劉飛躍

（福建省三鋼明光實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，福建 三明 365000）

近年來，國內(nèi)鋼絞線行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，國家環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻?，F(xiàn)行主流拉絲工藝有酸洗、磷化等工序，其中酸洗工序使用的鹽酸存在安全隱患，使用風(fēng)險(xiǎn)較高。酸洗、磷化工序?qū)Νh(huán)境有一定的污染，其產(chǎn)生的污水和廢棄物處理成本較高。隨著免酸洗盤條、免酸洗涂膜劑研發(fā)、成熟運(yùn)用，取代酸洗除銹、磷化拉絲工藝研究與應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，通過改進(jìn)82B盤條氧化鐵皮剝離率和免酸洗涂膜劑的涂膜潤(rùn)滑效果，使得免酸洗涂膜工序已可取代酸洗、磷化等拉絲前處理工序，其具有成本低、節(jié)能環(huán)保、安全、操作簡(jiǎn)單易學(xué)，維護(hù)成本低、節(jié)約占地面積等優(yōu)點(diǎn)。

1 傳統(tǒng)酸洗磷化工藝改進(jìn)的必要性

鋼絞線用82B盤條生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的氧化鐵皮，這些氧化鐵皮最外層是Fe2O3，中間層是Fe3O4，第3層是Fe3O4和FeO的混合物。拉絲生產(chǎn)過程中需將盤圓基體表面氧化鐵皮通過酸洗去除，得到表面光潔、無銹蝕的鋼絲再經(jīng)過磷化皂化。傳統(tǒng)鋼絞線拉絲工藝：酸洗（去除盤條表面氧化鐵皮）→磷化（加熱磷化液中浸泡）→皂化（加熱皂化液中浸泡）→拉絲（吸附拉絲粉后拉絲機(jī)組拉絲）。其中酸洗除銹方式經(jīng)常使用鹽酸，酸洗工藝環(huán)節(jié)如果掌握不好，酸洗不合格盤條會(huì)對(duì)拉絲工序產(chǎn)生很大影響，鋼絲酸洗時(shí)，由于酸洗液與金屬基體的化學(xué)反應(yīng)生成原子氫，這些新生成氫的一部分結(jié)合成分子，變成氣泡逸出槽外，另一部分以原子狀態(tài)，向金屬內(nèi)部擴(kuò)散使鋼絲中晶格擴(kuò)張，出現(xiàn)改變鋼絲力學(xué)性能的應(yīng)力。就是人們常說的“酸洗氫脆”又稱“氫脆”酸洗液工作一段后需整個(gè)重新?lián)Q液，鹽酸廢液排放對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，需經(jīng)過專門的廢酸處理廠重新加工處理，整個(gè)操作控制繁雜。磷化、皂化主要作用是便于拉絲前吸附拉絲粉，以得到良好的潤(rùn)滑涂膜，保障拉絲質(zhì)量。酸洗、磷化過程中需及時(shí)添加補(bǔ)充磷化液以保障溶液濃度，工作一段后需整體重新?lián)Q液處理磷化渣，磷化渣排放對(duì)環(huán)境有污染。針對(duì)以上傳統(tǒng)酸洗磷化皂化拉絲工藝使用化工材料多，污染較大，工序繁瑣，操作要求高的現(xiàn)狀，通過技術(shù)革新，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單易操作、節(jié)能環(huán)保的新拉絲工藝勢(shì)在必行。

2 涂膜工藝技術(shù)突破

2.1 免酸洗82B盤條開發(fā)

國內(nèi)外研究人員對(duì)于高碳鋼盤條的機(jī)械除磷已做了大量的研究，印度Tata鋼鐵公司的A.Chattopadhyay利用熱模擬方法研究了高溫下氧化鐵皮的形成，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，F(xiàn)e2O3的形成導(dǎo)致盤條機(jī)械除磷效果的降低，而Fe3O4和FeO作為非附著性氧化物，更容易被去除掉。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，較高的吐絲溫度和較快的冷切速率抑制了Fe2O3層的形成。鞍鋼研究了不同軋制和吐絲溫度條件下盤條表面氧化鐵皮機(jī)械除磷性能，隨著盤條軋制和吐絲溫度的提高，盤條氧化鐵皮中的FeO含量不斷提高，氧化鐵皮中的Fe2O3和Fe3O4含量不斷降低。隨著軋制和吐絲溫度升高，盤條氧化鐵皮厚度增加，但增加的速度在高溫區(qū)降低。盤條氧化鐵皮質(zhì)量百分比隨軋制和吐絲溫度的變化規(guī)律與厚度的變化規(guī)律一致。盤條的機(jī)械除磷性能隨著軋制和吐絲溫度的增加而提高[1]。福建省三鋼明光實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱三鋼）通過與高校合作開發(fā)了出了免酸洗82B盤條，其氧化鐵皮從小條狀脫落變成了長(zhǎng)條脫落，且條狀氧化鐵皮的尺寸明顯增加，粉末氧化鐵皮量明顯減少。普通82B盤條與免酸洗82B盤條氧化鐵皮剝離效果圖見圖1。

圖1 82B盤條不同生產(chǎn)工藝下氧化鐵皮脫落形態(tài)

由于免酸洗82B盤條的開發(fā)，因此可采用彎曲剝殼除銹方式代替原先的酸洗除銹工序，取消鹽酸的使用，彎曲剝殼除銹后的鋼絲表面無殘留的酸或鹽，從根本上避免氫脆等問題的產(chǎn)生，且基本達(dá)到了原酸洗除銹工序的去氧化鐵皮的效果。

2.2 涂膜劑的開發(fā)

涂膜劑作為一種無渣、無排放、拉拔速度快、防銹力強(qiáng)的金屬表面處理劑，可用于在線涂膜、直接模盒成膜、酸洗+浸泡成膜。三鋼所采用的涂膜工藝是在線涂膜，涂膜工序主要是為了取代磷化和皂化，通過試驗(yàn)對(duì)不同濃度、涂膜溫度、涂膜時(shí)間等工藝參數(shù)的變化對(duì)涂膜重量的影響，發(fā)現(xiàn)在涂膜濃度17%~19%，溫度70~75℃，涂膜時(shí)間大于60 s。能夠保證單位涂膜的涂膜質(zhì)量大于9 g/m2，且能夠達(dá)到理想的拉拔效果。不同涂膜液濃度，涂膜溫度及涂膜時(shí)間對(duì)涂膜質(zhì)量的影響見表1－表3。

表1 涂膜液濃度16%、涂膜時(shí)間60 s時(shí)不同涂膜溫度下的涂膜質(zhì)量

表2 涂膜液濃度16%時(shí)、涂膜溫度75℃時(shí)不同涂膜時(shí)間下的涂膜質(zhì)量

表3 涂膜時(shí)間60 s，涂膜溫度75℃時(shí)不同涂膜液濃度下的涂膜質(zhì)量

3 采用涂膜工藝生產(chǎn)的鋼絲產(chǎn)品的性能

3.1 鋼絲生產(chǎn)工藝及性能

三鋼生產(chǎn)的鋼絲直徑為Φ5.05 mm，拉拔道次為9道次，原料盤條為82B-Φ12.5 mm,原料盤條抗拉強(qiáng)度為1 150~1 200 MPa，拉絲速度4.2~5.0 m/s，鋼絲模盒出線線溫控制在130~180℃，鋼絲產(chǎn)品性能見表4。

表4 鋼絲產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及性能

3.2 鋼絞線產(chǎn)品性能

采用免酸洗涂膜工藝生產(chǎn)的鋼絲，其在捻制過程中的張力及加熱溫度與酸洗磷化工藝生產(chǎn)的鋼絲捻制工藝參數(shù)一致，生產(chǎn)的鋼絞線成品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能夠滿足GB/T 5224—2014對(duì)應(yīng)規(guī)格產(chǎn)品的要求，鋼絞線具體的力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 鋼絞線產(chǎn)品性能

4 結(jié)語

免酸洗涂膜工藝可以替代酸洗磷化工藝，其中免酸洗82B盤條以及涂膜劑的開發(fā)是關(guān)鍵，其直接影響拉絲拉拔速度、模具消耗、鋼絲表面質(zhì)量。采用免酸洗涂膜工藝后，三鋼生產(chǎn)線大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了車間的工作環(huán)境，消除了廢酸和磷化渣的污染、排放，降低了生產(chǎn)成本和能耗，其生產(chǎn)的鋼絞線產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到了酸洗磷化工藝處理的水平，為實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。