鋼絲生產概述

張學輝 王鴻利

摘 要：介紹了鋼絲生產中的表面準備、熱處理、拉拔、鍍（涂、包覆）層等主要生產工序。鋼絲生產用到的拉絲機和輔助設備。鋼絲生產行業(yè)發(fā)展方向是實施知識產權戰(zhàn)略、實施標準戰(zhàn)略、實施品牌戰(zhàn)略、綠色生產、加強產學研合作。

關鍵詞：金屬制品 鋼絲 拉絲 發(fā)展方向

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0117-03

我國鋼鐵行業(yè)取得了舉世矚目的成就，但是目前鋼鐵企業(yè)面對產能嚴重過剩、資源與環(huán)保的雙重壓力等困境，整個行業(yè)都在創(chuàng)新轉型求發(fā)展，鋼材深加工成為關注的焦點。世界發(fā)達國家鋼材的綜合深加工比已達50%以上，我國鋼材的深加工比例在25%左右。線材制品（鋼絲及其制品）屬于鋼材深加工方法之一，有越來越多的應用領域，具有廣闊的發(fā)展前景。

1 鋼絲生產主要工序

鋼絲生產是以熱軋線材為原料，經過表面準備、熱處理、拉拔、鍍（涂、包覆）層等四大主要工序加工而成。按成品鋼絲的不同需要，可能還需進行扒皮、磨光等輔助工序。

1.1 表面準備

表面準備的任務和主要目的是去除氧化皮和涂覆潤滑載體。

線材表面氧化皮的存在會造成鋼絲表面缺陷和模具過早損壞，甚至會阻塞?？祝率估螖嗔?。碳素鋼線材表面氧化皮的去除方法有：機械法、化學法、電解酸洗法。機械法包括：反復彎曲法、噴丸處理法、組合式處理法等?；瘜W法包括：鹽酸酸洗法、硫酸酸洗法、超聲波酸洗法。電解酸洗法分：陰極法、陽極法、陽極陰極交替法。合金鋼線材表面氧化皮的去除方法有：混合酸洗法、熔融鹽處理法、苛性鈉高錳酸鉀溶液浸洗法等。[1]

為保證潤滑劑能牢固地粘附在絲材表面，能順利的進入拉拔變形區(qū)，達到預期的潤滑效果，拉拔前要對絲材進行涂覆潤滑載體。一定粗糙度的潤滑載體（涂層）將潤滑劑載入?？變?，和潤滑劑一起組成足夠厚的潤滑膜，這就是潤滑涂層。鋼絲的涂層種類較多，常用涂層有：磷化、涂硼砂、鍍銅、皂化、涂石灰等。

1.2 熱處理

鋼絲生產中的熱處理按先后分為三種：預先熱處理、中間熱處理、最終熱處理。預先熱處理是指線材在拉拔前進行的熱處理，其目的是提高熱軋線材的索氏體含量、提高線材的塑性和消除組織的不均勻性。中間熱處理是拉拔工序之間的熱處理，目的是為了消除鋼絲在拉拔過程中所產生的冷加工硬化現(xiàn)象，恢復鋼絲的塑性，以便繼續(xù)拉拔。最終熱處理是在成品鋼絲拉撥前或拉拔后進行的熱處理，目的是為了確保成品鋼絲的最終機械性能或物理性能。熱處理方法有：等溫淬火處理、退火處理、正火處理、回火處理、調質處理等。

1.3 拉拔

經表面準備后的線材，通過軋尖機將端部軋細，穿過拉絲模，在拉絲機拉拔力和拉絲模模壁壓力的作用下在?？字羞M行塑性變形，獲得與?？讛嗝嫘螤钕嗤匿摻z。鋼絲拉拔過程的三大要素是拉絲模、冷卻和潤滑，它們直接影響拉拔過程和鋼絲質量。

1.3.1 拉絲模

拉絲模是實現(xiàn)鋼絲順利拉撥的主要工具。拉絲模具直接影響到鋼絲產品的尺寸精度、表面質量、力學性能，而且還關系到能源消耗、生產效率。鋼絲生產中應用的拉絲模具按材質分：硬質臺金模、金剛石拉絲模、人造聚晶金剛石拉絲模、涂層拉絲模、陶瓷拉絲模。我國拉拔鋼絲現(xiàn)在使用的模具主要是硬質臺金模。硬質臺金主要由碳化鎢和金屬鈷組成。碳化鎢是合金的骨架，起耐磨作用；金屬鈷是粘接劑，能改善合金的韌性。硬質合金拉絲模全部是直線形拉絲模，由入口區(qū)、工作區(qū)、定徑帶和出口區(qū)組成，其特征是?？卓仔偷拿坎糠志手本€形，并且每兩條相鄰直線交接部分呈折線狀。直線形拉絲模適應了高速拉絲的要求。硬質合金拉絲模由模芯和模套兩部分組成，模芯分為A型、B型、C型、D型、E型和F型，模套分為Z型和K型[2]。

1.3.2 冷卻

在拉拔過程中，變形和摩擦會產生大量熱使鋼絲溫度急劇上升。拉拔發(fā)熱引起的危害有潤滑劑的潤滑失效，模具壽命縮短，鋼絲表面質量下降或拉斷。拉拔產生的熱量只有不足20%傳遞給模具，80%以上被鋼絲帶走，這些熱量需要通過模具和拉絲卷筒散發(fā)。模具冷卻有間接水冷、自流水冷、強制水冷和直接水冷等方式。線材拉拔過程中的風冷降溫僅起輔助作用，降溫主要依靠拉絲卷筒的熱傳導。線材與拉絲卷筒的接觸面積和卷筒表面溫度是決定絲材冷卻速度的重要控制參數(shù)。要增加接觸面積需加大拉絲卷的直徑、絲材拉拔后應盡可能在拉絲卷筒多纏繞幾圈。對拉絲卷筒實施強制冷卻才是降低絲材溫度的最有效方法[3]。

1.3.3 潤滑

拉絲潤滑方式可分為干式潤滑和濕式潤滑兩種。

干式潤滑通常選用干粉狀皂類潤滑劑。干粉狀潤滑劑的主要成分是脂肪酸與堿金屬或堿土金屬的化合物，即金屬皂。在潤滑劑中添加適量的粘附添加劑（硼砂、元明粉、磷酸鹽等）也能有效增加潤滑膜的厚度，干粉狀潤滑劑中有時還含有一定量層狀無機物，如滑石、膠體石墨、云母、二硫化鉬，以及防銹劑和著色劑等。

濕式潤滑分為油性潤滑和水性潤滑兩種。油性潤滑劑通常由礦物油、動植物油、合成油、油性改善劑、極壓添加劑、粘度改善劑、抗氧化劑、防銹劑、消泡劑組成。水性潤滑劑可分為乳化液和皂溶液兩類。乳化液是水中加油組成的一種水包油型的乳濁液，通常由礦物油、油性添加劑、乳化劑、防腐劑、抗氧化劑等組成。皂溶液是由水溶性堿金屬皂（鉀皂、鈉皂），加入防腐劑、消泡劑組成。

1.4 鍍層、涂層、包覆層

金屬覆蓋在鋼絲上稱為“鍍”。常用的鍍層有熱浸鍍、電鍍和化學鍍等三種方法。鋼絲生產中常用的鍍層金屬有鋅、鋁和銅等。鍍鋅鋁的主要目的是防腐，如用于橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲、鋅鋁合金鍍層鋼絲等。鍍銅主要目的是提高鋼絲與橡膠粘結力，多用于鋼簾線、胎圈鋼絲、膠管鋼絲的生產。

非金屬覆蓋在鋼絲上稱為“涂”。涂塑鋼絲的涂層包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺等等，一般用擠塑法、流動浸漬法、靜電噴涂法進行生產涂層。涂塑鋼絲由于涂覆了塑料層而具有耐酸、堿、鹽等介質的腐蝕能力，同時兼有裝飾性、電氣絕緣性等綜合性能。在許多方面，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的涂漆和金屬鍍層產品。

包覆層，主要是包覆鋁。包覆鋁生產鋁包鋼絲，鋁包鋼絲國際上簡稱AS或AC或AE線，中國代號LB。它是利用旋轉式連續(xù)溫擠壓工作原理進行生產：利用旋轉運動的擠壓輪槽模壁對鋁條形成的摩擦力作為主動力，用所形成的有效擠壓力在擠壓腔內使鋁桿變形，并包覆到鋼絲上面，鋼絲在后牽引力作用下從模腔出口模具通過，從而實現(xiàn)了擠壓鋁包鋼絲的連續(xù)化。鋁包鋼絲用于廣播郵電通訊系統(tǒng)、光纜架設加強線、電氣化鐵路滑道線、鐵路公路交通、民用建筑、體育場館、防山體滑坡的防護網、海洋攔網系留繩索等。

2 鋼絲生產設備

鋼絲生產設備種類多種多樣，可分為主要生產設備和輔助生產設備兩大類。主要生產設備就是指拉絲機，分干式拉絲機和水箱拉絲機。應用最多是的干式拉絲機是直進式拉絲機。輔助生產設備包括放線架、收線設備、軋尖機、對焊機和包裝機等。

2.1 拉絲機

直進式拉絲機，生產時鋼絲在卷筒之間沒有經過任何導輪，走的是直線。直進式拉絲機實現(xiàn)無滑動連續(xù)拉絲的條件是單位時間內通過各模孔的金屬體積相等。直進式拉絲機適用于拉拔高強度、大規(guī)格鋼絲和異形鋼絲等。

水箱拉絲機，是靠鋼絲與卷筒表面之間的打滑來滿足連續(xù)拉拔條件的。其拉拔過程是在水箱中進行的，使用濕式潤滑劑進行潤滑，可以有效地散去鋼絲拉拔及鋼絲在卷筒上滑動所產生的熱量。實現(xiàn)滑動拉拔的基本條件是卷筒的圓周線速度大于鋼絲的走線速度。水箱拉絲機主要用于細絲生產。

2.2 輔助設備

放線架：主要是用來放線，分為：一字旋轉式放線架、水平式放線架、工字輪放線裝置。

收線設備：有起線架、連續(xù)卸線機、工字輪收線機等三種。

軋尖機：供金屬線材軋尖、穿模拔頭之用。按工作原理可分為：回轉式軋尖機、往復式軋尖機。

對焊機：是鋼絲生產的重要輔助設備。對焊機按加熱焊件的方法分為電阻對焊和閃光對焊。閃光對焊可分為連續(xù)閃光對焊和預熱閃光對焊。電阻對焊機的工作原理是：將被焊工件壓緊于兩電極之間，利用電流流經工件接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱效應將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結合的一種方法。

包裝機：主要用于成品鋼絲出廠前的包裝，多采用自動包裝機。包裝機分為：立式、臥式。

3 鋼絲生產行業(yè)發(fā)展方向

我國要實現(xiàn)金屬制品行業(yè)由大國向強國的轉變，就要正視我國金屬制品業(yè)與世界先進水平的差距，順應社會經濟科技發(fā)展潮流，企業(yè)練好自身內功，提高在世界市場上的競爭能力。

3.1 實施知識產權戰(zhàn)略

2018年4月10日，中國國家主席習近平在博鰲亞洲論壇2018年年會開幕式上指出，“中國開放的大門不會關閉，只會越開越大”，并宣布，將在大幅度放寬市場準入、創(chuàng)造更有吸引力的投資環(huán)境、加強知識產權保護、主動擴大進口等四個方面采取一系列重大舉措。企業(yè)要把知識產權工作列入企業(yè)發(fā)展首要戰(zhàn)略，積極申請專利，保護企業(yè)利益，占據(jù)市場有利位置。國內一些金屬制品企業(yè)確實做得很好，取得了很大成績。貴州鋼繩股份有限公司申請了264項國家專利。江蘇法爾勝泓昇集團有限公司申請了123項國家專利。中鋼集團鄭州金屬制品研究院有限公司申請了53項國家專利。天津冶金集團中興盛達鋼業(yè)有限公司申請了44項國家專利。

3.2 實施標準戰(zhàn)略

企業(yè)要實施標準戰(zhàn)略。在關于鋼絲的相關標準在修訂中，競爭力強的企業(yè)要積極參與，力爭成為標準的制定者。2017年貴州鋼繩股份有限公司主導修訂了ISO2408：2017《鋼絲繩-要求》國際標準，成為中國鋼絲繩行業(yè)的一個標志性事件，中國鋼絲繩從標準的執(zhí)行者變成了標準的制定者。

3.3 實施品牌戰(zhàn)略

優(yōu)良的品牌質量是贏得顧客忠誠的取之不盡的源泉，而品牌質量是由顧客消費品牌產品所獲得的感受或體驗來表示。提高品牌質量也就是把提高產品質量和提高顧客感知質量有機結合起來的過程。我國的金屬制品企業(yè)要在大力氣提高產品質量的同時還要搞好品牌策劃、品牌宣傳，實施品牌戰(zhàn)略，讓我國的優(yōu)質產品名牌產品更多走出國門，走向世界。[4]

3.4 綠色生產

綠色發(fā)展方式和綠色生產方式是我國生態(tài)文明建設和鋼鐵業(yè)轉型升級的必由之路。生命周期評價（LCA）已成為目前國際公認的綠色產品對話語言，也是目前國際公認最好的綠色產品評價方法。生態(tài)設計是未來的方向，是決定鋼鐵企業(yè)綠色發(fā)展水平的決定性評價體系，也是鋼企智能制造、智慧工廠的必經之路。LCA評價體系很可能成為未來世界鋼鐵貿易的門檻。專家認為，未來的綠色鋼鐵貿易壁壘一定會產生，早日布局LCA有利于應對即將到來的新型貿易壁壘。5年到10年后，綠色鋼貿在國際鋼貿中將扮演重要角色，但目前我國鋼企大部分還徘徊在綠色鋼貿的門檻之外，因而推動鋼鐵業(yè)綠色發(fā)展，不僅關乎生態(tài)文明建設，更是我國鋼鐵行業(yè)增強國際競爭力。[5]

3.5 加強產學研合作

國務院總理李克強指出：加強產學研合作是打通創(chuàng)新鏈條、促進創(chuàng)新發(fā)展的重要支撐。我國金屬制品行業(yè)一些較大的企業(yè)進行了不同形式的產學研結合，并產生了較好的效果。重點要研究多種工序組合的連續(xù)化生產技術，高效節(jié)能的環(huán)保熱處理技術，高速拉拔技術，自動控制技術，鋼絲輥軋拉拔技術，產品在線檢測新技術以及其他的專項生產技術。

參考文獻

[1] 董琦，張學輝.鋼絲生產工藝及設備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2016.

[2] GB/T6110-2008，硬質臺金拉制模具型式和尺寸[S].模具工業(yè)，2011.

[3] 徐效謙，陰紹芬.特殊鋼鋼絲[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[4] 竇光聚.從德中貿易看我國金屬制品做強之路[N].中國冶金報，2014-12-25.

[5] 中國金屬制品網.生態(tài)設計引領鋼鐵業(yè)綠色發(fā)展[EB/OL].http：//www.cswpn.com/news/show-31106.aspx，2018-03-06.