胎圈钢丝的生产现状

1、胎圈钢丝的生产现状第 32 卷第 4 期 Vo1.32No.4 金属制品 SteelWireProducts 2006年 8 月 August2006 胎圈钢丝的生产现状 宋清华王伯健刘世锋 (西安建筑科技大学 710055) 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.关键词胎圈钢丝 ;工艺;化学镀铜 ;电镀 中图分类号 TG356.45ProductionPresentSituationofBeadWire SongQinghuaWangBo

2、jianLiuShifeng (XianUniversityofArchitectureandTechnology710055) AbstractTointroducesuchrequirementsasvarieties,strength,breakelongationratio,adheri ngforceforbeadwireof tyre.Toanalyzeproductionprocessofbeadwireandexistingproblemsinproductionanddiffe rencesofbeadwireproduc tionathomeandabroadarepoin

3、tedout.Feasibleadvicesforproducingbeadwirewasputforw ard.Keywordsbeadwire;technology;chemicMcopperplating;electroplate 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 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

4、轮胎多选 用00.96,1.00mm规格;载重子午线轮胎多选择 1.42,1.55,1.65mm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.96,1.00mill,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 1.00mill 为例,普通型胎圈 钢丝的最小断裂强度为1800MPa,高强度型胎圈钢 丝最小断裂强度为2050MPa.在轮胎胎圈强度相 同的条件下 ,采用高强度型比普通型胎

5、圈钢丝减少 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 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

6、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 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 0.16m 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 镀铜量 .96mm 或 01.0mm 的胎圈钢丝的镀铜 量一般控制在 0.30.7g/kg.镀层可以是紫铜 ,青铜

7、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 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

8、应是钢丝最小破断 负荷的 50%,接头能够在 20kg 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 1.3mm 的胎圈钢丝 ,般从 5.5mm 盘条经预处理连续拉拔至成品直径，再回火,镀青铜；小于1.3mm的胎圈钢丝，一般粗拉至2.4mm（普通强度，含碳量约0.72%）或3.3mm（高强度,含碳量约0.82%）,经中间热处 理,然后拉拔至成品直径01.0,0.96,0.8

9、9m m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 : 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 生产工艺流程 : 放线一回火一冷水洗一电解酸洗一水洗一

10、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,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 0.050.15 Ixm, 见表 1.表I镀青铜胎圈钢丝镀层厚度(2) 浸镀时间.

11、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

12、子炉加热回火方式 ,两种工艺回火 （下转第 16 页）?16?金属制品第 32 卷CuSO4?5H2OH2SO4 镀铜添加剂80 150g/L65L30 80L0.11.0g/L镀铜添加剂配方 :乙撑硫脲2 一羟基苯并咪唑 聚二硫二丙烷磺酸钠 聚乙二醇 氯化钠 氯化铵2.4 定径抛光工艺1.5 2mg/L1 1.5mg/L0.8 Img/L80 100mg/L5 10mg/L5 10mg/L定径抛光工艺可以提高焊丝镀铜的光亮度和尺 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

13、丝"的产生 ,同时 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 0.12mm,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 命.抛光液应定期更换 .定径抛光速度和镀铜速度 相匹配.3 结语 按上述工艺生产的管线钢用高等级埋弧焊丝已 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 GB971 1 .2和美国石油协会 API5L 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):10 14.

14、2 仝奎.提高钢丝镀铜层耐蚀性的探讨J.金属制品， 2001(1):15 一 17.(收稿日期 :20060531)作者简介付彦宏 1963年 9 月生,华北石油第一机械厂高级工程师 廖广平 1 972年9月生,华北石油第一机械厂工程师 . 刘红 1975 年 6 月生,华北石油第一机械厂助理工程师(上接第 13 页)均匀,无污染 .3.2 镀铜方式与化镀相比 ,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

15、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 低的残余扭转值 ,最终获得优良的成品胎圈钢丝 .4 结语 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 锡青铜方式 ,提高镀层质量 ,增加钢丝与橡胶的粘合 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 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):515520.3 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，2002:17 19.4 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):78.5 BogdanGolis，JanWPilarczyk，HenrykDyjaet