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1、胡自明等高强度钢丝帘线的研制开发高强度钢丝帘线的研制开发胡自明，蒋日勤(扛苏兴达钢帘线股份有限公司。江苏兴化 225721)随着轮胎轻量化的要求，高强度 (HT) 钢丝 衰 l普通强度与高强度钢丝帘线 帘线越来越突显出优良的性能。使用同样结构 盘条化学成分对比 的高强度钢丝帘线与普通强度 (NT) 钢丝帘线相比，不仅能够降低生产成本，而且在使用过程 中其断裂负荷、耐冲击力、疲劳强度都能得到相 应提高。据有关资料介绍，高强度钢丝帘线的 断裂负荷、耐冲击力、疲劳强度比普通强度钢丝 帘线分别提高约 10。 15和 20以上。因此有必要开发高强度钢丝帘线。我公司的技术人表 2普通蛋度与高强度钢丝帘线盘
2、条员在这方面做了大量的研究工作，并取得了一 力学性能对比定的成果，下面详细介绍我公司在这方面的研 究进展情况。1高强度钢丝帘线用原材料从理论上来讲，只要增大钢丝冷拔时的总 2高强度钢丝帘线生产工艺 压缩率。就可以得到高强度的钢丝。但在实际操 2 1工艺流程作中因受到多种因素的制约，难度很大，如钢丝 盘条一预处理粗丝拉拔一中丝气体保被冷拔到一定程度之后。断丝率就会很高。使工 护热处理一中丝拉拔一铅淬火热处理电镀业化生产无法正常进行，未断钢丝的塑性和韧 黄铜 一帘线单丝拉拔一钢帘线捻制一包性也会逐渐下降，由此引发捻制时钢丝表面容 装出厂。2 2拉拔工艺 易出现分层，甚至断丝。因此高强度钢丝帘线拉拔
3、的目的是将粗截面的钢丝通过模孔拉对其所用的原料提出了更高的要求。制成所需要的形状和尺寸的细钢丝，同时要满 我公司在研制高强度钢丝帘线时与德国撤足标准所规定的性能和质量的要求，尤其是力斯特 (sAARSTAHL) 钢铁公司、日本新日铁制 学性能的要求。钢、日本神户制钢、法国钢铁集团梅森 (MAI 在高强度钢丝帘线生产过程中有 3次拉sON) 公司、韩国浦项制铁 (POHANG) 株式会 拔，其中的帘线单丝拉拔尤为重要。在帘线单社等国外著名钢铁公司联系，进行了广泛的技 丝拉拔工艺计算中考虑的重点有两点一是总术交流。大量试用了他们提供的各种高碳优质 压缩率的选择；二是部分压缩率的分配。专用钢盘条。通
4、过试验对比，提出我公司高强 221总压缩率的选择 度钢丝帘线专用钢盘条技术要求 (见表 1和 几乎所有的碳钢丝 (低、中、高碳钢丝 )的抗2)。 拉强度都随着总压缩率的增大而升高，其屈服第一届全国橡腔工业用织物和骨架材料技术研讨会论文集强度和弹性强度也加大，相应地钢丝塑性指标 2 3铅淬火热处理工艺 和韧性指标如伸长率、断面收缩率和扭转值、弯 传统观点认为碳含量较高的过共析钢拉 曲值等会下降。因此在实际生产中，总压缩率 拔性能不好。事实证明只要在钢丝铅淬火时， 的选择不仅要考虑帘线单丝的强度要求而且 将先共析渗碳体含量控制到零，得到单一的细 要考虑帘线单丝的塑性和韧性指标要求。 片状珠光体 (
5、即索氏体 )，钢丝的拉拔性能仍然根据总压缩率与钢丝拉拔前后直径关系式 很好。由图 1可知，对含碳量不同的过共析钢 (1)和屠林科夫公式 (2)，可得拉拔总压缩率和 来说。控制钢丝的铅淬火时是否出现先共析渗 钢丝拉拔前后强度之间的关系式 (3)。 碳体的关键是控制钢丝的冷却速度。Q=1 一 (d D)2 (1) “=K4B(D d)4 (2) Q=1一 (K口 B叽 ) (3)式中 Q钢丝拉拔总压缩率，； 、D钢丝拉拔前直径 mm； 蜊 删d钢丝拉拔后直径， mm；dB钢丝拉拔前抗拉强度， MPa； 吼钢丝拉拔后抗拉强度，MPa； K修正系数，取 K=O 95 1 05；通过公式 (3)可以计算
6、出拉拔帘线单丝的 时间 8 总压缩率，在高强度钢丝帘线的生产中，拉拔帘 图 1过共析钢的等温转变曲线囝 线单丝的总压缩率一般可在 95 5一 97 5 Mf线一约一 80 ； M。线一约 160 ； 之间选取。 Al线一约 730 ； AcIn 线一约 7902 2 2部分压缩率的选择 从图 1还可以看出，随着转变时过冷度的 为了确保韧性，高强度钢丝应采用多道次 增大，析出的先共析渗碳体的数量在逐渐减少， 较小的部分压缩率。这样可以使钢丝索氏体中 当过冷度达到一定程度之后，便不再析出先共 的渗碳体片能够在拉拔过程中进行塑性弯曲， 析相。接近共析成分的钢将得到全部珠光体组 并沿钢丝轴向旋转，直到
7、总压缩率达 98时仍 织，这种含碳量接近共析成分的珠光体称为伪 可保证索氏体形态沿拉拔方向伸长而不会破 共析体。一般过冷奥氏体转变温度愈低，形成裂。若部分压缩率过高，一开始就可在钢丝组 伪共析体组织的含碳量范围就愈宽。 织内部观察到渗碳体片的破裂，当总压缩率超 制定钢丝帘线用半成品钢丝铅淬火工艺的 过 60时，渗碳体片几乎全部破裂，导致钢丝 出发点就是有利于后续钢丝拉拔过程中的加工 产生脆断。经过对比实验确认，拉拔高强度钢 硬化和抗分层能力而不是铅淬火态的抗拉强 丝帘线单丝的部分压缩率一般以 12 14 度越高越好。我们在制定钢丝铅淬火工艺参数 为宜。 时借鉴了很多经验公式，经过试验，最终摸索
8、出我公司为了保证高强度钢丝帘线单丝拉拔 适合自己厂情的经验公式。 的部分压缩率合理分配，专门研究设计制造了 2 4捻制工艺 )_TB6 型 25模水箱拉丝机，增加了拉拔道 帘线单丝在双捻机上的捻制过程中要受 次，减少了部分压缩率，从而保证了高强度帘线 到扭转、弯曲及拉伸的联合作用，要发生弹性和 单丝的顺利拉拔，同时保证了单丝既有较高的 塑性变形受力相当复杂捻制前帘线单丝的强 强度，又有较好的韧性，为捻股或绳创造了条 度、韧性及表面质量对帘线的捻制质量影响很 件。 大。高强度钢丝帘线单丝与普通强度钢丝帘线胡自明等高强度钢丝帘线的研制开发 31单丝相比高强度钢丝帘线单丝的抗拉强度、屈 据有关资料介
9、绍，固特异用不同密度 服强度等比普通强度钢丝帘线单丝高 10以 (根 cm_1) 的高强度钢丝帘布取代传统的 2+2 上但高强度钢丝帘线单丝的扭转值又较普通 0 25普通强度钢丝帘布，分别制作同一规格 强度钢丝帘线单丝低 15左右如表 3所示。 的 LT225 75R16wRsT 轮胎约 1 9万条，进行 室内、室外里程试验，其中室内结果如表 5所表 3砉等级钢丝帘线单丝性能比较 示。项目 普通强度 高强度抗拉强度 MPa 2 850 3 217 表 5 同特异 LT225 75R16wRsrr 轮胎屈服强度MP且 2 630 3 000 室内试验结果垫茎!兰12 11 11注：直径为0 30
10、眦。由于高强度钢丝帘线单丝的抗拉强度和屈 服强度较高，捻制的钢丝工艺性能如残余应力 和表面质量难以控制，因此在捻制高强度钢丝 帘线时要充分考虑到高强度钢丝帘线单丝强度 高、扭转值低这些因素，控制好捻股机的收、放 线张力、牵引张力、矫直器压下量和过捻速比。往：A2+2O 25NT ； B一 2+20 30HT ； C一 2十 2x03不同强度钢丝帘线物理性能对比30町； D一 2+20 30HT； E一 2+2 x 0 30HT 。高强度钢丝帘线的物理性能明显优于普通 从室内试验数据看出欲达到同指标的滚强度的钢丝帘线。表 4示出了用普通强度和高 动阻力，则可把常规的帘布 (2+2O 25NT)
11、密 强度两种等级钢丝捻制 20 30钢丝帘线的力 度从 7 9根 cm-1降到 4 7根 crll而磨耗性 学性能比较。结果表明，高强度钢丝帘线断裂 能却能从原来的 100 提高到 113 。实际里程所负荷、疲劳强度比普通强度钢丝帘线分别提高 带来的经济效应则更无庸置疑。13和 23。 近年来兴达公司在高强度钢丝帘线的研制开发方面取得了一定的成绩，目前可以批量生表 4 2x 0 30钢丝帘线的性能产 2O 30HT ， 2+20 25HT ， 2+20 35HT 2+70 28HT 。 30 20+60 35HT 等近 10种高强度钢丝帘线。表 6所 示为兴达公司生产的高强度钢丝帘线与普通强注
12、： *钢帘线埋在腔料中，用旋转弯曲疲劳试验法测定。衰 6兴达公司高强度和普通强度钢帘线物理性能指标对比结构 帘警 ”7甏慧： 紫mm 结 m 帘 m? 鬻新gm J、2十 20 25NT 0 63 l 55 470 3+90 22NT O92 3 62 113020 30HT 060 114 “0 Z+70 28HT 106 4 45 1 550HT 与 NT 对比 下降 4 8下降 26 5下降 6 3 HT 与 NT 对比 上升15 2上升 22 9上升 37 22+20 25nrr O 63 1 55 470 30 20 十 60 35NT 114 5 34 1 500Z+20 25HT
13、 0 63 155 560 3O 20+60 35HT 1 14 5 34 l 760HT 与 NT 对比 一样 一样 上升19 1 HT 与 NT 对比 一样 一样 上升17 32+2 x 0 38NT 0 99 3 58 960 3+9+150 175+0 15 1 34 542 l 6702+20 35HT 0 94 306 980 ；0 20+6x 0 35HT 1 14 5 34 1 760HT 与 NT 对比 下降 5下降 14 5上升 2 HT 与 NT 对比 下降 14 9下降 1 5上升 9 5注：1)5；2)5。第一届全国橡胶工业用织物和骨架材料技术研讨会论文集度钢丝帘线的物理性能对比。 质量监督中心和各轮胎生产企业的检测，各项 性能指标达到 20世纪 90年代国际先进水平，4结语 完全可以代替进口产品，用于高性能子午线轮 兴达公司通过加强与北京橡胶工业研究设 胎的生产。计院的横向联合，在广大用户的鼎立协助下，及 时了解到国内外轮胎工业钢丝帘线生产发展的 参考文献：【l】 邢献强，李居强钢帘线用超高强度钢丝的研究进展 J】 信息，经过大量试验、研究，掌握了高强度钢丝金属制品19996：712帘线的生产技术，目前已经开发生产了近 10个 2】 王天冲锕帘线生产 M】 北京：北京科技大学压力加工品种结构的高强度钢丝帘线，经国家金屑制品 系 1996， 54一靳
