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浅谈拉丝模具消耗的改善

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《金属制品》2017年第4期

摘要:在钢丝生产过程中,拉丝模具消耗增加,易造成钢丝直径超差、拉拔过程中断丝、钢丝定尺率下降等问题。以1770MPa0.38mm、0.65mm钢丝为例,通过对半成品钢丝热处理、半成品钢丝表面磷化状态、润滑液浓度、润滑液温度、拉拔工艺、拉丝模具质量几个方面进行改进,成品钢丝每吨耗模数下降超过10%;平均班产量提高了10%以上;每班不定尺轴数下降20%以上;平均每班换模数减少10%以上。拉丝模具消耗的降低,节约了钢丝生产成本,提高了钢丝质量及生产效率。

关键词:钢丝;热处理;磷化;润滑液;拉丝模具

拉丝作为钢丝绳生产的关键工序,是决定成品钢丝质量的重要环节,而成品钢丝的质量与拉丝模具的质量及生产效率也是息息相关的。随着江苏赛福天钢索股份有限公司(以下称赛福天公司)成功上市,钢丝绳产量不断提高,钢丝作为钢丝绳的核心构件,产量也不断攀升,为此,赛福天公司投入了全新的翻转式水箱拉丝机,确保钢丝拉拔速度不低于10m/s。在拉丝模具消耗逐渐上升的同时,出现了钢丝直径超差、拉拔过程中断丝增加、钢丝定尺率下降等问题。为了降低拉丝模具的消耗,笔者从半成品钢丝热处理、半成品钢丝表面磷化状态、润滑液浓度、润滑工艺、润滑液温度、拉丝模具质量几个方面进行调整,以降低拉丝模具消耗,提高钢丝生产效率,降低员工劳动强度。

1生产现状

由于赛福天公司生产的钢丝品种规格较多,故选取直径0.38mm、0.65mm的1770MPa典型成品钢丝,通过指定车台,三班专人跟踪,对钢丝生产状况进行统计。

2原因分析

通过鱼骨图对造成拉丝模具寿命低的原因进行分析。

3改进措施

3.1热处理

钢丝拉拔在水箱中进行,环境温度低于碳钢再结晶温度,属于冷加工范围。而冷加工过程中,金属发生加工硬化而无法回复再结晶,故半成品钢丝热处理组织须是冷加工极限值最高的索氏体。由于索氏体弥散度大,渗碳体层片之间距离短,所以经过拉拔后钢丝综合力学性能最优[1]。为了提高半成品钢丝索氏体化率,通过调节炉温、炉压、铅温及钢丝收线速度等方法,将半成品钢丝索氏体化率提高到90%以上。

3.2磷化状态

磷化膜的厚度及稳定性也是影响钢丝拉拔的重要因素,当半成品钢丝表面磷化膜较薄或不牢固时,拉拔过程中易造成拉丝模具磨损,钢丝直径超差或表面划伤。通过调整磷化液总酸度、温度及磷化时间等,并增加即时补充溶液的装置,稳定总酸度及游离酸浓度,最终将磷化膜面质量从平均5g/m2增加到平均6.5g/m2以上[2]。

3.3润滑液浓度

在水箱拉丝机内采用湿式拉拔润滑剂,减小拉拔过程中钢丝与模具接触面的摩擦因数,在二者之间形成一定厚度的润滑膜,可降低拉丝模具损耗。润滑液中湿式润滑剂质量分数的高低也是影响钢丝拉拔速度的关键因素之一,故指派专人定时添加和检测润滑液,最终保证润滑液中湿式润滑剂质量分数大于2.5%,改进前后润滑液中湿式润滑剂质量。

3.4润滑液温度

钢丝在拉拔过程中由于自身变形和与模具内壁摩擦而发热,经过多道次拉拔后,钢丝温度会累积增加,若不及时降温,将会造成润滑失效、模具寿命缩短等现象[3]。为保证钢丝拉拔速度不低于10m/s,水箱拉丝机中的润滑液采用循环冷却的方式将其温度稳定在50~80℃。通过定期检修循环设备、定期检测润滑液温度等方式,确保了拉拔速度稳定,提高了钢丝产量。

3.5拉拔工艺

钢丝原材料采用满足GB/T4354的优质碳素钢热轧盘条,半成品热处理后再拉拔至1770MPa0.38mm和0.65mm成品钢丝。拉拔过程中的总压缩率不超过95%,最大一次部分压缩率控制在25%~26%。通过重新分配部分压缩率,使得部分压缩率尽量符合图4所示先小后大再依次递减的原则,即:第1道部分压缩率小,保证半成品钢丝表面润滑层不被破坏;第2道充分利用钢丝塑性,使部分压缩率较大;后续为避免加工硬化而使部分压缩率逐渐减小。这种拉拔原则既可保证钢丝获得最佳的综合力学性能,又降低了设备能耗[4-5]。

3.6拉丝模具

中高碳钢丝在拉拔过程中会产生大量热量,此外钢丝与拉丝模内壁存在相互摩擦等,故需要拉丝模有很高的硬度、耐磨性、光洁度、导热率等。目前赛福天公司采用的是性价比相对较高的钨钢模,此种拉丝模具有硬度高、耐磨性好、导热率高、成本低等特点。为了提高拉丝模的使用寿命,将拉丝模的孔型由图5a的曲线型改为图5b的直线型。直线型拉丝模各区域工作锥面是平直的,降低了钢丝拉拔阻力,其次增加了工作区的高度,减少了拉丝模具对钢丝表面涂层的损伤等。

4改进结果

在指定员工、车台、半成品材料及相同的拉拔工艺条件下,通过上述改进内容的逐步实施。

5结论

通过半成品钢丝热处理、半成品钢丝表面磷化状态、拉拔中润滑液浓度、拉拔温度、拉拔工艺、拉丝模具质量的改进,降低了拉丝模具的消耗、不定尺钢丝轴数量,提高了成品钢丝的产量,并减轻了员工的劳动强度。此外,还可以通过选取更适宜的拉丝模具材质(如金刚石等),及时维护和修复拉丝模具,使用中合理固定拉丝模具等措施降低钢丝拉拔的模具消耗。

参考文献

[1]李志深.钢丝生产工艺:上册[M].湖南:湘潭钢铁公司职工大学,1992.

[2]戴峭峰,刘红芳,蔡文祥,等.钢丝磷化工艺技术研究[J].金属制品,2012(2):15-18.

[3]张雅菊,李广宇.钢丝拉拔过程中的发热及其危害[J].金属制品,2000(6):16-19.

[4]马明刚.拉拔工艺及模具对钢丝力学性能的影响[D].贵州:贵州大学,2006.

[5]李志深.钢丝生产工艺:下册[M].湖南:湘潭钢铁公司职工大学,1992.

[6]肖东平.拉丝模的最佳孔型结构及加工方式[J].金属制品,2003(1):44-46.

作者:魏志远 单位:江苏赛福天钢索股份有限公司

金属制品杂志责任编辑:张雨    阅读:人次