大直徑鍍鋅絲熱鍍鋅過程中的冷拔行為

由于市場需求的增加，河北巨力集團(tuán)公司逐步增加了鋼絲繩的產(chǎn)量，所使用的鋼號也從65鋼逐漸增加到80鋼、77b和82b。由于熱鍍鋅能力的限制,大直徑的鍍鋅鋼絲常采用中間鍍鋅工藝,但大直徑鍍鋅鋼絲的拉拔非常困難,主要表現(xiàn)在拉拔過程中鋼絲脆斷嚴(yán)重,成品鋼絲合格率低(主要是扭轉(zhuǎn)不合格),而且在捻股和合繩過程中鋼絲也經(jīng)常脆斷,特別是77B和82B。粗鋼絲比細(xì)鋼絲難拉拔,中間鍍鋅鋼絲比先鍍后拉鋼絲難拉拔,80鋼、77B和82B比70鋼難拉拔。1鋅-鐵合金的形成過程熱鍍鋅過程中鋼絲從進(jìn)入鋅鍋到離開鋅鍋的時間,可粗略分為幾個過程:(1)鋼絲進(jìn)入鋅鍋,由于鋼絲較冷,液態(tài)鋅會立即在鋼絲上凝結(jié)成鋅殼;(2)隨著鋼絲溫度的升高,鋼絲上的鋅殼逐漸熔化,直至熔完為止;(3)鋅液與鋼基體之間進(jìn)行擴(kuò)散反應(yīng),鋅-鐵合金形成并不斷擴(kuò)大;(4)鋅液在鋅-鐵合金上潤濕、粘附、流散,鋅-鐵合金繼續(xù)擴(kuò)大;(5)鋅液在鋼絲上粘附,凝固結(jié)晶冷卻。對粗鋼絲而言,由于其熱容量較大,鋼絲能保持較長的溫?zé)釙r間,故粗鋼絲離開鋅鍋后,鋅-鐵合金仍可長大,這就是粗鋼絲離開鋅鍋后必須立即快冷的原因。鋅-鐵合金是一層較硬而且較脆的組織,鍍鋅鋼絲的拉拔性能及其成品鋼絲的力學(xué)性能,在很大程度上取決于厚度,所以一般希望鋅-鐵合金層薄一些。1.1粗絲在鋅液中留時間由于直徑較粗的鋼絲熱容量較大,進(jìn)入鋅鍋后升到鋅熔點(diǎn)的時間比細(xì)鋼絲長,因此,粗鋼絲在鍍鋅時除要升高鋅液溫度外,還要降低車速,這樣粗鋼絲就會在較高的溫度下,在鋅液中停留較長的時間。鋅液溫度越高,鋼絲在鋅鍋時間越長,鋅-鐵合金層就會越厚,換言之,粗鋼絲要比細(xì)鋼絲鋅-鐵合金層厚,對拉拔影響大。1.2影響鋼絲繩中碳含量的影響通常鋼絲的含碳量越高,鋅液對鋼絲的浸蝕越劇烈,鐵的損失越大,鋅-鐵合金層就越厚,也就是說80鋼比70鋼的鋅-鐵合金層要厚一些。1.3最高浸蝕速度和含錳量研究表明,鋼絲中含錳量很低時,鋅對鋼絲的浸蝕沒有多大的區(qū)別,而當(dāng)含錳量較高時,不同含錳量鋼絲的最高浸蝕速度隨溫度而變化:當(dāng)w(Mn)為0.4%時,最高浸蝕速度發(fā)生在490℃,而w(Mn)為1.4%時,發(fā)生在450℃。用77B和82B的含錳量均在0.60%~0.90%。按此推算,其最高浸蝕速度應(yīng)當(dāng)為450~490℃,這正好是該鋼絲的熱鍍鋅的溫度(470℃),因此,82B鋼絲的鋅-鐵合金層要比80鋼厚一些。1.4中間鍍層的絲壓中間鍍鋅的鋼絲在熱處理后鍍鋅前要進(jìn)行壓縮率為34%~50%的拉拔。經(jīng)過拉拔后,在同樣的條件下,中間鍍鋅鋼絲要比先鍍后拉鋼絲的鋅-鐵合金層要厚一些,因此,含碳量高、含錳量高、直徑粗而且是中間鍍鋅的鋼絲,就不易拉拔。在鍍80鋼、77B,82B以及中間鍍半成品鍍鋅時,其熱鍍鋅工藝應(yīng)與70鋼有所區(qū)別,特別是77B或82B更要慎重,否則更易引起斷絲。2處理措施2.1早熟制繩工藝由于鋅-鐵合金層是較硬又較脆的組織,可以采用小壓縮率多道次拉拔工藝,防止其在拉拔過程中破碎而導(dǎo)致鋼絲脆斷。用?5.37mm77B半成品鍍鋅鋼絲,按?5.37→5.06→4.40→3.83→3.39→3.00mm工藝?yán)沃?.8mm制繩鋼絲,到第三道3.83mm時就經(jīng)常斷絲。而按平均壓縮率15%配模,從5.37→4.61→4.25→3.90→3.59→3.30→3.03mm拉拔至2.80mm,同一臺設(shè)備、同一批原料,甚至同一盤半成品拉出的鋼絲就全部合格。2.2條件三:增加遠(yuǎn)紅外加熱板,加熱絲減少鋅-鐵合金層的厚度,最有效措施是降低鋅液溫度,減少鋼絲在鋅時間。如果能提高鋼絲進(jìn)入鋅液的溫度,使鋼絲進(jìn)入鋅液后不再出現(xiàn)鋅在鋼絲上結(jié)殼、熔解的過程,就為降低鋅液溫度提高車速提供了條件。假如在鋼絲進(jìn)鋅液前增加一組遠(yuǎn)紅外加熱板,將鋼絲加熱到與鋅液相同的溫度,這樣在鍍粗鋼絲時,既不需要升溫,又不需要降速,而且在鍍高碳、高錳鋼絲時,反而可以提高一些速度,來縮短鋼絲在鋅時間,以防止鋅-鐵合金層的長大。按照這樣的構(gòu)思進(jìn)行粗鋼絲生產(chǎn)時,不升溫不降速,相對而言縮短了粗鋼絲在較高溫度下在鋅液中的停留時間;由于鍍粗鋼絲鋅溫不再升高,粗鋼絲出鋅鍋后的溫度相對較低,冷卻較快,也可防止鋅-鐵合金層長大。對高碳、高錳鋼絲,還可用提高車速(或縮短鋼絲在鋅鍋的長度)來縮短鋼絲在鋅時間,防止鋅鐵合金層長大。2.3拉拔性能得到顯著改善大直徑、含碳量高的鍍鋅鋼絲在放置一段時間后,其拉拔性能有較明顯的改善,但自然時效費(fèi)時間,占廠房,壓資金。設(shè)法進(jìn)行人工時效縮短時效時間,就成為解決這一難題的新思路。3積極采用人工時效工藝鋅-鐵合金層過厚是高強(qiáng)度、大直徑鍍鋅鋼絲拉拔困難的關(guān)鍵所在,采用小壓縮率多道次拉拔工藝,設(shè)法減少鋅-鐵合金的厚度,積極采用人工時效工藝是解決拉拔困難的主要途徑。