预应力钢丝的高速连续拉拔

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1、预应力钢丝连续高速拉拔时的温升与降温毛爱菊（天津第一预应力钢丝有限公司天津300182）摘要：连续式拉丝机实现高速拉拔，对生产高强度、粗规格预应力钢丝来讲首先要解决钢丝的发热问题。本文主要论述了预应力钢丝用高碳钢盘条拉拔时的温升对钢丝力学性能的影响及控制温升应采取的措施。关键词：高速连续拉拔温升降温1．前言连续式拉丝机的出现，实现了钢丝生产的连续化、高速化。与传统单次拉丝机相比，连续拉拔提高了钢丝生产效率10~20倍。像预应力钢丝这样高强度、粗线径的连续高速拉拔在我国是近十几年来的事。国内最早引进连续拉丝机生产预应力钢丝的是天津第一预

2、应力钢丝有限公司，84年从瑞典引进CBL5/900活套式拉丝机，最大进线直径是∮12mm，最高拉拔速度是10m/s，但是由于当时的原料盘重小，电接、剪头等操作停车率高，所以生产效率并不高。随着我国预应力钢材生产技术的不断提高，国产高速线材生产的快速发展，近十年，国产及进口连续式拉丝机数量逐年增加。具不完全统计，全国现预应力制品企业中拥有进口及国产拉丝机近50台，在生产中发挥着重要作用，连续式拉丝机的产量占全部预应力钢材主导产品（低松弛钢丝、钢绞线）产量的90%左右。因此，连续拉拔的质量对预应力钢丝的产品性能至关重要。众所周知，影响钢丝

3、拉拔质量的因素很多，如材质的影响，模具、润滑剂的影响，压缩率、拉拔速度的影响。但是，正像一位著名专家所讲“一切拉拔条件对冷拉后钢丝性能的影响，都可以归结为‘热量’对钢丝的影响。”而高碳钢连续拉拔时钢丝的发热问题更为突出，严重制约着拉丝机的生产能力，也严重影响着产品的性能。目前国际上致力于研究高速拉丝机的专业人士，首先在研究钢丝的冷却。因此，本文就预应力钢丝连续高速拉拔时的升温对产品质量的影响及应该采取的降温措施等几个问题做一粗浅的论述。2．拉拔温度对钢丝成品综合机械性能的影响钢丝拉拔时，变形功和附加变形功的90%以上转化为热量，钢丝与

4、模孔间的摩擦功也全部转化为热量，因此，伴随着钢丝产生塑性变形，钢丝自身的温度在快速升高。拉拔时钢丝温升可用Wilsond温升理论简化公式计算：　　　　бｚｔｂ＝———　２.３３８－１７.８(℃)　　　　　　　Ｃｐρ　≌２．６０６бｚ–1７．８(℃)其中:　бｚ——拉拔应力　Ｃｐ——线材比热　ρ——　线材密度从式中可以看出，拉拔应力是钢丝温升的绝对因素。具有关资料介绍，在一般拉拔条件下，低碳钢拉拔一道次平均温升60~80℃高碳钢则达到100~160℃。这与实际情况基本相符，表1是本企业连续拉丝机生产的实测资料，为了仅说明拉拔后的升温，不

5、计拉丝机冷却条件的影响，仅列举连续拉丝机第一道次拉拔出模后的温度。（是在拉丝机已经长时间工作，模具处于发热状态下测试的，模具温度无法测试）表1钢号72B72B77B82B拉拔过程(mm)∮10–∮9∮13-∮12∮13-∮12∮13-∮12压缩率19.00%14．79%14．79%14．79%道次拉拔速度m/s1．541．171．171．56出模线温℃937689．798．6在连续拉丝机上，如果没有冷却措施，经多道次拉拔后，钢丝温度积累可达500~600℃。温度的急剧升高一方面会导致润滑不良，残余应力加大，引起钢丝表面产生裂纹；另一方

6、面钢丝持续于150~240℃　温度范围极易引起应变时效，即钢中溶质碳原子和一部分片状渗碳体分解析出的碳原子跑到位错中心，使位错更加稳定，使钢丝强度增高，塑性、韧性下降，钢丝变脆，伸长率、弯曲值显著减少。有些教材介绍应变时效脆化开始的温度与时间关系如下：温度（℃）时效脆化时间（秒）1007×1031403.3×10218020~301.52600.2即:拉拔过程中线温达到140℃时,只需5.5分钟就出现脆化,达到180℃时,脆化仅需20秒。另外，在170℃以上的温度会破坏润滑剂的性能，使钢丝表面温升更为严重，而钢丝表面易拉伤，模耗增加。

7、为了研究和证实时效脆化现象对钢丝性能的实际影响程度，我们进行了一组对比试验。试验时采用同一炉原料、同样的拉拔工艺、生产同样的产品、同样的拉拔速度；选用不同的拉丝设备、具有不同的冷却条件，各安排了一个班次的生产。表2列出了两组不同拉拔温度对钢丝性能影响的对比试验数据。表2组数试验条件І组П组原料钢号、规格82B∮13mm82B∮13mm炉号189210189210拉拔工艺∮13—∮7.5六道次∮13—∮7.5六道次拉丝设备及冷却条件进口拉丝机,卷筒窄缝冷却、裙边风冷,模具高压封闭水冷。国产拉丝机,卷筒喷水冷却,模具开式冷却。成品罐速度4

8、m/s4m/s过程线平均出模温度104．8℃156．2℃过程线最高温度133℃205℃冷拉成品(轴)平均线温85．8℃138．3℃冷拉成品性能强度（Mpa）16181584~165217971731~1856弯曲次数次/