鋼簾線生產(chǎn)線詳細(xì)工藝及效益

1、(二)貴州鋼絲簾線生產(chǎn)線項(xiàng)目1、項(xiàng)目可行性及依據(jù)A、鋼絲簾線是一種高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品，用于子午線輪胎的生產(chǎn)。我國輪胎工業(yè)發(fā)展迅速，1990年一2000年十年間，我國輪胎工業(yè)發(fā)展迅速，輪胎產(chǎn)量增長3.65倍，子午線輪胎產(chǎn)量也大幅度提高，由1990年的118萬套，猛增至2000年的3188萬套，增長27倍。但我國子午線輪胎僅占31.6%，西歐各國已達(dá)100%，美國93%，日本86%。大力發(fā)展鋼絲簾線，推動我國輪胎的子午線 化，是我國金屬制品行業(yè)長遠(yuǎn)而艱巨的任務(wù)，符合我國產(chǎn)業(yè)政策。本公司擬分兩期建設(shè)鋼絲簾線項(xiàng)目，一期年產(chǎn)鋼絲簾線5,000噸。B、項(xiàng)目產(chǎn)品有良好的市場依托。貴州、四川地區(qū)大型輪

2、胎生產(chǎn)企業(yè)較多，項(xiàng)目產(chǎn)品能就近供應(yīng)貴州輪胎股份有限公司等公司載重子午線輪胎 所需的鋼絲簾線。C、鋼簾線是高能耗產(chǎn)品，特別對電力的需求很高，每噸產(chǎn)品耗電在4000kWh以上，用電成本較高，而貴州省是我國西南地區(qū)的能源大省、水電、火電豐富， 能源價(jià)格便宜。項(xiàng)目建設(shè)基礎(chǔ)條件較好，有可供項(xiàng)目建設(shè)用地(不需新征土地)，有較完善的水、電、熱、機(jī)修、運(yùn)輸?shù)裙幂o助設(shè)施，既可節(jié)省工程投資，又可縮短工程建設(shè)期。2、項(xiàng)目主要內(nèi)容 主要生產(chǎn)線設(shè)備配備：本項(xiàng)目建設(shè)主體工藝設(shè)備以從國外引進(jìn)為主。(1)線材預(yù)處理、粗拉連續(xù)線一條：包括放線架、機(jī)械除銹、電解酸洗、硼化、干燥等工 序，處理線經(jīng)0 5.50mm，速度120m/

3、min，年工作7200小時(shí)，處理線材能力為7740t,本項(xiàng)目年需線材處理量為5550t，可以滿足要求。粗拉絲配有一臺 TD560 10型直線式拉絲機(jī)，拉拔0 1.95$ 3.15mm鋼絲，道次分別為 105道，拉絲速度則為 116.5m/s，三班 生產(chǎn)可以滿足本項(xiàng)目對粗拉鋼絲5166t/年的能力需要。(2 )中絲熱處理酸洗硼化連續(xù)線：該線由放線機(jī)、漂洗脫脂槽、明火奧氏體化熱處理爐-液化氣鉛浴淬火爐、漂洗槽、電解酸洗槽、三段漂洗槽、熱水漂洗槽、硼化槽、干燥箱、收 線機(jī)等組成。熱處理爐設(shè)計(jì)DV值為72，放、收線工字輪為 DIN800 ，處理絲經(jīng)0 2.100 3.15mm時(shí)，年工作7920小時(shí)，滿

4、足本項(xiàng)目粗拉半成品鋼絲約4595t/年的處理能力。(3)中拉絲設(shè)備：進(jìn)線0 2.100 3.15，出線0 0.800 1.40, 9道次，拉絲速度從 16m / s到13.5m/s,配TD400 9型拉絲機(jī)二臺，三班生產(chǎn)年工作7200小時(shí)，可以完成本項(xiàng)目4585年中絲拉拔量。(4 )成品鋼絲熱處理、電鍍黃銅作業(yè)線：該線由收、放線機(jī)、奧氏體化爐和鉛浴爐、電解 酸洗槽、電鍍銅槽、電鍍鋅槽、熱擴(kuò)散槽、磷酸槽等組成。該線采用兩段(堿性+酸性)電 鍍銅和電鍍鋅，經(jīng)熱擴(kuò)散得到理想黃銅鍍層的工藝，以保證鍍銅鋼絲濕拉性能和與橡膠的良好粘著性。該線設(shè)計(jì)DV值為72，處理0 0.80 1.95鋼絲，三班連續(xù)作業(yè)，

5、年工作 7920小時(shí)，24根絲年處理能力可以滿足本項(xiàng)目年處理00.800 1.95鍍銅鋼絲5082t的要求。(5) 濕拉設(shè)備：根據(jù)產(chǎn)品大綱，本項(xiàng)目成品拉絲主要線徑有00.15、0 0.175、0 0.20、00.22、0 0.25、0 0.35六種，年加工量約 5056t，需21模TSB4025水箱拉絲機(jī) 50臺，拉 絲速度 0 0.15 絲 17m/s,0 0.35 絲 12m/s。(6) 捻制設(shè)備及外纏繞設(shè)備：本項(xiàng)目全部采用高速雙捻機(jī)，完成產(chǎn)品大綱各種結(jié)構(gòu)鋼簾線捻制及外纏繞產(chǎn)量，需配備各種型號雙捻機(jī)54臺，外纏繞機(jī)38臺，另配重卷機(jī)4臺。(7) 軋尖、對焊、磨模等輔助設(shè)備：軋尖、對焊等輔機(jī)

6、隨主機(jī)設(shè)備需要配備，由國內(nèi)制造；磨模機(jī)及?？讬z測儀器隨主機(jī)一起引進(jìn)。項(xiàng)目擬在廠區(qū)西南部已有場地上新建，不需新增土地。 鋼絲簾線生產(chǎn)工藝流程圖：項(xiàng)目產(chǎn)品執(zhí)行 GB11181-89標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)。3、主要原材料供應(yīng) 項(xiàng)目所需原材料主要為 5.5mm大盤重索氏體化高速線材5550噸，初期以進(jìn)口料為主，以后逐步國產(chǎn)化。 4、建設(shè)規(guī)模 項(xiàng)目總投資為22,489.60萬元(含外匯1620 萬美元)，其中建筑費(fèi)1,792.53萬元，設(shè)備費(fèi) 13,520.39萬元，安裝費(fèi) 594.79萬元，其他費(fèi) 994.16萬元，鋪底流動資金3521.00萬元。建成年產(chǎn)5,000噸鋼絲簾線的生產(chǎn)能力。本項(xiàng)目已經(jīng)國家計(jì)委

7、計(jì)產(chǎn)業(yè)2002659號文批復(fù)。5、環(huán)境污染的防治對熱處理酸洗涂層線、電鍍 線產(chǎn)生的鉛塵、廢酸水、廢電鍍液及廢氣進(jìn)行處理，達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，不對環(huán)境造成污染。該項(xiàng)目已通過貴州省環(huán)境保護(hù)局（黔環(huán)函 2001134 號文 ）的審查。 6.、項(xiàng)目的組織實(shí)施 該項(xiàng)目由本公司獨(dú)立組織實(shí)施。 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度：擬在 2002 年開工，建設(shè)期 2 年，達(dá)產(chǎn) 期 2 年。該進(jìn)度在募集資金未及時(shí)到位時(shí)，可適當(dāng)順延。7、市場情況 鋼絲簾線是鋼鐵制品深加工的高附加值產(chǎn)品， 被廣泛應(yīng)用于輪胎等橡膠制品中。 由于鋼絲簾線具有高的拉伸強(qiáng) 度和模量，突出的耐用熱性和耐沖擊性，取代傳統(tǒng)的纖維（如棉、絲、人造纖維、尼龍等） 簾子

8、線作為汽車輪胎骨架材料，使鋼絲子午線輪胎比傳統(tǒng)的普通斜交輪胎具有高速、耐磨、 行駛里程數(shù)增長 50-100% ；滾動阻力小、節(jié)省燃油 8%左右；具有承載能力大、舒適、安全 等顯著的優(yōu)越性能。 近五十年來， 世界各因競相發(fā)展子午線輪胎鋼簾線的技術(shù)和生產(chǎn)。 目前 子午線輪胎已占世界輪胎總產(chǎn)量的 85%以上，其中西歐各國的輪胎子午化率已達(dá)100%，美國為 93%，日本為 86%；鋼絲簾線年產(chǎn)量 120 噸以上，并以年均 2-3% 的速度增長。 為適 應(yīng)汽車工業(yè)、 交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的需要， 國家將子午線輪胎列為重點(diǎn)科技攻關(guān)及發(fā)展建設(shè)項(xiàng)目， 數(shù)十家輪胎企業(yè)引進(jìn)、 消化吸收了子午線輪胎生產(chǎn)技術(shù)和裝備， 使子

9、午胎的生產(chǎn)能力和實(shí)際 產(chǎn)量逐年大幅度上升，與之配套的鋼簾線生產(chǎn)也獲得了較快的發(fā)展。 我國鋼簾線的需求量 年增長約 12%，預(yù)計(jì) 2005年鋼簾線需求約 13.5萬噸， 2010 年需求將達(dá)到 20.6萬噸。 我國 目前鋼簾線廠主家生產(chǎn)設(shè)計(jì)能力約 5.3 萬噸 /年，由于鋼簾線技術(shù)要求高， 生產(chǎn)難度較大， 實(shí) 際產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足子午線輪胎發(fā)展的需求， 目前，國內(nèi)鋼簾線廠生產(chǎn)的鋼簾線生產(chǎn)總量只能 達(dá)到需求量的 60%左右。預(yù)計(jì) 2005 年我國鋼簾線設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力約為 12 萬噸，若按 90%達(dá) 產(chǎn)率計(jì)算，與該年鋼簾線的規(guī)劃需求量缺口仍在 2.5萬噸以上。本項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)期 2 年，達(dá)產(chǎn)比 例分別為 70%

10、、100%。達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn) 5,000 噸鋼絲簾線，產(chǎn)品平均價(jià)格 24,800 元/噸，產(chǎn)銷率 100%，產(chǎn)品主要由公司銷售網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)直銷。8、財(cái)務(wù)計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評價(jià) 本項(xiàng)目壽命計(jì)算周期為 18 年。 本項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后，年增加銷售收入 12,400 萬元，稅后利潤 3,244.14 萬元。 項(xiàng)目投資利潤率為 23.16%，投資利稅率 29.89%，投資回收期為 7.05 年（含建設(shè)期 2 年）。6、工藝流程根據(jù)建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案，本著 “先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、合理 ”的原則，吸取已建成投產(chǎn)生 產(chǎn)線的成功經(jīng)驗(yàn)，擬定主要生產(chǎn)工藝流程如下圖1：（1）原料盤條：采用鋼絲簾線專用盤條。普通強(qiáng)度級碳含量為0.700.

11、74%;高強(qiáng)度級碳含量為0.800.82%;錳含量為0.450.60% ;硫、磷含量均小于 0.02%的優(yōu)質(zhì)鋼絲簾線 專用5.5mm盤條。其化學(xué)成分和物理性能必須嚴(yán)格控制。因?yàn)樗鼈儾粌H影響鋼絲簾線成品質(zhì)量而且直接影響鋼絲簾線生產(chǎn)過程中鋼絲拉拔和高速捻制， 以及鋼絲簾線成型過程中的工 藝性能。盤條進(jìn)廠應(yīng)進(jìn)行外觀、化學(xué)成分、物理性能、金相組織（特別是脆性夾雜物）的檢 測以及小樣投料試驗(yàn)。以便對所進(jìn)批料的全面評估。（ 2）盤條預(yù)處理：將合格的盤條進(jìn)行表面機(jī)械去氧化皮、沖洗；交替式電解酸洗、沖 洗、熱水洗、涂硼、烘干；收在 1000mm 的大工字輪上。盤條表面清潔后，涂上均勻一致 的硼砂涂層，以利下道

12、拉拔，其線速度為1.5 2.5ms。（ 3）粗拉絲：經(jīng)表面處理的盤條，以大工字輪的放線架牽至多頭直線式拉絲機(jī)上，經(jīng)過不同道次的拉拔至 2.05mm3.60mm。其中 2.05mm鋼絲直接用于高強(qiáng)度級的電鍍前 的半成品鋼絲，其余 2.15mm3.60mm鋼絲均至中絲熱處理工序。其拉絲速度為810ms。（ 4）中絲熱處理：是采用大工字輪放線，通過熱水或電解堿洗去油后，進(jìn)入燃石油液 化氣的控制氣氛的明火爐，其DV值為72;將鋼絲加熱到930960C然后再在500560C的鉛浴處理（鉛淬火） ，再冷卻后，經(jīng)無接觸式電解酸洗、沖洗、涂硼、烘干后進(jìn)行大工字 輪收線，整個(gè)過程采用連續(xù)作業(yè)線形式工作。(5)

13、中拉絲：將經(jīng)過熱處理、涂層處理后的2.15mm-3.60mm鋼絲，按需要經(jīng)過不 同道次拉拔至 0.85mm1.85mm，并纏繞在 800mm的大工字輪上。其拉拔線速度為12 18m/s。(6) 成品熱處理和熱擴(kuò)散電鍍黃銅：此道工序是鋼絲簾線生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。先由大工字輪放線，經(jīng)過熱水或電解堿洗去油后進(jìn)入采用燃液化石油氣的明火爐，控制好爐子的氣氛，其DV值為75,確保鋼絲表面微氧化(非常重要)，以絕對避免鋼絲的掛鉛，這是保證鋼絲 性能和生產(chǎn)的重要手段。電鍍工序采用新型的熱擴(kuò)散電鍍黃銅工藝。鋼絲通過電解酸洗、電解堿洗后在焦磷酸銅鍍液中(堿性)均勻預(yù)鍍一層有一定厚度的致密純銅。經(jīng)洗凈殘留鍍液后，進(jìn)入硫

14、酸銅鍍液中鍍上所需要的銅層。再經(jīng)洗凈殘留鍍液后，再進(jìn)入硫酸鋅鍍液中鍍上所需要的鋅層，以保證成品鋼絲所需的銅、鋅比。然后通過電接觸式加熱，使銅、鋅原子相 互擴(kuò)散形成黃銅合金層。再經(jīng)中壓風(fēng)吹干鍍后鋼絲表面水份，以利于水箱拉絲。本道工序的工藝要求非常嚴(yán)格，但通過單金屬的高速電鍍可嚴(yán)格控制銅、鋅比，并能滿足輪胎行業(yè)橡膠多方位的粘合體系所需的各種不同的鍍層梯度，這是滿足橡膠和鋼絲粘合的關(guān)鍵問題。(7) 檢驗(yàn)：經(jīng)熱處理鍍黃銅的鋼絲，必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)后，才能進(jìn)入下道濕拉工序。 其檢驗(yàn)項(xiàng)目有：機(jī)械性能包括抗拉強(qiáng)度、延伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)及擴(kuò)散后的強(qiáng)度下降率；金相檢 測包括金相組織及均勻性，鍍層擴(kuò)散的程度，鍍層質(zhì)量及

15、銅鋅比例的檢測等。并按相應(yīng)的規(guī) 定進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，評定產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。(8) 細(xì)拉絲：最終的成品拉絲。將合格的 0.85mm2.05mm鋼絲按各種不同要求， 采用濕拉方法，通過 1925道模子拉為 0.10mm0.35mm的鋼絲。在此道工序須嚴(yán)格 控制：拉拔速度1218m / s、拉絲模的使用、工字輪收線的張力、潤滑劑的濃度、溫度及其它影響拉拔、粘合的因素，確保鋼絲的性能穩(wěn)定， 鍍層無損，質(zhì)量優(yōu)良順利進(jìn)入下道工序。(9) 單捻、雙捻成型及外繞：將若干根0.10mm0.35mm的鍍黃銅鋼絲，按一定結(jié)構(gòu)、排列、捻制要求通過各種雙捻機(jī)、外繞機(jī)進(jìn)行并線、簾線成型及外繞。鋼絲簾線經(jīng)過 一系列關(guān)鍵部件的預(yù)、過捻

16、，張力調(diào)整控制及修正，以達(dá)到一定的直線性、不松散性、低回 彈性和所需的殘余回轉(zhuǎn)數(shù)，確保一系列穩(wěn)定一至的結(jié)構(gòu)伸長值等工藝技術(shù)特性。本工序?qū)Σ僮魅藛T的技術(shù)水平、操作經(jīng)驗(yàn)要求甚高。(10) 成品檢驗(yàn)：產(chǎn)品按照GB11181 89子午線輪胎用鋼絲簾線和引進(jìn)相關(guān)美國鋼絲簾線的標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品使用廠家技術(shù)要求進(jìn)行外觀、尺寸、物理性能、鍍層成分、長度以及同橡膠粘合率試驗(yàn)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。(11) 包裝裝箱：由于鋼絲簾線的使用是由相當(dāng)數(shù)量的根數(shù)同時(shí)壓延使用，所以確保鋼絲簾線的平整、平直、無翹角是非常重要的一項(xiàng)工藝性能，所以包裝裝箱也是非常重要的環(huán)節(jié)。除確保鋼絲簾線的無銹、無亂線、無氧化外，經(jīng)檢驗(yàn)合格的鋼絲簾線須按不

17、同品種、規(guī) 格及殘余回轉(zhuǎn)值等分門別類進(jìn)行包裝儲存。7、原料供應(yīng)(1) 主要原材料的供應(yīng)：5.5盤條主要從寶鋼、武鋼等廠家購入，少量目前國內(nèi)暫不 能生產(chǎn)的鋼絲簾線專用盤條，擬進(jìn)口滿足。(2) 輔助材料：公司實(shí)力雄厚，且有多年的金屬制品生產(chǎn)、經(jīng)營經(jīng)驗(yàn)，供應(yīng)渠道暢通， 其生產(chǎn)鋼絲簾線所需輔助材料完全可通過現(xiàn)有供應(yīng)渠道從市場購入。8、環(huán)保措施(1)廢氣本項(xiàng)目新增的排放廢氣有酸洗和電鍍黃銅作業(yè)排放的酸性煙霧為16000NM3 /h;鉛霧為15000NM3 / h;干拉粉塵為18000NM3 / h。本項(xiàng)目擬與主體設(shè)備配套，增置廢氣處理設(shè) 施4套，處理能力為130000NM3/h。廢氣均經(jīng)車間內(nèi)抽風(fēng)裝置抽

18、吸后分別經(jīng)旋風(fēng)除塵、凈 化器、水洗塔、凈化塔凈化達(dá)標(biāo)后排放。（2）廢水本項(xiàng)目新增的排放廢水包括鋼絲沖洗作業(yè)連續(xù)排放廢水為54.1M3 /h;另外一些間斷排放廢液有： 硼砂溶液、 酸洗消耗溶液、 堿性銅消耗溶液、 酸性銅消耗溶液、 酸性鋅消耗溶液、 磷酸鹽消耗溶液等，排放量為2000M3 /a。本項(xiàng)目擬與新增年產(chǎn) 2萬噸鋼簾線生產(chǎn)線配套，增置廢水處理設(shè)備 7 套，廢水均經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放?，F(xiàn)分述如下：廢槽液處理流程為：廢槽液t泵t廢槽液貯存池（充氣）t反應(yīng)沉淀槽（充氣、加廢酸、廢堿、凝聚劑）；其中污泥T污泥池T脫水T作制磚原料，上清液T中和槽T泵T混合污水處理泵站。混合廢水處理流程為：混合廢水T隔

19、油集水井T泵T調(diào)節(jié)池T鋼簾線廢槽液組合處理裝置 T初級處理出水池 T泵t PE過濾器T活性碳過濾器 T監(jiān)測水池T泵T排放。處理后的污水要求達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996 ）中一級標(biāo)準(zhǔn)的要求。（ 3）廢渣本項(xiàng)目新增的廢渣有工廠固體廢物、 固體沉積物、 乳化劑廢渣、 濕拉后的沉積物及實(shí)驗(yàn) 室廢物等，其排放量為 1,600t/ a。本項(xiàng)目擬配置廢渣處理設(shè)備2套，處理能力按年產(chǎn) 2萬噸鋼絲簾線的生產(chǎn)能力進(jìn)行配置。處理方法： 鍋爐廢渣作為建筑輔料使用； 廢絲送鋼廠回爐； 硫酸亞鐵經(jīng)處理后給化肥廠 使用；鋅渣、銅渣送冶煉廠再加工；鉛渣回爐使用。（ 4）噪聲對產(chǎn)生噪音的設(shè)備如空壓機(jī)、水泵等均采

20、取隔音、消聲、減震等措施。9、項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度安排本項(xiàng)目的建設(shè)周期預(yù)計(jì)為一年。10 、投資計(jì)劃該項(xiàng)目投資估算總額為 50,128 萬元， 其中：固定資產(chǎn)投資 45,000 萬元（內(nèi)含外匯 1,600 萬美元）；鋪底流動資金 5,128萬元。本項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資的構(gòu)成如表 3：表 3 ：固定資產(chǎn)投資構(gòu)成項(xiàng)目名稱建筑工程設(shè)備安裝工程其它費(fèi)用總投資投資額投資總額（萬元 ）6,64431,0963,1104,15045,000占百分比(%)14.7769.106.919.22100三、結(jié)論綜上所述， 湖北福星科技股份有限公司新增年產(chǎn) 2 萬噸子午線輪胎用鋼絲簾線項(xiàng)目是一 個(gè)以市場為導(dǎo)向， 以高科技含量為重點(diǎn)

21、， 以提高經(jīng)濟(jì)效益為中心的好項(xiàng)目。 本項(xiàng)目是我國輪 胎行業(yè)發(fā)展的需要， 是提高企業(yè)科技含量、形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模、增強(qiáng)企業(yè)后勁的需要。從技術(shù)上來說是合理的，從經(jīng)濟(jì)上來說是合算的。鉛浴淬火Lead Pate nting將鋼件奧氏體化后，進(jìn)入熔鉛中進(jìn)行淬火冷卻完成組織轉(zhuǎn)變的過程，最終組織為細(xì)珠光體。這是在制造中碳鋼及高碳鋼的鋼絲工藝中，為了獲得適當(dāng)組織以便容易拉 拔及獲得高質(zhì)量的一種常用工藝。這種技術(shù)對于提高鋼絲繩及彈簧的疲勞壽命有重要作用。類似的工藝有在熔融鹽浴中或流化床中急速冷卻，在空氣中淬火有時(shí)被稱為AIR PATENTING 或空氣派鈍處理。日本新日鐵在生產(chǎn)高碳鋼盤條時(shí)，采用了一種DLP工藝生產(chǎn)出

22、組織和鉛浴淬火一樣好的盤條，適合直接拉拔高質(zhì)量鋼絲。這種技術(shù)利用熱軋余熱，在鹽浴中淬火，而且鹽浴吸收的熱量被利用到其它工序。日本高強(qiáng)度棒、線材的生產(chǎn)加工應(yīng)用簡介（一）棒、線材可加工為多種產(chǎn)品棒、線材除直接用于建筑外，還可加工為各種部件以用于其它方面。以常見的汽車為例，每輛車大約使用棒、線材150Kg左右，約為車重的10%。其中如發(fā)動機(jī)部件（曲軸、凸輪軸和閥彈簧等）和驅(qū)動系統(tǒng)部件（各種齒輪、螺旋軸等）用材料都離不開棒、線材?！靶?駛、轉(zhuǎn)彎和停車”是汽車的基本動作，支持這些動作的某一個(gè)部件萬一破損，則汽車將停止 行駛，由此可見它們的重要性。另外，作為汽車輪胎的補(bǔ)強(qiáng)材料，過去多用一些有機(jī)纖維， 后來

23、改用子午線鋼絲后汽車輪胎的剛性有了明顯的提高，因此近年來汽車行駛中的輪胎破損泄氣事故大為減少；現(xiàn)在作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品使用的 0.3mm子午線鋼絲通過高強(qiáng)度化 （年產(chǎn)30萬t）,對節(jié)約資源與改 善輪胎性能作出了明顯的貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，子午線鋼絲1975年用量為2萬t，到了 1985年即猛增至10萬t、1995年續(xù)升至20萬t、到2005年則升至30萬t ,可見其發(fā)展的迅速。在建筑物和鋼結(jié)構(gòu)方面，高強(qiáng)度棒、線材也開始得到了廣泛應(yīng)用，其中如電線桿立 柱和砼類用補(bǔ)強(qiáng)材及吊橋、斜拉橋用鋼纜等，它們的強(qiáng)度為一般鋼筋的34倍，由此也帶來許多好處。此外，由棒、線材制成的各種螺栓、螺母和彈簧等，也在機(jī)械行業(yè)為首的各個(gè)方面

24、 廣泛得到應(yīng)用；甚至連我們常見的鋼琴線、 吉他弦和釣魚絲等生活用品也是由線材加工而成。 盡管它們最終產(chǎn)品的形狀和性能不同，但共同點(diǎn)是都由鋼制的棒、線材加工而成。新日鐵生產(chǎn)棒、線材的有室蘭鋼鐵廠、釜石鋼鐵廠和君津鋼鐵廠，線材產(chǎn)品的分類和用途如表1。（二）作為半成品供應(yīng)的棒線材棒、線材和其它熱軋鋼材的不同之處在于其以熱軋狀態(tài)的半成品供應(yīng)，然后由汽車生產(chǎn)廠和部件生產(chǎn)廠等用戶經(jīng)各種加工和熱處理后成為最終產(chǎn)品；而中厚板、薄板、鋼管和H型鋼等鋼材則由鋼鐵廠軋制而成一定形狀和強(qiáng)度的成品鋼材供應(yīng)。以彈球的加工過程為例簡介如下： 鋼鐵廠生產(chǎn)的線材送至二次加工工廠， 經(jīng)過冷拔 加工 模壓成球 粗磨光 表面刻印 熱

25、處理 研磨 鏡面磨光 鍍鉻后形成產(chǎn) 品。小小的彈球斷面為 3層不同的結(jié)構(gòu)：表層3um為鍍鉻層，下部1mm厚處為經(jīng)滲碳處理后 含碳量達(dá) 0.8的馬氏體組織，內(nèi)部為含碳僅 0.2 的鐵素體馬氏體的軟組織。上述結(jié)構(gòu) 使彈球表面硬度高而抗沖擊性強(qiáng)， 內(nèi)部則由于可吸收沖擊而使球不易破裂。 這種滲碳處理在 使用、棒線材生產(chǎn)齒輪等部件時(shí)也得到應(yīng)用。此外， 彈球的尺寸、 重量、加工精度取決于模壓成球工序， 一般尺寸公差控制在 0.01mm重量誤差在O.OIg之內(nèi)。為此，對所用線材的加工性的要求非常嚴(yán)。由此可看出棒、 線材和其它鋼材的不同之處。（三）考慮加工工序采取的調(diào)整冷卻一般棒、線材制成的部件，所用材料的費(fèi)

26、用僅占部件生產(chǎn)成本的20（其余 80為鍛造 20、切削 40、熱處理 1 0和其它 10）。由于二次加工的成本高，因此鋼材的 開發(fā)應(yīng)著眼于有利于二次加工。 即使最終產(chǎn)品要求強(qiáng)度高， 但也要求鋼廠供應(yīng)的棒、 線材“容 易加工以利于簡化加工工序”。換言之，提供的棒、線材要和最終產(chǎn)品要求的高強(qiáng)度相反、 即要軟一些，從而形成了矛盾。為了達(dá)到這一要求，采取了“調(diào)整冷卻”技術(shù)。通常對熱軋 后的鋼材進(jìn)行快冷后強(qiáng)度提高， 緩冷后則強(qiáng)度下降。 “緩冷”設(shè)備即對軋后的線材盤卷保溫 使其緩慢冷卻以降低強(qiáng)度， 例如螺栓是用線材在室溫下冷鍛成形的， 加工時(shí)的鋼材必須較軟 以使其容易成形。 為此， 對熱軋材采取上述緩冷措

27、施以提高其冷鍛性， 加工后再通過熱處理 提高其強(qiáng)度而達(dá)到要求的水平。由于各種產(chǎn)品要求的強(qiáng)度不同，冷卻方式也有很多種。除上述的“緩冷”設(shè)備外，還有送入空氣較快冷卻的 “空冷”、穿過550C鹽浴冷卻的“DLP和穿過熱水冷卻的 “EDC 等冷卻方法。其中“ DLP設(shè)備對要求強(qiáng)度高的高碳鋼的強(qiáng)度和延伸性調(diào)整效果明顯，有利 于用戶再以后的韌化處理中簡化工序， 特別是使用不含鉛等金屬的鹽浴， 不僅導(dǎo)熱性好， 且 附著在線材上的鹽也可用熱水簡單沖洗除去并回收后再利用，且比鉛浴處理的污染小。（四）通過組織控制掌握鋼材的強(qiáng)度但由于使用目的和如上所述，應(yīng)將棒、線材的特性適應(yīng)用戶的加工性為第一條件,用途十分廣，最終

28、產(chǎn)品要求的強(qiáng)度水平在3005000MPa的范圍內(nèi)。例如鋼絲和鐵絲網(wǎng)用普通線材僅為300MPa而上述的汽車輪胎用子午線鋼絲和切斷硅片用鋼絲鋸則需要高達(dá)4000MPa的高強(qiáng)度線材。為此，棒、線材的化學(xué)成分和結(jié)晶組織也呈多樣化，因?yàn)殇撹F隨著含碳 量的上升而強(qiáng)度提高，但在薄板和中厚板制品中則需要考慮相應(yīng)的延伸性，因此含碳量一般保持在0.2 %以下。但棒、線材為適應(yīng)多種強(qiáng)度的要求，含碳量的范圍擴(kuò)大到0.011.1 %之間；在如此廣范圍的含碳量下影響強(qiáng)度、延伸性和韌性的組織形態(tài)也呈多樣化。現(xiàn)在汽車制造廠為了減排 CO2正普遍采取車體輕型化以降低油耗的措施，近日在用比重小的鋁合成的高強(qiáng)度鋁合金材料，對所用材

29、料的簡單評價(jià)則采用單位重量的比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度/比重）。一般稱為高強(qiáng)度鋼的 8001200MPa的鋼材，其比強(qiáng)度也不如鋁合金，但是鋼鐵材料有各種組織形態(tài)，作為提高鋼材強(qiáng)度的方法有“細(xì)晶強(qiáng)化”、“固溶強(qiáng)化”、“析出強(qiáng)化”和“位 錯強(qiáng)化”等組織控制技術(shù)。以細(xì)晶強(qiáng)化為例說明如下，即將通常鐵素體2030um的結(jié)晶進(jìn)行細(xì)化以提高其強(qiáng)度的方法，特別是把晶粒直徑細(xì)化到 1um以下時(shí)強(qiáng)度上升的效果十分明顯（具體見表2）。將該組織微細(xì)化技術(shù)和加工熱處理組合，有可能達(dá)到極限強(qiáng)度，現(xiàn)已據(jù)此開發(fā)出了與鋁合金匹敵的“超高強(qiáng)度鋼”。表2鐵素體晶粒細(xì)化和強(qiáng)度的關(guān)系晶粒直徑（um） 12510203040500.2c %強(qiáng)度（

30、mpa） 920700400325280240230220固溶強(qiáng)化指多量的 c、n等侵入型原子和si、mn等置換性元素增加結(jié)果引起的硬化現(xiàn)象，析出強(qiáng)化則是由于化合物增加、位錯強(qiáng)化則由加工產(chǎn)生的鋼材中位錯數(shù)增加所引起的硬化現(xiàn)象。（五）追求強(qiáng)度極限的高碳鋼絲在棒、線材制品中，追求極限強(qiáng)度的材料為高碳鋼絲，現(xiàn)以橋梁用鋼絲對其工藝技術(shù)說明如下。二次加工企業(yè)對熱軋半成品在要求其加工性好的同時(shí)為提高強(qiáng)度而實(shí)施韌化處理，該項(xiàng)技術(shù)于19世紀(jì)取得英國專利。這種熱處理采用在導(dǎo)熱性好的金屬浴中進(jìn)行等溫且均勻化的熱處理，使常溫下鋼中存在的鐵素體和滲碳體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后再通過快速冷卻使之變態(tài)為珠光體（由滲碳體和鐵

31、素體 2相組成的層狀組織）。該方法產(chǎn)生的珠光體組織中 由滲碳體相互間的間隔（即片層的厚度） 來決定線材的強(qiáng)度， 厚度越小則強(qiáng)度越高。假如在 未進(jìn)行韌化處理冷卻至常溫時(shí)， 片層的厚度不均勻?qū)е吕z加工性降低， 最終的強(qiáng)度也降低。 為此，韌化處理對要求高強(qiáng)度的鋼材生產(chǎn)是不可缺少的工藝過程。鋼鐵組織由高溫到低溫的過程中，奧氏體生成珠光體并長大；但從950C快速冷卻到550C的低溫時(shí)，則變成均勻的珠光體，由硬而脆的滲碳體相和軟且延伸性好的鐵素體相按同 一方向并列組成；而對汽車板等加工性好的材料則生成較軟的鐵素體單相。若能將韌化處理省略，則給用戶簡化加工帶來很大好處，上面提到的“dip ”設(shè)備便可起到這

32、一作用，即在 550C鹽浴下均勻調(diào)整冷卻，使其在半成品時(shí)就轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。對于砼 緊縮用高強(qiáng)鋼絲的生產(chǎn)，新日鐵也通過“ dip ”設(shè)備處理為用戶省去韌化處理創(chuàng)造了條件。 在橋梁用鋼絲的生產(chǎn)中，經(jīng)韌化處理后，為便于拉絲加工先經(jīng)酸洗、磷酸鋅皮膜處理的“潤滑”處理后，再在室溫下分多段進(jìn)行拉絲加工。即將熱軋后的$ 13mm勺線材半成品冷拉減細(xì)至$ 7mm最后為提高耐蝕性再進(jìn)行鍍鋅處理。但輪胎補(bǔ)強(qiáng)用子午線鋼絲則加工工序較多，即使用$ 5.5mm的線材，經(jīng)拉絲加工為$ 3mm的鋼絲，經(jīng)中間韌化處理后，再拉絲至$ 1.5mm勺鋼絲，再經(jīng)最終韌化處理和鍍黃銅（可提高和橡膠的密接性）處理，最終再拉絲至 $ 0.

33、3mm并由5支組成成品。采取中間韌化處理的原因是防止由$ 5.5mm一次拉絲至$ 1.5mm時(shí)，可能由于韌性差而產(chǎn)生斷線?？傊?，所有的鋼材高強(qiáng)度化時(shí)，都會隨著強(qiáng)度的上升而延伸性 下降，因此可實(shí)用化的高強(qiáng)度極限關(guān)鍵在于延伸性，高強(qiáng)度用高碳鋼絲的關(guān)鍵技術(shù)也是如何保持延伸性。（六）絲徑越細(xì)強(qiáng)度越高的高碳鋼絲鋼絲的強(qiáng)度和絲徑有明顯的關(guān)系，如橋梁用鋼絲等的絲徑為$ 57mm其強(qiáng)度為2OOOmpa以下，而絲徑為 $ 0.20.4mm的輪胎用子午線鋼絲則強(qiáng)度高達(dá) 4000mpa左右。通過 鋼絲的高強(qiáng)度化，有利于降低建設(shè)成本和減輕輪胎的重量。鋼絲直徑縮小時(shí)，由于拉絲加工時(shí)施加的壓力，隨著其變細(xì)程度（形變加工量

34、）的加大 使得強(qiáng)度相應(yīng)加大，這便是其根本的原理。由于鋼種的不同雖有一定的差別，但在韌化處理后強(qiáng)度達(dá)12001500mpa的鋼絲繼續(xù)拉絲時(shí)其強(qiáng)度仍持續(xù)提高。橋梁用鋼絲等的形變量為 1.5左右，子午線鋼絲的形變量則高達(dá)3.54,其加工形變量與強(qiáng)度的關(guān)系見表3。表30.82 % c鋼的加工形變量與強(qiáng)度的關(guān)系加工形變量（）012345抗拉強(qiáng)度（mpa）120017002000280035004300這一原理可由鋼鐵的組織變化來說明，鐵素體相間隔的寬度（即片層的厚度）越小則強(qiáng)度上升。因?yàn)閯偨?jīng)韌化處理后的鋼絲，其鐵素體和滲碳體的結(jié)晶方向隨機(jī)而呈不規(guī)則狀態(tài)，通過拉絲加工強(qiáng)度高的滲碳體和延伸性好的鐵素體的結(jié)晶

35、均按拉絲方向變得整齊一致，因此鋼絲越細(xì)時(shí)片層的厚度越小而強(qiáng)度越高。如鋼中鐵素體的粒徑為$ 1030um作為國家項(xiàng)目開發(fā)中的“超級金屬（高強(qiáng)度鋼）”也僅為0.50.8um的水平；而鋼絲在韌化處理后的片層厚度僅為0.1um左右（12001500mpa），最先進(jìn)的子午線鋼絲經(jīng)過約 20次的拉絲后變 為0.01um,相應(yīng)的強(qiáng)度也上升至 4500mpa=軋制后的結(jié)晶方向若一致可提高強(qiáng)度的性質(zhì)是鋼材的共同現(xiàn)象，但薄板等產(chǎn)品在軋制時(shí)結(jié)晶只向軋制方向延伸而不向?qū)挾确较蜓由?，因此隨著方向的不同結(jié)晶粒徑也不同。 而線材的拉絲加工所使用的冷拔模具， 采用和軋制方式不同的強(qiáng)壓由四周均勻?qū)€材擠壓，因此結(jié)晶只能向拉絲方

36、向發(fā)展， 其結(jié)果使片層均勻而厚度變小， 使強(qiáng)度快速提高。為施加強(qiáng)壓 的超高強(qiáng)度鋼絲，拉絲時(shí)多用超高硬度的金剛石制模具。（七）高強(qiáng)度化的關(guān)鍵是珠光體的轉(zhuǎn)變?nèi)缟纤?，高碳鋼的珠光體比低碳普通鋼的鐵素體單相的強(qiáng)度要高的多。由此可知，珠光體在較小的拉絲變形量下易得到高強(qiáng)度，故成為工業(yè)化的重要因素。 反之，對純鐵無論施加多強(qiáng)的壓力進(jìn)行冷拉絲加工也難以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化的效果。關(guān)于珠光體通過拉絲加工可快速提高強(qiáng)度的機(jī)理，目前尚未完全清楚。一個(gè)重要的原因?yàn)?，通過拉絲加工使結(jié)晶微細(xì)化后的片層厚度變薄的“細(xì)晶強(qiáng)化”，還有加工使位錯數(shù)量加大而硬化的“位錯強(qiáng)化”都起到了重要的作用， 這和對鋼絲連續(xù)彎曲時(shí)該處變硬的現(xiàn)象 相同。對于其它組織，如拉絲前無晶界的滲碳體經(jīng)拉絲加工微細(xì)化至納米級水平后強(qiáng)度也可提高的“滲碳體細(xì)晶強(qiáng)化”；還有穩(wěn)定金屬華的滲碳體（ fe3c ）經(jīng)拉絲加工而被分解，分 解后的碳附著于位錯使其不易移動致使強(qiáng)度提高的“固溶強(qiáng)化”等。過去只知道在大外力作用下金屬化合物會分解，近來又發(fā)現(xiàn)滲碳體全部被分解的現(xiàn)象