提高水箱拉拔热镀锌钢丝锌层厚度的试验【爱彩

作者:机械设备

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模具的型腔对锌层质量的影响

针对电镀锌钢丝生产的制绳钢丝锌层质量不合格的问题,对电镀锌工艺参数进行优化。介绍电镀锌生产工艺流程及质量控制要点,电镀锌生产工艺流程为:放线→酸洗→水洗→电镀锌→冷水洗→热水洗→烘干→收线。采用硫酸锌盐电镀,硫酸锌的质量浓度为400~600 g/L,电镀液的pH为2~4。

拉拔过程中,拉丝模的磨损分为2个部分,一是钢丝和拉丝模接触处出现磨损环,二是拉拔工作锥和定径带的磨损。先进的拉丝机都带有一套先进的过程控制系统,这套系统一方面可监测钢丝每一道次尺寸的变化,另一方面所有道次的尺寸是采用最后一个道次的激光尺寸量规和不同道次的线速度来计算的,这种方法使测量拉丝模的磨损成为可能。

拉拔工艺对锌层质量的影响

电镀锌生产过程中,影响镀锌质量的关键因素是电镀前钢丝酸洗的洁净度和电镀液质量浓度、pH控制以及单丝电流的大小。酸洗质量的好坏直接影响镀层与基体的结合强度,电镀液质量浓度直接决定离子迁移后溶液中离子的补充速度,消除浓差极化现象。pH控制不当,会造成镀层疏松。

磨损环的评估采用工作锥开始磨损处到切点处的最大磨损深度,第1道次的拉丝模在工作锥长度方向上全部磨损,第8,9道次磨损环深度为0.04 mm 时对应拉拔钢丝的长度分别为300,550 km,第1,2,3,4,5道次磨损环深度为0.06 mm 时对应拉拔钢丝的长度分别为500,600,800,1000,1300 km。

取一套新模具,原材料是同一批镀锌钢丝绳材料,用不同速度拉拔,比较钢丝锌层质量,.在同等条件下,在400~450 m/min速度拉拔时锌层质量控制得最好。在480~500 m/min速度拉拔时,锌层质量下降,可能是高速拉拔时降低了模具的润滑状态,模具的入口与压力区的角度需要作适当的调整,同时润滑液也需要对高速性能和极压性能作筛选。

电镀优化工艺参数:电流密度为16~20 A/dm2,硫酸锌溶液质量浓度为500 g/L,pH为2.5~3.0。ø0.80 mm电镀锌钢丝锌层面质量全部控制在80~90 g/m2,锌层面质量散差很小。后续的水箱拉拔制绳丝进行100%锌层检测,平均锌层面质量14.5 g/m2,锌层损失小于5%。将ø0.80 mm镀锌钢丝拉拔至ø0.15 mm,ø0.15 mm电镀锌制绳钢丝在21模的翻转式水箱拉丝机上生产完成,总压缩率为96.48%,严格按照多道次小压缩率拉拔,在模具角度的选择以及润滑条件上,充分考虑减少锌层的刮削。

试验采用直径11 mm的高碳钢线材,拉拔9道次至4.26 mm,前4道次采用的拉丝模套直径为75 mm,高度为28 mm,拉丝模坯直径为25 mm,高度为28 mm。后5道次圆锥形模坯直径为17-18 mm,高度为18 mm,模坯被安装在外套直径为75 mm的压力模内。拉丝机卷筒直径为1 200 mm,拉丝机配备有激光尺寸量规和辐射高温计,钢丝长度由安装在最后一个卷筒上的脉冲计数器来测量。第1~9道次的压缩率分别为23.5%,22.5%,21%,19.5%,19.5%,18%,17.5%,17%,15.5%,相应道次的钢丝线速度分别为1.5,2,2.5,3,4,4.6,5.2,6.5,8 m/s。和千分尺测量的误差相比,激光测量的尺寸误差大0.01 mm,与计算值的偏差为±0.01 mm。

HJX-300/21水箱拉丝机属于单侧拉拔拉丝机,原拉丝工艺为φ2.40—2.20—2.05—1.90—1.78—1.65—1.52—1.38—1.25—1.14—1.06—1.00—0.94—0.86—0.80—0.72—0.65—0.60—0.57—0.555 mm。道次压缩率分别为16.0%、13.2%、14.1%、12.2%、14.1%、15.1%、17.6%、18.0%、16.8%、13.5%、11.0%、11.6%、16.3%、13.5%、19.0%、18.5%、15%、9.8%、5.2%。机器的部分压缩率q为13.0%,机器延伸系数μ为1.1494。成品部分压缩率10%,延伸系数μ为1.1111。由于4轴或6轴塔轮式水箱拉丝机设计时,主轴的增速比等于塔轮的梯度。配模一般都采用平均部分压缩率,从配模可以看出道次间的部分压缩率跳跃大,必定会增加钢丝和塔轮的打滑量。部分道次的压缩率过低,造成拉拔反张力过大,甚至引起断丝。

单丝电流的大小决定了电流密度的大小,电流密度越小,离子沉积越致密,因此锌层面质量越好。

千分尺测量最接近实际值,误差为±0.005 mm,激光测量的误差比千分尺的大0.01 mm。拉丝模磨损分为磨损环的变化和尺寸的增加。压力模能减小磨损。

在相同的速度情况下,减小定径带长度有利于镀锌钢丝在拉拔时减少锌层质量的损失。但是减小定径带长度却增加模耗量,在2组试验中,每套模子生产约6 t的钢丝,定径带为0.3 d一套模子共有6只模子更换,模耗在1只/t(其中有3只是成品模),而定径带为0.5 d一套模子只消耗3只成品模,所以,控制模具型腔的工作锥,适当减小定径长度有利于锌层质量的提高。

提高水箱拉拔热镀锌钢丝锌层厚度的试验【爱彩乐APP下载】。模具材质采用钨钢模具和聚晶模具组合,模具工作锥角度为12º~16º,定径带长度为钢丝直径的0.15倍,拉拔过程中收线速度10~12 m/s,收线张力8~10 N,润滑剂质量分数3.5%~4.5%。通过工艺优化及生产试制,ø0.15 mm制绳钢丝抗拉强度2 300~2 500 MPa,扭转值40~60次,平均锌层面质量14.5 g/m2,自由圈径100~150mm小规格钢丝拉拔锌层质量损失小于5%。

提高水箱拉拔热镀锌钢丝锌层厚度的试验【爱彩乐APP下载】。拉丝模磨损采用拉拔后的钢丝尺寸减去试验前测量的模孔尺寸,钢丝长度以通过模孔的长度来计量。拉拔初期钢丝尺寸比模孔尺寸大0.02 mm,同第5~8道次的磨损相比,前4道次的磨损较大,而第9道次的磨损仅比第5~8道次的稍大,拉丝模孔尺寸扩大0.08 mm,通过前4道次的钢丝长度为700 km,扩大同样的尺寸,通过第5-8道次的钢丝长度为1200 km,其中,前4道次采用普通拉丝模,第5~8道次采用压力模。

中细规格的镀锌钢丝绳所用钢丝一般通过水箱拉丝机拉拔,水箱拉丝机拉拔中,降低拉拔过程中的锌层损失,是镀锌钢丝绳控制重点。从拉丝工艺与设备的匹配、拉丝模具的型腔设计、不同速度拉拔对锌层的影响等方面进行分组试验,统计后分析认为:水箱拉丝机打滑系数1.02的配模拉拔工艺、较短的定径带长度、400~450m/min的拉拔速度,能有效减少拉拔中的锌耗,使Ф0.555 mm钢丝锌层面质量在30g/m2以上。

拉拔速度对锌层质量的影响

在按调整配模工艺后的100个样品检测记录中,锌层面质量在26.4~49.8 g/m2,平均锌层面质量为36.6 g/m2。锌层质量相对提高31%,锌层损失率相对原来工艺明显降低。原来工艺生产100 t钢丝原料镀锌约5 t,拉拔后锌层约2.25 t。如果采用与机器相匹配的新工艺生产锌层可达3t,不但可减少有色金属的浪费,更重要的是拉拔后锌层面质量得到提高,能满足锌层要求高的钢丝生产需求。

调整后,设定打滑系数为1.02的配模方案,拉拔工艺为φ2.40—2.25—2.09—1.93—1.78—1.64—1.51—1.39—1.28—1.19—1.10—1.02—0.94—0.87—0.80—0.74—0.68—0.63—0.585—0.555mm。道次压缩率分别为12.1%,13.7%,14.7%,14.9%,15.1%,15.2%,15.3%,15.2%,13.6%,14.6%,14%,15.1%,14.3%,15.4%,14.4%,15.6%,14.2%,13.8%,10%。拉拔速度为300 m/min。

为了寻求热镀锌钢丝水箱拉丝机拉拔的合理模具型腔,利用法尔胜集团公司可特模具厂的直线模具制造设备和挪威CU-10模具检测仪,进行试验模具的型貌分析。工作锥的角度按拉拔道次的压缩率大小进行合理的选择,但是对定径带长度作了一定的控制,即适当减小定径带,试验采用2套新模,定径带分别为0.3 d、0.5 d。

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