一种高强度钢丝及其制备方法

本发明涉及钢丝制备，更具体地说，本发明涉及一种高强度钢丝及其制备方法。

背景技术：

1、钢丝是钢材的板、管、型、丝四大品种之一，是采用热轧盘条经制成的再加工产品，可应用在能源和公共设施，航空，建筑设备等各种领域，钢丝的生产一般需要经过以下步骤：原料选择、清除氧化铁皮、烘干、磷化、拉丝、镀覆镀层、稳定化处理等。

2、目前，由于钢丝需要应用在各种环境中，如建筑、重型货物运输、航海和航空航天、海上石油勘探、吊装和一些海洋工作，进而在具体使用时，需要保证钢丝具体一定的强度，使钢丝满足于不同的应用环境。

3、在对钢丝进行加工制备的过程中，钢丝中的强度和塑性是一对矛盾，比如得到高强度，则塑性方面就会降低，反之，如果增加塑性其强度就会大打折扣，目前钢丝加工硬化后一般通过退火技术来提高钢丝的塑性，但是如果强度急剧降低，增加了加工工序以及降低生产效率。

4、针对上述情况，本发明提出一种高强度钢丝以及制备方法。

技术实现思路

1、本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种高强度钢丝及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度钢丝，具体包括以下成分以及重量份：生铁5-15份、钢8-12份、碳8-15份、铜6-10份、锰0.5-2份、磷0.1-0.5份、镍0.5-1.5份、铝2-8份、硅0.7-1.5份、钛0.7-2份。

3、优选地，具体包括以下成分以及重量份：生铁10份、钢10份、碳12份、铜8份、锰1份、磷0.3份、镍1份、铝5份、硅1份，钛1.5份。

4、一种高强度钢丝制备方法，具体包括以下步骤：

5、步骤一、将生铁10份和钢10份分别加入到高温熔炼炉中加热并熔化，形成基础铁水，并将碳12份加入熔炼炉中形成复合铁液，等待复合铁液冷却后得到复合钢材；

6、步骤二、将铜8份、锰1份、磷0.3份、镍1份、铝5份、硅1份以及钛1.5份依次通过高温熔化，得到强化液，将强化液雾化喷涂在步骤一所得到的复合钢材表面，等待复合钢材表面的凝结；

7、步骤三、在步骤二中的基础上将其再次加热熔化后，加入铬元素，得到钢水，经过冷却至350℃，经过浇铸冷轧成盘条；

8、步骤四、将盘条依次通过清洗液进行酸洗、电脉冲拔丝机进行冷拔后，将其浸泡在pvd、、cvd或td溶液中浸泡48h，最后进行镀锌以及稳定化处理制成成品钢丝；

9、步骤五、将成品钢丝收卷处理。

10、优选地，所述在步骤一中，复合铁液加入到呈矩形的模型中，待冷却后形成复合钢材。

11、优选地，所述强化液喷涂在复合钢材的外表面，且雾化液的喷涂厚度为600g/m-1200g/m，等待4-5h，使喷涂液完全凝结在复合钢材的表面。

12、优选地，所述在步骤三中，热轧盘条的总压缩率需要保持90％以上，拉拔条件为：冷却温度190-260℃，拉拔模具温度为45-55℃。

13、优选地，所述清洗液为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸的任意一种，具体操作为，将盘条放置在酸洗液中，通入低压周期性电源，使用超声清洗阵列对盘条进行轰击，最后用高压水枪冲洗盘条，所述清洗液浓度为1mmol-5mmol/l。

14、优选地，在对盘条进行电脉冲时，将盘条首先浸入润滑油中，然后施压电脉冲，电脉冲频率为100hz,拉丝速度为3m/min,脉宽为60μs。

15、优选地，所述镀锌方式为，将镀锌液喷涂在盘条的表面，且镀锌厚度为200g/m-500g/m。

16、本发明的技术效果和优点：

17、1、通过在原有钢丝成分的基础上，添加用于提高钢丝强度的微量元素，碳元素能够提高钢丝制备时的强度，而除碳元素外，将规定范围内的硅和锰可以提高冷拔时钢丝的强度，而铜、磷、镍、铝和钛等元素能够提高钢丝的整体强度以及抗疲劳性能，保证钢丝在制备后具有一定的拉伸强度、韧性以及硬度，满足钢丝的不同应用场景；

18、2、通过在制备方式上，钢丝盘条经过总压缩率和拉拔条件的规范控制下，能够进一步提高钢丝制备后的硬度以及强度，而且经过酸洗并通过低压周期性电源冲击，使钢丝盘条内部的结晶再重组，最后采用电脉冲对钢丝进行处理，提高钢丝整体的机械性能，同时，在钢丝盘条的表面先后覆一层pvd、cvd和td溶液以及镀锌液，能够提高钢丝表面的耐磨效果，避免钢丝在经过长期使用后造成磨损以及断裂的现象发生。

技术特征：

1.一种高强度钢丝，其特征在于：具体包括以下成分以及重量份：生铁5-15份、钢8-12份、碳8-15份、铜6-10份、锰0.5-2份、磷0.1-0.5份、镍0.5-1.5份、铝2-8份、硅0.7-1.5份、钛0.7-2份。

2.根据权利要求1所述的一种高强度钢丝，其特征在于：具体包括以下成分以及重量份：生铁10份、钢10份、碳12份、铜8份、锰1份、磷0.3份、镍1份、铝5份、硅1份，钛1.5份。

3.根据权利要求1所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：所述在步骤一中，复合铁液加入到呈矩形的模型中，待冷却后形成复合钢材。

5.根据权利要求3所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：所述强化液喷涂在复合钢材的外表面，且雾化液的喷涂厚度为600g/m-1200g/m，等待4-5h，使喷涂液完全凝结在复合钢材的表面。

6.根据权利要求3所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：所述在步骤三中，热轧盘条的总压缩率需要保持90％以上，拉拔条件为：冷却温度190-260℃，拉拔模具温度为45-55℃。

7.根据权利要求3所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：所述清洗液为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸的任意一种，具体操作为，将盘条放置在酸洗液中，通入低压周期性电源，使用超声清洗阵列对盘条进行轰击，最后用高压水枪冲洗盘条，所述清洗液浓度为1mmol-5mmol/l。

8.根据权利要求3所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：在对盘条进行电脉冲时，将盘条首先浸入润滑油中，然后施压电脉冲，电脉冲频率为100hz,拉丝速度为3m/min,脉宽为60μs。

9.根据权利要求3所述的一种高强度钢丝制备方法，其特征在于：所述镀锌方式为，将镀锌液喷涂在盘条的表面，且镀锌厚度为200g/m-500g/m。

技术总结
本发明公开了一种高强度钢丝及其制备方法，具体涉及钢丝制备技术领域，具体包括以下成分以及重量份：生铁5‑15份、钢8‑12份、碳8‑15份、铜6‑10份、锰0.5‑2份、磷0.1‑0.5份、镍0.5‑1.5份、铝2‑8份、硅0.7‑1.5份、钛0.7‑2份。本发明通过对钢丝的制备成分进行添加以及改进，不仅能够提高钢丝生产后的强度以及硬度，保证钢丝的不同应用环境中的属性，同时，结合本发明的制备方式，通过改善钢丝盘条的拉拔参数以及热处理方式等工序，能够有效避免钢丝在拉拔工序中需要断裂和硬度不足的现象，提高钢丝的拉拔性能以及钢丝的使用寿命。

技术研发人员：赵峻逸,倪自飞,姜园杰,许璐,刘琪,朱洲艺,邹雨轩,张筱淇
受保护的技术使用者：南京工业职业技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15