鋼簾線生產線詳細工藝及效益

1、(二)貴州鋼絲簾線生產線項目1、項目可行性及依據A、鋼絲簾線是一種高技術含量、 高附加值的產品，用于子午線輪胎的生產。我國輪胎工業(yè)發(fā)展迅速，1990年一2000年十年 間，我國輪胎工業(yè)發(fā)展迅速，輪胎產量增長3.65倍，子午線輪胎產量也大幅度提高，由1990 年的118萬套，猛增至2000年的3188萬套，增長27倍。但我國子午線輪胎僅占31.6%， 西歐各國已達100%，美國93%，日本86%。大力發(fā)展鋼絲簾線，推動我國輪胎的子午線 化，是我國金屬制品行業(yè)長遠而艱巨的任務，符合我國產業(yè)政策。本公司擬分兩期建設鋼絲 簾線項目，一期年產鋼絲簾線5,000噸。：8、項目產品有良好的市場依托。貴州、四

2、川地區(qū) 大型輪胎生產企業(yè)較多，項目產品能就近供應貴州輪胎股份有限公司等公司載重子午線輪胎 所需的鋼絲簾線。C、鋼簾線是高能耗產品，特別對電力的需求很高，每噸產品耗電在 4000kWh以上，用電成本較高，而貴州省是我國西南地區(qū)的能源大省、水電、火電豐富， 能源價格便宜。項目建設基礎條件較好，有可供項目建設用地(不需新征土地)，有較完善 的水、電、熱、機修、運輸等公用輔助設施，既可節(jié)省工程投資，又可縮短工程建設期。2、 項目主要內容主要生產線設備配備：本項目建設主體工藝設備以從國外引進為主。線材預處理、粗拉連續(xù)線一條：包括放線架、機械除銹、電解酸洗、硼化、干燥等工 序，處理線經中5.50mm，速度

3、120m/min，年工作7200小時，處理線材能力為7740t，本 項目年需線材處理量為5550t，可以滿足要求。粗拉絲配有一臺TD560 10型直線式拉絲 機，拉拔 1.95？ 3.15mm鋼絲，道次分別為105道，拉絲速度則為116.5m/s，三班 生產可以滿足本項目對粗拉鋼絲5166t/年的能力需要。中絲熱處理酸洗硼化連續(xù)線：該線由放線機、漂洗脫脂槽、明火奧氏體化熱處理爐- 液化氣鉛浴淬火爐、漂洗槽、電解酸洗槽、三段漂洗槽、熱水漂洗槽、硼化槽、干燥箱、收 線機等組成。熱處理爐設計DV值為72，放、收線工字輪為DIN800，處理絲經？ 2.10 ? 3.15mm時，年工作7920小時，滿足

4、本項目粗拉半成品鋼絲約4595t/年的處理能力。中拉絲設備：進細2.10？ 3.15，出線？ 0.80？ 1.40，9道次，拉絲速度從16m/ s到13.5m/s,配 TD400 9型拉絲機二臺，三班生產年工作7200小時，可以完成本項目 4585t/年中絲拉拔量。成品鋼絲熱處理、電鍍黃銅作業(yè)線：該線由收、放線機、奧氏體化爐和鉛浴爐、電解 酸洗槽、電鍍銅槽、電鍍鋅槽、熱擴散槽、磷酸槽等組成。該線采用兩段(堿性+酸性)電 鍍銅和電鍍鋅，經熱擴散得到理想黃銅鍍層的工藝，以保證鍍銅鋼絲濕拉性能和與橡膠的良 好粘著性。該線設計DV值為72，處理？ 0.8？ 1.95鋼絲，三班連續(xù)作業(yè)，年工作7920

5、小時，24根絲年處理能力可以滿足本項目年處理中0.80？ 1.95鍍銅鋼絲5082t的要求。濕拉設備：根據產品大綱，本項目成品拉絲主要線徑有？ 0.15、？ 0.175、？ 0.20、 0.22、(p 0.25、？ 0.35六種，年加工量約5056t，需21模TSB4025水箱拉絲機50臺，拉 絲速度 0.15 絲 17m/s， p 0.35 絲 12m/s。捻制設備及外纏繞設備：本項目全部采用高速雙捻機，完成產品大綱各種結構鋼簾線 捻制及外纏繞產量，需配備各種型號雙捻機54臺，外纏繞機38臺，另配重卷機4臺。軋尖、對焊、磨模等輔助設備：軋尖、對焊等輔機隨主機設備需要配備，由國內制造; 磨模機

6、及?？讬z測儀器隨主機一起引進。項目擬在廠區(qū)西南部已有場地上新建，不需新增 土地。鋼絲簾線生產工藝流程圖：項目產品執(zhí)行GB11181-89標準或相應國際標準。3、 主要原材料供應項目所需原材料主要為5.5mm大盤重索氏體化高速線材5550噸，初期 以進口料為主，以后逐步國產化。4、建設規(guī)模項目總投資為22,489.60萬元(含外匯1620 萬美元)，其中建筑費1,792.53萬元，設備費13,520.39萬元，安裝費594.79萬元，其他費 994.16萬元，鋪底流動資金3521.00萬元。建成年產5,000噸鋼絲簾線的生產能力。本項目 已經國家計委計產業(yè)2002659號文批復。5、環(huán)境污染的防

7、治 對熱處理酸洗涂層線、電鍍 線產生的鉛塵、廢酸水、廢電鍍液及廢氣進行處理，達到國家環(huán)保標準要求，不對環(huán)境造成 污染。該項目已通過貴州省環(huán)境保護局（黔環(huán)函2001134號文）的審查。6.、項目的組織實 施 該項目由本公司獨立組織實施。項目實施進度：擬在2002年開工，建設期2年，達產 期2年。該進度在募集資金未及時到位時，可適當順延。7、市場情況鋼絲簾線是鋼鐵制 品深加工的高附加值產品，被廣泛應用于輪胎等橡膠制品中。由于鋼絲簾線具有高的拉伸強 度和模量，突出的耐用熱性和耐沖擊性，取代傳統(tǒng)的纖維（如棉、絲、人造纖維、尼龍等） 簾子線作為汽車輪胎骨架材料，使鋼絲子午線輪胎比傳統(tǒng)的普通斜交輪胎具有高

8、速、耐磨、 行駛里程數增長50-100%；滾動阻力小、節(jié)省燃油8%左右；具有承載能力大、舒適、安全 等顯著的優(yōu)越性能。近五十年來，世界各因競相發(fā)展子午線輪胎鋼簾線的技術和生產。目前 子午線輪胎已占世界輪胎總產量的85%以上，其中西歐各國的輪胎子午化率已達100%，美 國為93%，日本為86%；鋼絲簾線年產量120噸以上，并以年均2-3%的速度增長。為適 應汽車工業(yè)、交通運輸業(yè)發(fā)展的需要，國家將子午線輪胎列為重點科技攻關及發(fā)展建設項目， 數十家輪胎企業(yè)引進、消化吸收了子午線輪胎生產技術和裝備，使子午胎的生產能力和實際 產量逐年大幅度上升，與之配套的鋼簾線生產也獲得了較快的發(fā)展。我國鋼簾線的需求量

9、 年增長約12%，預計2005年鋼簾線需求約13.5萬噸，2010年需求將達到20.6萬噸。我國 目前鋼簾線廠主家生產設計能力約5.3萬噸/年，由于鋼簾線技術要求高，生產難度較大，實 際產量遠不能滿足子午線輪胎發(fā)展的需求，目前，國內鋼簾線廠生產的鋼簾線生產總量只能 達到需求量的60%左右。預計2005年我國鋼簾線設計生產能力約為12萬噸，若按90%達 產率計算，與該年鋼簾線的規(guī)劃需求量缺口仍在2.5萬噸以上。本項目達產期2年，達產比 例分別為70%、100%。達產后年產5,000噸鋼絲簾線，產品平均價格24,800元/噸，產銷率 100%，產品主要由公司銷售網絡在國內直銷。8、財務計算和經濟評

10、價本項目壽命計算周 期為18年。本項目建成達產后，年增加銷售收入12,400萬元，稅后利潤3,244.14萬元。 項目投資利潤率為23.16%，投資利稅率29.89%，投資回收期為7.05年（含建設期2年）。6、工藝流程根據建設規(guī)模和產品方案，本著“先進、適用、經濟、合理的原則，吸取已建成投產生 產線的成功經驗，擬定主要生產工藝流程如下圖1：（1）原料盤條：采用鋼絲簾線專用盤條。普通強度級碳含量為0.700.74%；高強度 級碳含量為0.800.82%；錳含量為0.450.60%；硫、磷含量均小于0.02%的優(yōu)質鋼絲簾線 專用5.5mm盤條。其化學成分和物理性能必須嚴格控制。因為它們不僅影響鋼

11、絲簾線成品 質量而且直接影響鋼絲簾線生產過程中鋼絲拉拔和高速捻制，以及鋼絲簾線成型過程中的工 藝性能。盤條進廠應進行外觀、化學成分、物理性能、金相組織（特別是脆性夾雜物）的檢 測以及小樣投料試驗。以便對所進批料的全面評估。（2）盤條預處理：將合格的盤條進行表面機械去氧化皮、沖洗；交替式電解酸洗、沖 洗、熱水洗、涂硼、烘干；收在1000mm的大工字輪上。盤條表面清潔后，涂上均勻一致 的硼砂涂層，以利下道拉拔，其線速度為1.52.5m/s。（3）粗拉絲：經表面處理的盤條，以大工字輪的放線架牽至多頭直線式拉絲機上，經 過不同道次的拉拔至2.05mm3.60mm。其中2.05mm鋼絲直接用于高強度級的

12、電鍍前 的半成品鋼絲，其余2.15mm3.60mm鋼絲均至中絲熱處理工序。其拉絲速度為810m / s。（4）中絲熱處理：是采用大工字輪放線，通過熱水或電解堿洗去油后，進入燃石油液 化氣的控制氣氛的明火爐，其DV值為72；將鋼絲加熱到930960C然后再在500560C 的鉛浴處理（鉛淬火），再冷卻后，經無接觸式電解酸洗、沖洗、涂硼、烘干后進行大工字 輪收線，整個過程采用連續(xù)作業(yè)線形式工作。中拉絲：將經過熱處理、涂層處理后的2.15mm3.60mm鋼絲，按需要經過不 同道次拉拔至0.85mm1.85mm,并纏繞在800mm的大工字輪上。其拉拔線速度為12 18m / s。成品熱處理和熱擴散電鍍

13、黃銅：此道工序是鋼絲簾線生產的關鍵工序。先由大工 字輪放線，經過熱水或電解堿洗去油后進入采用燃液化石油氣的明火爐，控制好爐子的氣氛， 其DV值為75,確保鋼絲表面微氧化(非常重要)，以絕對避免鋼絲的掛鉛，這是保證鋼絲 性能和生產的重要手段。電鍍工序采用新型的熱擴散電鍍黃銅工藝。鋼絲通過電解酸洗、電 解堿洗后在焦磷酸銅鍍液中(堿性)均勻預鍍一層有一定厚度的致密純銅。經洗凈殘留鍍液 后，進入硫酸銅鍍液中鍍上所需要的銅層。再經洗凈殘留鍍液后，再進入硫酸鋅鍍液中鍍上 所需要的鋅層，以保證成品鋼絲所需的銅、鋅比。然后通過電接觸式加熱，使銅、鋅原子相 互擴散形成黃銅合金層。再經中壓風吹干鍍后鋼絲表面水份，

14、以利于水箱拉絲。本道工序的 工藝要求非常嚴格，但通過單金屬的高速電鍍可嚴格控制銅、鋅比，并能滿足輪胎行業(yè)橡膠 多方位的粘合體系所需的各種不同的鍍層梯度，這是滿足橡膠和鋼絲粘合的關鍵問題。檢驗：經熱處理鍍黃銅的鋼絲，必須經過嚴格檢驗后，才能進入下道濕拉工序。 其檢驗項目有：機械性能包括抗拉強度、延伸、彎曲、扭轉及擴散后的強度下降率；金相檢 測包括金相組織及均勻性，鍍層擴散的程度，鍍層質量及銅鋅比例的檢測等。并按相應的規(guī) 定進行統(tǒng)計，評定產品質量的優(yōu)劣。細拉絲：最終的成品拉絲。將合格的0.85mm2.05mm鋼絲按各種不同要求， 采用濕拉方法，通過1925道模子拉為0.10mm0.35mm的鋼絲。

15、在此道工序須嚴格 控制：拉拔速度1218m/s、拉絲模的使用、工字輪收線的張力、潤滑劑的濃度、溫度及 其它影響拉拔、粘合的因素，確保鋼絲的性能穩(wěn)定，鍍層無損，質量優(yōu)良順利進入下道工序。單捻、雙捻成型及外繞：將若干根0.10mm0.35mm的鍍黃銅鋼絲，按一定 結構、排列、捻制要求通過各種雙捻機、外繞機進行并線、簾線成型及外繞。鋼絲簾線經過 一系列關鍵部件的預、過捻，張力調整控制及修正，以達到一定的直線性、不松散性、低回 彈性和所需的殘余回轉數，確保一系列穩(wěn)定一至的結構伸長值等工藝技術特性。本工序對操 作人員的技術水平、操作經驗要求甚高。成品檢驗：產品按照GB11181-89子午線輪胎用鋼絲簾線

16、和引進相關美國 鋼絲簾線的標準以及產品使用廠家技術要求進行外觀、尺寸、物理性能、鍍層成分、長度以 及同橡膠粘合率試驗等數據統(tǒng)計檢驗。包裝裝箱：由于鋼絲簾線的使用是由相當數量的根數同時壓延使用，所以確保鋼 絲簾線的平整、平直、無翹角是非常重要的一項工藝性能，所以包裝裝箱也是非常重要的環(huán) 節(jié)。除確保鋼絲簾線的無銹、無亂線、無氧化外，經檢驗合格的鋼絲簾線須按不同品種、規(guī) 格及殘余回轉值等分門別類進行包裝儲存。7、原料供應主要原材料的供應：中5.5盤條主要從寶鋼、武鋼等廠家購入，少量目前國內暫不 能生產的鋼絲簾線專用盤條，擬進口滿足。輔助材料：公司實力雄厚，且有多年的金屬制品生產、經營經驗，供應渠道暢

17、通， 其生產鋼絲簾線所需輔助材料完全可通過現有供應渠道從市場購入。8、環(huán)保措施(1)廢氣本項目新增的排放廢氣有酸洗和電鍍黃銅作業(yè)排放的酸性煙霧為16000NM3 / h；鉛霧 為15000NM3 / h；干拉粉塵為18000NM3 / h。本項目擬與主體設備配套，增置廢氣處理設 施4套，處理能力為130000NM3/h。廢氣均經車間內抽風裝置抽吸后分別經旋風除塵、凈 化器、水洗塔、凈化塔凈化達標后排放。（2）廢水本項目新增的排放廢水包括鋼絲沖洗作業(yè)連續(xù)排放廢水為54.1M3 / h；另外一些間斷排 放廢液有：硼砂溶液、酸洗消耗溶液、堿性銅消耗溶液、酸性銅消耗溶液、酸性鋅消耗溶液、 磷酸鹽消耗溶

18、液等，排放量為2000M3 / a。本項目擬與新增年產2萬噸鋼簾線生產線配套， 增置廢水處理設備7套，廢水均經處理后達標排放?，F分述如下：廢槽液處理流程為：廢槽液一泵一廢槽液貯存池（充氣）一反應沉淀槽（充氣、加廢酸、廢堿、凝聚劑）； 其中污泥一污泥池一脫水一作制磚原料，上清液一中和槽一泵一混合污水處理泵站?；旌蠌U水處理流程為：混合廢水一隔油集水井一泵一調節(jié)池一鋼簾線廢槽液組合處理裝置一初級處理出水池 一泵-PE過濾器一活性碳過濾器一監(jiān)測水池一泵一排放。處理后的污水要求達到污水綜合排放標準（GB8978-1996）中一級標準的要求。（3）廢渣本項目新增的廢渣有工廠固體廢物、固體沉積物、乳化劑廢渣

19、、濕拉后的沉積物及實驗 室廢物等，其排放量為1,600t/a。本項目擬配置廢渣處理設備2套，處理能力按年產2萬 噸鋼絲簾線的生產能力進行配置。處理方法：鍋爐廢渣作為建筑輔料使用；廢絲送鋼廠回爐；硫酸亞鐵經處理后給化肥廠 使用；鋅渣、銅渣送冶煉廠再加工；鉛渣回爐使用。（4）噪聲對產生噪音的設備如空壓機、水泵等均采取隔音、消聲、減震等措施。9、項目建設進度安排本項目的建設周期預計為一年。10、投資計劃該項目投資估算總額為50,128萬元，其中：固定資產投資45,000萬元（內含外匯1,600 萬美元）；鋪底流動資金5,128萬元。本項目固定資產投資的構成如表3：表3：固定資產投資構成項目名稱建筑工

20、程設備安裝工程其它費用總投資投資額投資總額（萬元）6,64431,0963,1104,15045,000占百分比（%）14.7769.106.919.22100三、結論綜上所述，湖北福星科技股份有限公司新增年產2萬噸子午線輪胎用鋼絲簾線項目是一 個以市場為導向，以高科技含量為重點，以提高經濟效益為中心的好項目。本項目是我國輪 胎行業(yè)發(fā)展的需要，是提高企業(yè)科技含量、形成經濟規(guī)模、增強企業(yè)后勁的需要。從技術上 來說是合理的，從經濟上來說是合算的。鉛浴淬火Lead Patenting將鋼件奧氏體化后，進入熔鉛中進行淬火冷卻完成組織轉變的過程，最終組織為 細珠光體。這是在制造中碳鋼及高碳鋼的鋼絲工藝中

21、，為了獲得適當組織以便容易拉 拔及獲得高質量的一種常用工藝。這種技術對于提高鋼絲繩及彈簧的疲勞壽命有重要 作用。類似的工藝有在熔融鹽浴中或 流化床中急速冷卻，在空氣中淬火有時被稱為 A 舊PATENTING或空氣派鈍處理。日本新日鐵在生產高碳鋼盤條時，采用了一種DLP工藝生產出組織和鉛浴淬火一樣好的盤條，適合直接拉拔高質量鋼絲。這種技術利 用熱軋余熱，在鹽浴中淬火，而且鹽浴吸收的熱量被利用到其它工序。日本高強度棒、線材的生產加工應用簡介（一）棒、線材可加工為多種產品棒、線材除直接用于建筑外，還可加工為各種部件以用于其它方面。以常見的汽車為例， 每輛車大約使用棒、線材150Kg左右，約為車重的1

22、0%。其中如發(fā)動機部件（曲軸、凸輪 軸和閥彈簧等）和驅動系統(tǒng)部件（各種齒輪、螺旋軸等）用材料都離不開棒、線材?！靶旭偂?轉彎和停車”是汽車的基本動作，支持這些動作的某一個部件萬一破損，則汽車將停止行駛， 由此可見它們的重要性。另外，作為汽車輪胎的補強材料，過去多用一些有機纖維，后來改用子午線鋼絲后汽車 輪胎的剛性有了明顯的提高，因此近年來汽車行駛中的輪胎破損泄氣事故大為減少；現在作 為標準產品使用的中0.3mm子午線鋼絲通過高強度化（年產30萬t），對節(jié)約資源與改善輪 胎性能作出了明顯的貢獻。據統(tǒng)計，子午線鋼絲1975年用量為2萬們到了 1985年即猛 增至10萬t、1995年續(xù)升至20萬t、

23、到2005年則升至30萬t，可見其發(fā)展的迅速。在建筑物和鋼結構方面，高強度棒、線材也開始得到了廣泛應用，其中如電線桿立柱和 砼類用補強材及吊橋、斜拉橋用鋼纜等，它們的強度為一般鋼筋的34倍，由此也帶來許 多好處。此外，由棒、線材制成的各種螺栓、螺母和彈簧等，也在機械行業(yè)為首的各個方面廣泛 得到應用；甚至連我們常見的鋼琴線、吉他弦和釣魚絲等生活用品也是由線材加工而成。盡 管它們最終產品的形狀和性能不同，但共同點是都由鋼制的棒、線材加工而成。新日鐵生產 棒、線材的有室蘭鋼鐵廠、釜石鋼鐵廠和君津鋼鐵廠，線材產品的分類和用途如表1。（二）作為半成品供應的棒線材棒、線材和其它熱軋鋼材的不同之處在于其以熱

24、軋狀態(tài)的半成品供應，然后由汽車生產 廠和部件生產廠等用戶經各種加工和熱處理后成為最終產品；而中厚板、薄板、鋼管和H 型鋼等鋼材則由鋼鐵廠軋制而成一定形狀和強度的成品鋼材供應。以彈球的加工過程為例簡介如下：鋼鐵廠生產的線材送至二次加工工廠，經過冷拔加工 一模壓成球一 粗磨光一 表面刻印一 熱處理一 研磨一 鏡面磨光一鍍鉻后形成產品。小 小的彈球斷面為3層不同的結構：表層3um為鍍鉻層，下部1mm厚處為經滲碳處理后含碳量 達0.8%的馬氏體組織，內部為含碳僅0.2%的鐵素體+馬氏體的軟組織。上述結構使彈球 表面硬度高而抗沖擊性強，內部則由于可吸收沖擊而使球不易破裂。這種滲碳處理在使用、 棒線材生產

25、齒輪等部件時也得到應用。此外，彈球的尺寸、重量、加工精度取決于模壓成球工序，一般尺寸公差控制在0.01m m、重量誤差在0.01g之內。為此，對所用線材的加工性的要求非常嚴。由此可看出棒、線 材和其它鋼材的不同之處。（三）考慮加工工序采取的調整冷卻一般棒、線材制成的部件，所用材料的費用僅占部件生產成本的20%（其余80%為鍛 造20%、切削40%、熱處理10%和其它10%）。由于二次加工的成本高，因此鋼材的開發(fā) 應著眼于有利于二次加工。即使最終產品要求強度高，但也要求鋼廠供應的棒、線材“容易 加工以利于簡化加工工序”。換言之，提供的棒、線材要和最終產品要求的高強度相反、即 要軟一些，從而形成了

26、矛盾。為了達到這一要求，采取了 “調整冷卻”技術。通常對熱軋后 的鋼材進行快冷后強度提高，緩冷后則強度下降?！熬徖洹痹O備即對軋后的線材盤卷保溫使 其緩慢冷卻以降低強度，例如螺栓是用線材在室溫下冷鍛成形的，加工時的鋼材必須較軟以 使其容易成形。為此，對熱軋材采取上述緩冷措施以提高其冷鍛性，加工后再通過熱處理提 高其強度而達到要求的水平。由于各種產品要求的強度不同，冷卻方式也有很多種。除上述的“緩冷”設備外，還有 送入空氣較快冷卻的“空冷”、穿過550C鹽浴冷卻的“DLP”和穿過熱水冷卻的“EDC”等 冷卻方法。其中“ DLP ”設備對要求強度高的高碳鋼的強度和延伸性調整效果明顯，有利于 用戶再以

27、后的韌化處理中簡化工序，特別是使用不含鉛等金屬的鹽浴，不僅導熱性好，且附 著在線材上的鹽也可用熱水簡單沖洗除去并回收后再利用，且比鉛浴處理的污染小。（四）通過組織控制掌握鋼材的強度如上所述，應將棒、線材的特性適應用戶的加工性為第一條件，但由于使用目的和用途 十分廣，最終產品要求的強度水平在3005000MPa的范圍內。例如鋼絲和鐵絲網用普通線 材僅為300MPa,而上述的汽車輪胎用子午線鋼絲和切斷硅片用鋼絲鋸則需要高達4000MPa 的高強度線材。為此，棒、線材的化學成分和結晶組織也呈多樣化，因為鋼鐵隨著含碳量的 上升而強度提高，但在薄板和中厚板制品中則需要考慮相應的延伸性，因此含碳量一般保持

28、 在0.2%以下。但棒、線材為適應多種強度的要求，含碳量的范圍擴大到0.011.1%之間； 在如此廣范圍的含碳量下影響強度、延伸性和韌性的組織形態(tài)也呈多樣化?，F在汽車制造廠為了減排CO2,正普遍采取車體輕型化以降低油耗的措施，近日在用比 重小的鋁合成的高強度鋁合金材料，對所用材料的簡單評價則采用單位重量的比強度（抗拉 強度/比重）。一般稱為高強度鋼的8001200MPa的鋼材，其比強度也不如鋁合金，但是鋼鐵材料有各種 組織形態(tài)，作為提高鋼材強度的方法有“細晶強化”、“固溶強化”、“析出強化”和“位 錯強化”等組織控制技術。以細晶強化為例說明如下，即將通常鐵素體2030um的結晶進 行細化以提高

29、其強度的方法，特別是把晶粒直徑細化到1um以下時強度上升的效果十分明顯 （具體見表2）。將該組織微細化技術和加工熱處理組合，有可能達到極限強度，現已據此 開發(fā)出了與鋁合金匹敵的“超高強度鋼”。表2鐵素體晶粒細化和強度的關系晶粒直徑（um） 12510203040500.2c%強度（mpa） 920700400325280240230220固溶強化指多量的c、n等侵入型原子和si、mn等置換性元素增加結果引起的硬化現象， 析出強化則是由于化合物增加、位錯強化則由加工產生的鋼材中位錯數增加所引起的硬化現 象。（五）追求強度極限的高碳鋼絲在棒、線材制品中，追求極限強度的材料為高碳鋼絲，現以橋梁用鋼絲

30、對其工藝技術說 明如下。二次加工企業(yè)對熱軋半成品在要求其加工性好的同時為提高強度而實施韌化處理，該項 技術于19世紀取得英國專利。這種熱處理采用在導熱性好的金屬浴中進行等溫且均勻化的 熱處理，使常溫下鋼中存在的鐵素體和滲碳體組織轉變?yōu)閵W氏體，然后再通過快速冷卻使之變態(tài)為珠光體（由滲碳體和鐵素體2相組成的層狀組織）。該方法產生的珠光體組織中由滲 碳體相互間的間隔（即片層的厚度）來決定線材的強度，厚度越小則強度越高。假如在未進 行韌化處理冷卻至常溫時，片層的厚度不均勻導致拉絲加工性降低，最終的強度也降低。為 此，韌化處理對要求高強度的鋼材生產是不可缺少的工藝過程。鋼鐵組織由高溫到低溫的過程中，奧氏

31、體生成珠光體并長大；但從950C快速冷卻到5 50C的低溫時，則變成均勻的珠光體，由硬而脆的滲碳體相和軟且延伸性好的鐵素體相按同 一方向并列組成；而對汽車板等加工性好的材料則生成較軟的鐵素體單相。若能將韌化處理省略，則給用戶簡化加工帶來很大好處，上面提到的“dlp”設備便可 起到這一作用，即在550C鹽浴下均勻調整冷卻，使其在半成品時就轉變?yōu)橹楣怏w。對于砼 緊縮用高強鋼絲的生產，新日鐵也通過“ dlp ”設備處理為用戶省去韌化處理創(chuàng)造了條件。 在橋梁用鋼絲的生產中，經韌化處理后，為便于拉絲加工先經酸洗、磷酸鋅皮膜處理的“潤 滑”處理后，再在室溫下分多段進行拉絲加工。即將熱軋后的？ 13mm的線

32、材半成品冷拉減 細至q 7mm，最后為提高耐蝕性再進行鍍鋅處理。但輪胎補強用子午線鋼絲則加工工序較多， 即使用q 5.5mm的線材，經拉絲加工為q 3mm的鋼絲，經中間韌化處理后，再拉絲至q 1.5 mm的鋼絲，再經最終韌化處理和鍍黃銅（可提高和橡膠的密接性）處理，最終再拉絲至q 0. 3mm并由5支組成成品。采取中間韌化處理的原因是防止由q 5.5mm 一次拉絲至q 1.5mm時， 可能由于韌性差而產生斷線。總之，所有的鋼材高強度化時，都會隨著強度的上升而延伸性 下降，因此可實用化的高強度極限關鍵在于延伸性，高強度用高碳鋼絲的關鍵技術也是如何 保持延伸性。（六）絲徑越細強度越高的高碳鋼絲鋼絲

33、的強度和絲徑有明顯的關系，如橋梁用鋼絲等的絲徑為q 57mm，其強度為2000 mpa以下，而絲徑為q 0.20.4mm的輪胎用子午線鋼絲則強度高達4000mpa左右。通過鋼 絲的高強度化，有利于降低建設成本和減輕輪胎的重量。鋼絲直徑縮小時，由于拉絲加工時施加的壓力，隨著其變細程度（形變加工量）的加大 使得強度相應加大，這便是其根本的原理。由于鋼種的不同雖有一定的差別，但在韌化處理 后強度達12001500mpa的鋼絲繼續(xù)拉絲時其強度仍持續(xù)提高。橋梁用鋼絲等的形變量為1. 5左右，子午線鋼絲的形變量則高達3.54，其加工形變量與強度的關系見表3。表30.82%c鋼的加工形變量與強度的關系加工形

34、變量（%）012345抗拉強度（mpa）120017002000280035004300這一原理可由鋼鐵的組織變化來說明，鐵素體相間隔的寬度（即片層的厚度）越小則強 度上升。因為剛經韌化處理后的鋼絲，其鐵素體和滲碳體的結晶方向隨機而呈不規(guī)則狀態(tài)， 通過拉絲加工強度高的滲碳體和延伸性好的鐵素體的結晶均按拉絲方向變得整齊一致，因此 鋼絲越細時片層的厚度越小而強度越高。如鋼中鐵素體的粒徑為q 1030um，作為國家項 目開發(fā)中的“超級金屬（高強度鋼）”也僅為0.50.8um的水平；而鋼絲在韌化處理后的片層厚度僅為0.1um左右（12001500mpa）,最先進的子午線鋼絲經過約20次的拉絲后變 為0

35、.01um，相應的強度也上升至4500mpa。軋制后的結晶方向若一致可提高強度的性質是鋼材的共同現象，但薄板等產品在軋制時 結晶只向軋制方向延伸而不向寬度方向延伸，因此隨著方向的不同結晶粒徑也不同。而線材 的拉絲加工所使用的冷拔模具，采用和軋制方式不同的強壓由四周均勻對線材擠壓，因此結 晶只能向拉絲方向發(fā)展，其結果使片層均勻而厚度變小，使強度快速提高。為施加強壓的超 高強度鋼絲，拉絲時多用超高硬度的金剛石制模具。（七）高強度化的關鍵是珠光體的轉變如上所述，高碳鋼的珠光體比低碳普通鋼的鐵素體單相的強度要高的多。由此可知，珠 光體在較小的拉絲變形量下易得到高強度，故成為工業(yè)化的重要因素。反之，對純

36、鐵無論施 加多強的壓力進行冷拉絲加工也難以實現高強度化的效果。關于珠光體通過拉絲加工可快速提高強度的機理，目前尚未完全清楚。一個重要的原因 為，通過拉絲加工使結晶微細化后的片層厚度變薄的“細晶強化”，還有加工使位錯數量加 大而硬化的“位錯強化”都起到了重要的作用，這和對鋼絲連續(xù)彎曲時該處變硬的現象相同。對于其它組織，如拉絲前無晶界的滲碳體經拉絲加工微細化至納米級水平后強度也可提 高的“滲碳體細晶強化”；還有穩(wěn)定金屬華的滲碳體fe3c）經拉絲加工而被分解，分解后 的碳附著于位錯使其不易移動致使強度提高的“固溶強化”等。過去只知道在大外力作用下 金屬化合物會分解，近來又發(fā)現滲碳體全部被分解的現象，因此引起各方的重視。新日鐵作為高碳鋼