CN1357449A - 不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝及其生产方法 - Google Patents

不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝及其生产工艺,碳钢芯线和不锈钢带为原材料,通过前处理、包覆焊接、拉拔、退火等工艺使不锈钢带均匀包覆在碳钢芯线周围并在两者界面形成牢固的冶金结合,具有不锈钢的一切表面功能,其强度与塑性可在很大范围内进行调整,可代替不锈钢丝制作很多不锈钢丝网制品,节省大量铬、镍等贵重金属,成本大为降低。

Description

不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝及其生产工艺
本发明涉及一种双金属复合丝及其生产工艺，尤其是一种不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝及其生产工艺。
在我国，铜、铬、镍等金属资源贫乏，因此，铜、铬、镍等金属制品是非常贵重的，为了降低以上所述金属制品的成本及解决资源日趋匮乏的问题，人们已研制出多种替代产品，如用铜包钢、铜包铝复合导线替代纯铜导线等，节约了大量的铜金属。专利申请号为98112410、名称为“一种铜铝复合导线及生产工艺”的专利申请技术，便公开了一种可替代铜的复合导线及生产工艺，所公开的铜铝复合导线是由铜外层和铝芯冶金结合为一体的，其生产工艺是将充分退火的铜管(带)和铝棒(条)接触表面除去钝化层后，采用套管法或包覆焊接法将铝棒包覆在铜层内，制成铜铝复合坯料，再用冷加工和热加工的办法包括拉伸、挤压或轧制，使坯料变形，其中道次加工中须进行中间退火，退火温度为450～600℃，退火时间为20分钟～2小时，即退火是用几百度的温度加热、慢速冷却的方式。现有技术虽然解决了替代纯铜导线的问题，但是，到目前为止，现有的工艺还无法生产出可替代不锈钢丝的替代品，不锈钢丝是现代化工业市场上不可缺少的原材料，许多耐腐蚀、防氧化的丝网金属制品都用不锈钢丝来制造，由于没有替代品，而不锈钢丝价格昂贵，因而其使用受到限制。
本发明的目的是提供一种具有不锈钢的一切表面功能，可代替不锈钢丝制作许多丝网制品的不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝及其生产工艺。
本发明的技术解决方案是：一种不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝，由碳钢芯线1和均匀包覆在碳钢芯线1上的不锈钢包覆层2构成，二者界面冶金结合。
所述不锈钢包覆层2与碳钢芯线1的体积比可为10～25∶90～75。
一种不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝的生产工艺，包括如下步骤：对碳钢钢丝和不锈钢带进行表面处理；用不锈钢带包覆碳钢钢丝，形成线坯；多道次拉拔线坯并进行多次中间退火；所述的中间退火加热温度为1000～1100℃，冷却速度为20～50℃/sec。
所述的多道次拉拔为采用逐渐减少道次变形量的拉拔工艺，从道次变形量为20～25％逐渐减少为10～15％。
所述的不锈钢包覆碳钢钢丝形成线坯为在氩气保护下，将不锈钢带沿纵向包覆碳钢钢丝，采用钨极氩弧焊焊接纵缝。
所述的对碳钢钢丝和不锈钢带进行表面处理为选择优质碳素结构钢，确定碳钢钢丝的直径；将碳钢钢丝进行退火处理后放在金属清洗剂中清洗，去除表面油脂；将去除油脂的碳钢钢丝放入10～15％的盐酸水溶液的酸洗槽中酸洗，除去表面氧化皮矫直和刷洗；将不锈钢带裁剪成所需的宽度后放在金属清洗剂中清洗，去除表面油脂；将不锈钢带的包覆面进行刷洗。
本发明克服了现有技术中的技术偏见，退火为高温度、快速冷却的方式。用本发明工艺生产的不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝是由碳钢芯线和均匀包覆其表面的不锈钢包覆层所构成，不锈钢与碳钢的界面采用固相复合技术以形成牢固的冶金结合，不锈钢包覆丝成品直径在0.2～3mm之间，具有不锈钢的一切表面功能，可代替不锈钢丝制作许多丝网金属制品，节省大量铬、镍等贵重金属，成本大为降低。
图1为本发明实施例的横截面示意图。
图2为本发明实施例的生产工艺流程图。
下面将结合附图及本发明的具体实施例对本发明做进一步的描述。如图1所示：碳钢芯线1可选用直径为4.5mm、钢号为10钢的优质碳素结构钢钢丝和不锈钢包覆层2可选用厚度为0.35mm、钢号为1Cr18Ni9Ti的奥氏体不锈钢带为原材料，按图2所示工艺生产。如图2所示：
(1)碳钢芯线的前处理
①根据不锈钢包覆丝的力学性能要求，选择不同含碳量的优质碳素结构钢；根据所生产的不锈钢包覆丝的线坯直径，确定碳钢钢丝的直径。一般应使碳钢钢丝直径较不锈钢包覆层的内径小0.5mm，本发明实施例所选用的即是直径为4.5mm、钢号为10钢的优质碳素结构钢钢丝。
②将碳钢芯线进行退火处理，以降低强度、提高伸长率和断面收缩率。
③将退火后的碳钢芯线在金属清洗剂槽中清洗，去除表面油脂。
④将去除油脂的碳钢芯线放入10～15％的盐酸水溶液的酸洗槽中酸洗，除去表面氧化皮。
⑤酸洗后的碳钢芯线放在生产线的料架上，经过矫直和刷洗(彻底清除表面氧化物)后进入现有的氩气保护的包覆焊接装置中。
(2)不锈钢带的前处理
①根据产品所要求的不锈钢包覆层的体积比及线坯直径，确定不锈钢带的厚度及宽度。将不锈钢带裁剪成所需的宽度，放在生产线的料架上。
②将不锈钢带在金属清洗剂槽中清洗，去除表面油脂。
③将不锈钢带的包覆面进行刷洗，然后进入氩气保护的包覆焊接装置中。
(3)包覆焊接
在氩气保护的包覆焊接装置中，通过数对垂直和水平滚轮，一方面拖动不锈钢带和碳钢芯线向前移动，一方面使不锈钢带沿纵向围绕碳钢芯线逐步形成圆管状并将其包覆在其中。然后通过钨极氩弧焊将不锈钢带的纵缝焊接起来，形成不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝的线坯。
(4)拉拔
将线坯送到拉丝机上，逐道通过拉丝模进行多道次拉拔。一方面使线径变细，获得所需直径的不锈钢包覆丝；另一方面通过95％以上的变形度使不锈钢与碳钢的界面实现冶金结合。
由于不锈钢形变硬化速率很快，而且复合线坯拉拔易出现变形不均匀的现象，因此，拉拔中常发生包覆层与芯线分离和断线。为此，采用了逐渐减少道次变形量的拉拔工艺，即前几道次变形量为20～25％，然后逐渐减少为10～15％。
(5)退火
在拉拔过程中，为恢复金属的变形能力、促进结合，需进行多次中间退火处理。为保证两种金属都得到软化，退火加热温度为1000～1100℃，冷却速度为20～50℃/sec。
最终退火处理赋予金属丝所需的力学性能和物理化学性能。退火加热温度为1000～1100℃，冷却速度20～50℃/sec。
本发明实施例的拉拔与退火是将线坯分别在单头拉丝机、滑动式连续拉丝机和水箱拉丝机中拉拔与退火。
刚焊好的线坯在单头拉丝机上先后通过φ5.0mm、φ4.4mm和φ4.0mm的拉丝模进行拉拔，然后采用滑动式连续拉丝机拉拔。拉拔至φ2.0mm时进行一次中间退火，然后拉拔至φ0.8mm时再进行一次中间退火，退火温度为1000℃、1050℃或1100℃。再采用水箱拉丝机，将其通过15道次拉丝模拉拔至所需直径φ0.3mm，同时将成品丝通过在线电加热退火，以提高其塑性，退火温度为1000℃、1050℃或1100℃，最后卷绕出成品。

Claims (6)

1.一种不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝，其特征在于：由碳钢芯线(1)和均匀包覆在碳钢芯线(1)上的不锈钢包覆层(2)构成，二者界面冶金结合。
2.根据权利要求1所述的不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝，其特征在于：所述不锈钢包覆层(2)与碳钢芯线(1)的体积比为(10～25)∶(90～75)。
3.一种不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝的生产工艺，包括如下步骤：对碳钢钢丝和不锈钢带进行表面处理；用不锈钢带包覆碳钢钢丝，形成线坯；多道次拉拔线坯并进行多次中间退火；其特征在于：所述的中间退火加热温度为1000～1100℃，冷却速度为20～50℃/sec。
4.根据权利要求3所述的不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝的生产工艺，其特征在于：所述的多道次拉拔为采用逐渐减少道次变形量的拉拔工艺，从道次变形量为20～25％逐渐减少为10～15％。
5.根据权利要求3或4所述的不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝的生产工艺，其特征在于：所述的不锈钢包覆碳钢钢丝形成线坯为在氩气保护下，将不锈钢带沿纵向包覆碳钢钢丝，采用钨极氩弧焊焊接纵缝。
6.根据权利要求3或4所述的不锈钢包覆碳钢的双金属复合丝的生产工艺，其特征在于：所述的对碳钢钢丝和不锈钢带进行表面处理为选择优质碳素结构钢，确定碳钢钢丝的直径；将碳钢钢丝进行退火处理后放在金属清洗剂中清洗，去除表面油脂；将去除油脂的碳钢钢丝放入10～15％的盐酸水溶液的酸洗槽中酸洗，除去表面氧化皮、矫直和刷洗；将不锈钢带裁剪成所需的宽度后放在金属清洗剂中清洗，去除表面油脂；将不锈钢带的包覆面进行刷洗。
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