胎圈钢丝的生产现状

第３２卷　Ｖｏ１．３２　第４期　Ｎｏ．４　金　Ｓｔｅｅｌ　属　Ｗｉｒｅ　制　品　２００６年８月　Ａｕｇｕｓｔ　２００６　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　胎圈钢丝的生产现状　宋清华王伯健刘世锋　７１００５５）　（西安建筑科技大学摘要介绍轮胎对胎圈钢丝在品种、强度、断裂伸长率、粘合力等方面的要求。分析胎圈钢丝的生产工艺，指出　胎圈钢丝；工艺；化学镀铜；电镀　ＴＧ３５６．４　５　胎圈钢丝生产中存在的主要问题，以及国内外胎圈钢丝生产的差距，并提出可行性建议。　关键词中图分类号Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｅｓｅｎｔ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｅａｄ　Ｗｉｒｅ　Ｓｏｎｇ　Ｑｉｎｇｈｕａ　Ｗａｎｇ　Ｂｏｊｉａｎ　Ｌｉｕ　Ｓｈｉｆｅｎｇ　（Ｘｉ　ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　７１００５５）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｓｕｃｈ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｓ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｂｒｅａｋ　ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ，ａｄｈｅｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｆｏｒ　ｂｅａｄ　ｗｉｒｅ　ｏｆ　ｔｙｒｅ．Ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｂｅａｄ　ｗｉｒｅ　ａｎｄ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｂｅａｄ　ｗｉｒｅ　ｐｒｏｄｕｃ—　ｔｉｏｎ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ａｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｆｅａｓｉｂｌｅ　ａｄｖｉｃｅｓ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｂｅａｄ　ｗｉｒｅ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｂｅａｄ　ｗｉｒｅ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｈｅｍｉｃＭ　ｃｏｐｐｅｒ—ｐｌａｔｉｎｇ；ｅｌｅｃｔｏｐｌｒａｔｅ　随着我国汽车工业的发展，胎圈钢丝需求量呈　逐年上升趋势。据统计预测，２００６年我国回火胎圈　钢丝需求量将超过３５万ｔ，且产量逐年攀升。胎圈　用量约２０％，使胎圈质量减小，轮胎滚动阻力降低，　节约能耗，具有较好的社会和经济效益，是胎圈钢丝　的发展趋势。　１．２断裂伸长率　钢丝要求具有均匀的圆形截面，表面镀层均匀，无划　痕凹坑，干净无杂质并且无氧化迹象　引。　１轮胎对胎圈钢丝的要求　１．１　品种与强度　断裂伸长率是胎圈钢丝的一个关键指标，断裂　伸长率不符合要求则不能使用，特别是采用引进技　术的轮胎生产厂家对此项指标控制更严格。国外公　司的胎圈钢丝断裂伸长率大于５％，实测值更高。　国内对胎圈钢丝断裂伸长率的测试仅含塑性形　变，不含弹性形变，试验时取一定长度的样品，在两　端做上记号，在拉伸试验机上进行拉伸试验，待钢丝　拉断后再将钢丝断口对接起来，测得长度的增量即　为断裂伸长率。由于国内胎圈钢丝断裂伸长率相对　较低，因而无法在特种轮胎上使用，即使对于同样强　度的胎圈，做轮胎的水压爆破试验时，采用国产低断　裂伸长率钢丝的安全倍数明显较低，说明胎圈钢丝　的断裂伸长率起了重要作用。　１．３镀铜和粘合力　根据轮胎的受力分析，不同类型的轮胎应选择　不同直径的胎圈钢丝，轻载和轿车子午线轮胎多选　用Ｏ０．９６，１．００　ｍｍ规格；载重子午线轮胎多选择　１．４２，１．５５，１．６５　ｍｍ规格，斜交轮胎也应按照此原　则选择胎圈钢丝，以使其结构和受力更合理。国内　胎圈钢丝的规格主要是　．９６，１．００　ｍｉｌｌ，其他规格　用量较少，但呈上升趋势，尤其是　１．４２，１．６５，１．８２　ｍｍ等粗规格胎圈钢丝的使用量逐渐加大，胎圈钢　丝呈系列化方向发展。　根据强度不同，相同直径的胎圈钢丝分普通型　和高强度型。以常用　１．００　ｍｉｌｌ为例，普通型胎圈　钢丝的最小断裂强度为１　８００　ＭＰａ，高强度型胎圈钢　丝最小断裂强度为２　０５０　ＭＰａ。在轮胎胎圈强度相　胎圈钢丝镀铜是为了改善钢丝与橡胶之间的粘　合性能，镀铜量对粘合性能有直接影响。镀铜厚度　为０．０８—０．１６　ｍ时，对橡胶与胎圈钢丝的粘合最　有利。若镀铜量少，粘合性能较差；镀铜量多，铜的　同的条件下，采用高强度型比普通型胎圈钢丝减少　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　宋清华等：胎圈钢丝的生产现状　・１３・　强度低，其动态性能差，因而要严格控制胎圈钢丝的　放线一铅淬火一水洗一酸洗一水洗一磷化一清　洗一涂硼砂一烘干一收线。　２．３回火一镀铜生产线　镀铜量。　．９６　ｍｍ或０１．０　ｍｍ的胎圈钢丝的镀铜　量一般控制在０．３—０．７　ｇ／ｋｇ。　镀层可以是紫铜、青铜或黄铜，一般选择紫铜或　青铜，镀青铜的钢丝耐腐蚀性、耐高温老化性好，但　必须严格控制锡的质量分数，国外公司锡的质量分　数标准不同；镀紫铜如果镀层厚度控制不严，对钢丝　生产工艺流程：　放线一回火一冷水洗一电解酸洗一水洗一镀铜　一水洗一表面处理一热水洗一涂层一烘干一收线。　２００２年前国内胎圈钢丝生产紫铜镀层占多数，　与橡胶的粘合性能有直接的不良影响。　１．４其它要求　胎圈钢丝采用标准包装，否则无法在进口的胎　圈生产设备上使用。钢丝采用抽真空包装并含干燥　剂，以保证钢丝在储存、运输以及使用前不生锈。每　两盘钢丝放在一个托盘上进行运输包装，包装的形　式可以不同，但必须保证在运输过程中不破损。　在一盘钢丝中允许有一定的接头数，但接头必　须对焊并打磨，以免直径发生变化，直径增加率不　得超过２０％，接头最小断裂强度应是钢丝最小破断　负荷的５０％，接头能够在２０　ｋｇ的张力下通过０８０　ｍｍ的滑轮不断开，这是保证钢丝圈正常生产的基　本要求。　２胎圈钢丝的生产工艺　胎圈钢丝已经具有较为成熟的生产工艺。拉丝　设备一般选用直进式拉丝机，以提高钢丝的平直度　和降低钢丝残余扭转，拉丝中间的热处理一般采用　铅淬火。　国外公司生产大于等于　１．３　ｍｍ的胎圈钢丝，　一般从　５．５　ｍｍ盘条经预处理连续拉拔至成品直　径，再回火、镀青铜；小于　１．３　ｍｍ的胎圈钢丝，一　般粗拉至　２．４　ｍｍ（普通强度，含碳量约０．７２％）或　３．３　ｍｍ（高强度，含碳量约０．８２％），经中间热处　理，然后拉拔至成品直径０１．０，０．９６，０．８９　ｍｍ，再回　火、镀青铜…。　２．１　盘条预处理与粗拉线　盘条预处理与粗拉生产线工艺流程：　盘条一检验一放线一乱线开关一机械除锈一蒸　汽喷吹一冷水冲洗一电解酸洗一涂硼砂一烘干（热　风烘干／感应加热）一粗拉一工字轮收线。　润滑载体多用硼砂，也可用磷化，成本略高，但　其润滑效果较涂硼砂好。涂硼后一定要经干燥处　理，可以热风干燥，投资省，作业线较长；也可以感应　加热干燥，投资高，作业线较短。　２．２铅淬火热处理线　铅淬火热处理生产线工艺流程：　２００５年后锡青铜镀层较多，且多在规模较大的企业　生产应用，一般为硫酸盐镀铜，镀紫铜和锡青铜的区　别是采用的工艺配方不同。　镀铜方法通常有化镀或电镀，常用化镀工艺。　镀铜前需活化处理，电解酸洗、镀铜、表面处理及涂　层均需气吹系统，可减少酸洗液的带出，另外可节省　清洗水的用量。　镀青铜作业线工作参数的选择¨　ｊ：　（１）镀层厚度。镀层厚度分为厚镀层和薄镀层，　但几乎全部采用薄镀层，镀层厚度为０．０５—０．１５　Ｉｘｍ，见表１。　表ｌ　镀青铜胎圈钢丝镀层厚度　（２）浸镀时间。通过试验数据，绘制钢丝浸镀　时间（ｓ）与镀层面质量（ｇ／ｍ　）的关系曲线，从曲线　中查出达到规范所要求的镀层面质量所需要的浸镀　时间。　３存在的问题及解决措施　胎圈钢丝的生产工艺较为成熟，但各企业的产　品质量之间存在很大差异，与国外相比还有很大差　距，特别在同规格胎圈钢丝的强度、平直度、镀层质　量以及与橡胶的粘合力等方面。　３．１　回火方式　通过回火工艺可提高钢丝的弹性极限和屈服强　度，得到韧性和硬度俱佳的胎圈钢丝。生产中以铅　回火为主，因其成本投人低，操作较简单，回火均匀，　得到广泛应用，但铅回火的缺点是污染大，生产环境　较差；比较先进的是采用感应炉加热回火和流动粒　子炉加热回火方式，两种工艺回火（下转第１６页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

・１６・　ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ　Ｈ２ＳＯ４　８０～１５０　ｇ／Ｌ　６５　Ｌ　金　属　制　品　第３２卷　命。抛光液应定期更换。定径抛光速度和镀铜速度　相匹配。　３０～８０　Ｌ　镀铜添加剂　镀铜添加剂配方：　乙撑硫脲　０．１—１．０　ｇ／Ｌ　３　结语　按上述工艺生产的管线钢用高等级埋弧焊丝已　１．５～２　ｍｇ／Ｌ　１～１．５　ｍｇ／Ｌ　经在国家重点管线建设中得到广泛应用，焊接Ｘ７０　钢管焊缝的强度、低温夏比冲击功及夹杂物含量均　满足ＧＢ　９７１１．２和美国石油协会ＡＰＩ　５Ｌ标准的要　求。　参考文献　［１］庄传晶．ｘ８０级管线钢的发展及今后的研究方向［Ｊ］．　焊管，２００５（２）：ｌ０一ｌ４．　２一羟基苯并咪唑　聚二硫二丙烷磺酸钠　聚乙二醇　０．８～Ｉ　ｍｇ／Ｌ　８０～１００　ｍｇ／Ｌ　５～１０　ｍｇ／Ｌ　５～１０　ｍｇ／Ｌ　氯化钠　氯化铵　２．４定径抛光工艺　定径抛光工艺可以提高焊丝镀铜的光亮度和尺　［２］仝奎．提高钢丝镀铜层耐蚀性的探讨［Ｊ］．金属制品，　２００１（１）：ｌ５一ｌ７．　寸精度，并刮掉镀铜层表面的浮铜。拉丝模具位置　偏移会造成模具磨损的不均匀性，形成“椭圆丝”。　采用旋转模具技术可以避免“椭圆丝”的产生，同时　（收稿日期：２００６—０５—３１）　作者简介　改善了模具的润滑条件，延长了模具的使用寿命。　拉丝模的旋转采用变频无级调速，定径压缩量０．０６　～付彦宏１９６３年９月生，华北石油第一机械厂高级工程师。　廖广平刘　红１９７２年９月生，华北石油第一机械厂工程师。　１９７５年６月生，华北石油第一机械厂助理工程师。　０．１２　ｍｍ，压缩量太小抛光效果不好，压缩量过大　易产生定径拉丝模粘铜，影响定径拉丝模的使用寿　（上接第１３页）均匀，无污染。　３．２镀铜方式　力；（４）根据市场要求，增加胎圈钢丝产品规格，以　适应轮胎工业的多种需求。　参考文献　与化镀相比，电镀的镀层结晶比较致密，与基体　的结合力较好，但作业线较长，一次性投资较大。电　镀紫铜比较容易，电镀铜锡合金比较难。化镀锡青　铜工艺具有生产效率高、镀层颜色均匀、与橡胶粘合　力高和防锈能力强等优点。　镀锡青铜回火胎圈钢丝在硫化过程中与轮胎橡　胶整体达到良好粘合，并且在轮胎使用中，后期钢丝　与橡胶粘合力稳定，这是纯铜镀层钢丝无法比拟的。　在镀锡青铜回火胎圈钢丝生产过程中应保证镀前钢　丝表面处理效果，否则镀层颜色及性能将难以保证。　同时在消除应力以前，还应保证钢丝的平直度和较　［１］　戴宝昌．重要用途线材制品生产新技术［Ｍ］．北京：冶　金工业出版社，２００１：１４０—１４８．　［２］　张清珍．胎圈钢丝的品种、性能及发展趋势［Ｊ］．轮胎　工业，２００２（２２）：５１５—５２０．　［３］　宋为，王宝玉．化镀锡青铜回火胎圈钢丝生产工艺技　术［Ｊ］．金属制品，２００２（４）：ｌ７一ｌ９．　［４］　曾国镇．电镀低锡青铜回火胎圈钢丝生产工艺研究　［Ｊ］．金属制品，２００１（６）：７—８．　［５］Ｂｏｇｄａｎ　Ｇｏｌｉｓ，Ｊａｎ　Ｗ　Ｐｉｌａｒｃｚｙｋ，Ｈｅｎｒｙｋ　Ｄｙｊａ　ｅｔ　ａ１．Ｉｎ—　ｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｐｐｅｒ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｂｅａｄ　ｗｉｒｅｓ［Ｊ］．Ｗｉｒｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｉｎｔｅｒ－　ｎａｔｉｏｎａｌ，２００２（１１）：６９—７３．　低的残余扭转值，最终获得优良的成品胎圈钢丝。　４结语　（收稿日期：２００６—０５—２９）　作者简介　随着中国汽车工业的发展，胎圈钢丝具有很大　发展潜力。针对胎圈钢丝提高质量和性能的建议：　（１）拉丝采用直进式拉丝设备，以提高胎圈钢丝的　平直度和低松弛性；（２）胎圈钢丝采用感应炉或流　动粒子炉加热回火方式，减少环境污染；（３）采用镀　宋清华王伯健刘世锋１９８０年生，西安建筑科技大学冶金工程学院硕士　研究生。　１９６３年生，博士，西安建筑科技大学冶金工程学院　副教授。　１９７８年生，西安建筑科技大学冶金工程学院在职　硕士研究生。　锡青铜方式，提高镀层质量，增加钢丝与橡胶的粘合