摘? 要：為滿足鋼絲制品應(yīng)用領(lǐng)域日益增長的市場需求，提升鋼絲質(zhì)量非常關(guān)鍵。該文總結(jié)了影響鋼絲質(zhì)量的10個主要因素：線材、表面處理、熱處理、拉絲模與模盒、摩擦與潤滑、冷卻、拉拔速度、壓縮率、對焊接頭、拉絲工。其中拉絲工作為一個主要影響因素是首次提出，應(yīng)該引起鋼絲生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。

關(guān)鍵詞：金屬制品? 鋼絲? 拉絲? 產(chǎn)品質(zhì)量 影響因素

中圖分類號：TG356? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）04（b）-0065-03

鋼絲是以熱軋線材為原料，經(jīng)過表面準(zhǔn)備、熱處理、拉拔、鍍（涂、包覆）層四大主要工序加工而成[1]。

我國鋼絲制品低端產(chǎn)品居多，高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品的比率仍處于較低水平，現(xiàn)有的產(chǎn)品難以滿足應(yīng)用領(lǐng)域日益增長的市場需求?，F(xiàn)在不再是鋼絲產(chǎn)品產(chǎn)量的擴張，而是鋼絲產(chǎn)品質(zhì)量的提升，誰在質(zhì)量上有所作為，誰就會持續(xù)發(fā)展。影響我國鋼絲生產(chǎn)質(zhì)量的因素很多，通過研究認(rèn)為有10個主要因素。

1? 線材

線材是鋼絲生產(chǎn)的主要原料，線材質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著鋼絲成品的質(zhì)量。鋼絲生產(chǎn)企業(yè)要與線材生產(chǎn)企業(yè)密切合作，從鋼種的研發(fā)和線材的品質(zhì)入手，滿足鋼絲制品企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)要求。

高質(zhì)量的線材要輔以嚴(yán)格的管理，嚴(yán)把原料進(jìn)廠關(guān)，從驗收到投料，都要有一整套嚴(yán)密的規(guī)章制度，才能在穩(wěn)定的工藝條件下，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

線材大體分為4類：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼線材、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼線材、焊條鋼線材、合金鋼線材。鋼絲生產(chǎn)對線材有很多具體的要求，一般來說主要是尺寸精度、內(nèi)在質(zhì)量（內(nèi)在質(zhì)量主要指不得有縮孔、氣泡、收縮疏松，非金屬夾雜、脫碳等缺陷）、表面質(zhì)量（線材表面應(yīng)光滑，不得有目視可見的折疊、裂縫、耳子、分層、結(jié)疤及夾雜等缺陷）、力學(xué)性能（抗拉強度、屈服強度、斷面收縮率、斷后伸長率等要求）、大盤重、包裝、標(biāo)志、運輸和儲存等[2]。

2? 表面處理

表面準(zhǔn)備的任務(wù)和主要目的是去除氧化皮和涂覆潤滑載體。

2.1 去除氧化皮

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?xí)枞？?，致使拉拔斷裂。去除氧化皮的要求是完全徹底去除?/p>

碳素鋼線材表面氧化皮的去除方法有：機械法、化學(xué)法、電解酸洗法。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[3]。

2.2 涂覆潤滑載體

為保證潤滑劑能牢固地粘附在絲材表面，能順利地進(jìn)入拉拔變形區(qū)，達(dá)到預(yù)期的潤滑效果，拉拔前要對絲材進(jìn)行涂覆潤滑載體。一定粗糙度的潤滑載體（涂層）將潤滑劑載入模孔內(nèi)，和潤滑劑一起組成足夠厚的潤滑膜，這就是潤滑涂層[3]。

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。目前采用最多、最有代表性的涂覆潤滑載體是磷化。磷化主要工藝參數(shù)有：總酸度、游離酸度、ZnO含量、HNO3含量、H3PO4含量、溫度、時間。在磷化中，酸比是磷化的關(guān)鍵。酸比是指總酸度的點數(shù)和游離酸度的點數(shù)之比，記為：酸比=總酸度/游離酸度。

3? 熱處理

鋼絲進(jìn)行熱處理主要是為了消除其組織的不均勻性、消除冷加工造成的加工硬化、保證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(diào)質(zhì)處理等。鋼絲熱處理工藝參數(shù)主要有：鋼絲的加熱溫度、鋼絲的加熱時間、淬火介質(zhì)的溫度、淬火時間。

鋼絲熱處理設(shè)備除部分退火爐以外，大多采用連續(xù)式熱處理爐進(jìn)行加熱。鉛鍋是鋼絲索氏體化處理的重要設(shè)備，鉛鍋結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)性能良好，對提高鋼絲索氏體化處理的質(zhì)量極為重要，一般采用煤氣、天然氣、煤或用電管式加熱器加熱。

4? 拉絲模與模盒

4.1 模具材質(zhì)

鋼絲生產(chǎn)中應(yīng)用的拉絲模具按材質(zhì)分為：硬質(zhì)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(zhì)臺金模。硬的模具材料可降低拉撥力。用金剛石模比硬質(zhì)合金模拉拔力減少20%～50%。

4.2 ?？鬃冃螀^(qū)的幾何形狀

直線型拉絲模具由入口區(qū)、工作區(qū)、定徑帶和出口區(qū)組成，其特征是模孔孔型的每部分均呈直線形，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(yīng)了高速拉絲的要求。

我國現(xiàn)行硬質(zhì)臺金模全部是直線形拉絲模，硬質(zhì)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[4]。

4.3 ?？坠ぷ鲄^(qū)角度

鋼絲壓縮率較大時宜采用較大工作區(qū)角度，粗規(guī)格鋼絲道次減面率大，?？坠ぷ鲄^(qū)角度多選用14°～16°;中等規(guī)格鋼絲道次壓縮率適中，?？坠ぷ鲄^(qū)角度多選用12°～14°;較細(xì)規(guī)格（小于1.5mm）鋼絲道次壓縮率小，?？坠ぷ鲄^(qū)角度多選用10°～13°。

4.4 模盒

拉絲模盒內(nèi)裝有潤滑劑和拉絲模具。一是模盒應(yīng)保持清潔，要經(jīng)常清除氧化皮和臟物，如發(fā)現(xiàn)拉絲粉受潮或焦化結(jié)塊應(yīng)及時更換。二是拉拔前一定要調(diào)整模盒的角度，保證“三點一線”?！叭c一線”是指鋼絲通過模盒入口處，拉絲模孔與拉絲卷筒圓周切點要成一條直線。模盒校準(zhǔn)后要緊固，防止擺動。這樣鋼絲線盤卸線后，就避免出現(xiàn)上翹、散亂、扭勁、螺旋線、“∞”字線等。

5? 摩擦與潤滑

5.1 摩擦

在拉拔過程中絲材與模具直接接觸，不可避免地產(chǎn)生摩擦力，降低摩擦力是提高拉拔效率的最有效途徑。

摩擦力大小取決于3要素：正壓力、摩擦系數(shù)和接觸面積。改變摩擦狀態(tài)才是降低摩擦力的關(guān)鍵舉措。按摩擦理論，滑動摩擦有4種狀態(tài)：干摩擦（干摩擦狀態(tài)的摩擦系數(shù)高達(dá)0.7～1.0）;邊界潤滑摩擦（摩擦系數(shù)約為0.10～0.30）;混合潤滑摩擦（摩擦系數(shù)約為0.005～0.10）;流體動力潤滑摩擦（摩擦系數(shù)可達(dá)0.001～0.005）。拉拔過程中影響摩擦系數(shù)的因素有：金屬的性質(zhì)、變形過程的條件、工具與金屬相接觸表面的狀態(tài)、接觸表面的正壓力、所采用的潤滑劑。

5.2 潤滑方式

潤滑對鋼絲產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，在拉絲生產(chǎn)中做好潤滑非常關(guān)鍵。

拉絲潤滑方式可分為干式潤滑和濕式潤滑兩種，濕式潤滑又分為油性潤滑和水性潤滑兩種。按冷卻效果排列，水性潤滑優(yōu)于油性潤滑，濕式潤滑優(yōu)于干式潤滑。

（1）干粉潤滑。

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。

（2）油性潤滑。

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，以及消泡劑組成。

（3）水性潤滑。

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。

6? 冷卻

在鋼絲拉拔生產(chǎn)過程中，鋼絲的變形和與模具的摩擦?xí)a(chǎn)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(zhì)量下降或拉斷。冷卻是保證鋼絲生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。

6.1 模具冷卻

拉拔發(fā)熱主要發(fā)生在模具變形區(qū)，要實現(xiàn)高速、連續(xù)拉拔首先要解決模具冷卻問題。模具冷卻的目的是防止?jié)櫥瑒┮驕囟忍叻纸?、焦化失?防止模具磨損超標(biāo)和損壞。

模具冷卻方式有間接水冷、自流水冷、強制水冷、直接水冷等。間接水冷是將模具裝在冷卻水套中，通過水套內(nèi)的水循環(huán)實現(xiàn)模具冷卻，單次拉絲機和生產(chǎn)低碳、低合金鋼絲的拉絲機多采用這種冷卻方式。自流水冷和強制水冷是對模具外套進(jìn)行直接水冷，自流水冷指將水注入外套四周空間，任其自流回儲水槽中的敞開式水冷。強制水冷指將水泵入外套四周空間，讓水在壓力驅(qū)動下流回儲水槽中的封閉式水冷。

6.2 卷筒冷卻

現(xiàn)在直線式連續(xù)拉絲機幾乎全部采用薄壁卷筒縫隙強制水冷的方式。薄壁卷筒縫隙水冷通常是多臺拉絲機配備一個水循環(huán)系統(tǒng)集中供水，冷卻水預(yù)先進(jìn)行軟化處理，循環(huán)過程進(jìn)行多道次過濾，及時去除油污和雜物，循環(huán)壓力控制在0.4～0.6MPa，大部分配置冷卻水塔或制冷裝置。使用中要定期清除卷筒和模具冷卻系統(tǒng)水垢，疏通上回管水道，適當(dāng)加大絲材在卷筒上的纏繞圈數(shù)。

7? 拉拔速度

拉拔速度是指絲材運動速度。在拉絲設(shè)備平穩(wěn)，潤滑狀態(tài)良好的條件下，適當(dāng)提高拉拔速度，斷線幾率降低，拉拔安全系數(shù)提高。對水箱式拉絲機，因存在累積滑動問題，高速拉拔斷線的可能性比低速要大。

提高拉拔速度給絲材力學(xué)性能帶來什么樣的變化，主要取決于絲材自身特性，如化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。

8? 壓縮率

半成品絲材的拉拔總壓縮率要根據(jù)組織結(jié)構(gòu)、變形能力、用途確定，成品絲材的拉拔總壓縮率主要根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的各項技術(shù)指標(biāo)確定，無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時根據(jù)用途確定?？倝嚎s率的選擇原則：既使鋼絲強度達(dá)到要求，又得到較高的韌性前提下，使中間熱處理次數(shù)最少，工藝循環(huán)周期最短。

道次壓縮率的分配需考慮絲材的變形抗力、冷加工強化系數(shù)、拉拔潤滑和冷卻方式、力學(xué)性能和工藝性能要求等。道次壓縮率的分配原則：從有利于鋼絲拉拔中潤滑及成品鋼絲表面質(zhì)量出發(fā)，目前普遍采用第一道及最后一道的拉拔選取較小部分壓縮率，第二道取最大部分壓縮率，隨后平穩(wěn)或逐道減小的分配原則。

9? 對焊接頭

為了實現(xiàn)連續(xù)和高速生產(chǎn)，鋼絲拉拔過程中，必須通過焊接將線材的端部連接起來，或由于斷絲及工藝要求，需要對鋼絲進(jìn)行對焊接頭。

電阻對焊原理：是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并施以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。

高碳鋼鋼絲對焊操作步驟：鋼絲夾持→鋼絲加熱→沖壓→空氣冷卻→回火→焊縫磨光→彎曲法焊接質(zhì)量檢查。

10? 拉絲工

拉絲工是使用鋼絲生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行拉絲生產(chǎn)的操作人員。拉絲工要團(tuán)結(jié)合作，認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格遵守工藝文件，規(guī)范操作，要做到“三勤”：眼勤（勤量線、避免鋼絲在拉拔中直徑出現(xiàn)偏差）、手勤（勤攪拌潤滑料，以確保鋼絲在拉拔中得到充分潤滑）、腿勤（勤走、勤看、勤觀察設(shè)備運行情況，避免發(fā)生故障），重視安全、環(huán)保，堅持文明生產(chǎn)，保持生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境整潔，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

鋼絲生產(chǎn)企業(yè)要高度重視拉絲工的職業(yè)道德和操作技能的培養(yǎng)，充分發(fā)揮拉絲工的主觀能動性，那么鋼絲質(zhì)量就會得到可靠保證。

11? 結(jié)語

影響鋼絲生產(chǎn)質(zhì)量的主要因素有10個：線材、表面處理、熱處理、拉絲模與模盒、摩擦與潤滑、冷卻、拉拔速度、壓縮率、對焊接頭、拉絲工。當(dāng)然不同生產(chǎn)企業(yè)的鋼絲生產(chǎn)設(shè)備有差別，拉絲工操作水平有高低，生產(chǎn)工藝更是千差萬別，技術(shù)管理人員要依據(jù)企業(yè)實際，靈活調(diào)整，嚴(yán)格管控，鋼絲產(chǎn)品質(zhì)量一定會提高到一個新的水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 張學(xué)輝，王鴻利.鋼絲生產(chǎn)概述[J].科技資訊，2018，16（12）：117-119.

[2] GB/T 4354-2008，優(yōu)質(zhì)碳素鋼熱軋盤條[S].

[3] 董琦，張學(xué)輝.鋼絲生產(chǎn)工藝及設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2016.

[4] GB/T 6110-2008，硬質(zhì)臺金拉制模具型式和尺寸[S].

①作者簡介：張學(xué)輝（1972—），男，漢族，河北遷安人，碩士研究生，講師，工商管理經(jīng)濟師，從事金屬制品加工技術(shù)的教學(xué)和科研工作。