔至倒数第二道次前或者拉拔至D＞d+0.8mm时进行剥皮和双砂带打磨处理，之后继续拉拔；其中D为拉拔过程中丝材的mm直径，d为成品丝材的mm直径；最后一道次拉拔无减面率要求，其他道次减面率应满足：
当D＞6.50mm时，单道次减面率为25～30%；
当4.00≤D≤6.50mm时，单道次减面率为20～25%；
当D＜4.00mm时，单道次减面率为12～20%；
所述时效热处理工序，采用保护气氛进行退火处理，退火温度500～750℃；
所述殷钢丝材抗拉强度≥1100MPa，250mm标距断后延伸率≥5%。
2.根据权利要求1所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，高温初轧前控制坯料的加热温度为1150～1250℃，保温时间2～4h。
3.根据权利要求2所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，吐丝温度950～1050℃，吐丝后立即水冷。
4.根据权利要求3所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，所述冷拔工序，剥皮过程总去除尺寸≤0.3mm。
5.根据权利要求4所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，所述冷拔工序，双砂带打磨过程打磨去除总量h与砂带机前、后砂带的规格满足：当h＜0.15mm时，前、后砂带均为400目；
当0.15≤h≤0.20mm时，前、后砂带分别为320目、400目；
当h＞0.20mm时，前、后砂带分别为180目、320目。
6.根据权利要求5所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，所述冷拔工序，采用单罐拉拔，拉拔过程使用在线式皮膜机包覆皮膜剂。
7.根据权利要求6所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，所述时效热处理工序，保护气氛为氢气和氮气，二者的流量比值为氢气：氮气≥4:1。
8.根据权利要求1-7任一项所述的高表面质量殷钢丝材的生产方法，其特征在于，其适用于生产直径3.0～6.5mm的殷钢丝材。
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