钢丝生产(steel   wire   production)

以热轧盘条为原料通过冷拉加工获得成品钢丝的工艺。钢丝生产具有多工序和工序往复循环的特点。钢丝生产的一般工艺流程见图。

钢丝生产的主要工序包括原料选择、清除氧化铁皮、烘干、涂层处理、热处理、拉丝、镀层处理等。

原料选择    见钢丝原料。

清除氧化铁皮    指去除盘条或中间线坯表面的氧化铁皮，目的是防止拉拔时氧化铁皮损伤模具和钢丝表面，为后继的涂或镀层处理准备良好的表面条件以及减小拉拔时的摩擦降低拉拔力。清除氧化铁皮的方法有化学法和机械法两大类，见盘条化学除鳞和盘条机械除鳞。

烘干    盘条或中间线坯经化学除鳞和涂层处理后，为了去除氢和水分需进行低温加热即烘干。烘干温度一般<300℃，温度不宜过高，以防润滑涂层失效。去氢即排除在酸洗过程中侵入钢基中的氢，目的是消除氢脆，恢复盘条的塑性。去除盘条表面的水分，使之干燥，是为了防止水分恶化润滑剂的使用效果。常用的烘干设施有3种：

(1)烘干箱。为带有上盖的箱体，其有效尺寸按线盘的最大直径确定。工作时箱内通以150～250℃的热风。这种设备烘干速度较快，时间约为2～15min，烘干比较均匀。

(2)隧道式烘干炉。靠炉底下的燃烧室提供热源，干燥室的温度可达280℃左右。炉底上铺有小车轨道以及拱形铸铁散热片。烘干的盘条或中间线坯借助吊杠挂在小车上，经卷扬机或人工送入炉内。每炉可装入10～12个小车。这种设备容量较大、产量较高，但进出小车时工人劳动强度较大，且烘干温度不均匀，小车底部温度偏高。

(3)链式烘干炉。炉子底部为燃烧室，火焰可由底部返到两侧炉墙后再经烟道跑出。炉膛温度为200～400℃。烘干时盘条置于移动的链条上，链条的移动速度约为12m／min。这是一种较先进的炉型，容量大、速度快、产量高，同时克服了隧道式炉工人劳动强度大、烘干温度不均的缺点。

涂层处理    即在经过清除氧化铁皮的盘条或中间线坯表面涂上一层牢固的由本身具有一定润滑性能特别是拉拔时能有效地吸附和携带润滑剂进入变形区的物质所形成的薄膜—涂层。所以涂层实质上是润滑剂的载体(见润滑载体)。涂层的目的是为拉拔创造良好的润滑条件，以减少拉拔过程中的摩擦和发热。处理方法包括物理方法和化学方法两大类，主要形式有蘸石灰、黄化、磷化、镀铜、硼砂处理等。

热处理盘条或钢丝半成品的热处理方式见钢丝热处理。热处理包括原料热处理、中间热处理和成品热处理3种类型。

(1)原料即盘条的热处理用在部分中高碳钢丝及合金钢丝的生产中，目的主要是改善盘条的组织及其不均匀性并消除内应力以提高盘条的塑性及冷拔性能。

(2)中间热处理是对钢丝半成品即中间线坯进行的热处理，主要目的是消除冷拔过程中产生的加工硬化，恢复线坯的塑性，以利于进一步拉拔。如生产中无成品热处理工序，则成品拉拔前的中问热处理还要求确保成品钢丝应具有的组织和性能。

(3)成品热处理在成品拉拔后进行，作用是使产品达到规定的组织与性能，是否进行决定于交货要求。

拉丝在拉丝机卷筒即绞盘(见拉丝机)的牵引下，盘条或中间线坯通过拉丝模模孔变形，达到减小断面改变形状以获得尺寸、形状、性能和表面质量都合乎要求的钢丝。钢丝的拉拔通常要进行多个道次，道次减面率(见面积减缩率)约在10%～40%之间。拉拔钢丝使用的模具主要有固定模、辊模(见辊模拉拔)、旋转模等，并以固定模为主。固定模即为由整体材料制作的外形呈圆饼状而中心开有孔型的拉丝模，模子在拉拔过程中固定不动。早期曾采用钢板模和冷硬铸铁模，以后由于不耐磨和使用寿命低而被淘汰。目前普遍采用硬质合金模，除了硬质合金外，天然钻石也是制模材料，但由于其资源稀少和价格昂贵，只局限于拉拔合金钢细丝和极细丝时使用。20世纪70年代以来又出现了用聚合多晶体、人造金刚石和刚玉陶瓷等制作的拉丝模。辊模为由2～4个可转动的辊子组成的模子。辊模拉拔通常用于拉制一些异形钢丝和难变形钢丝，但随着辊模装置刚性的提高、精度的改善和调整变得更加容易，其使用范围在不断拓宽。旋转模拉丝时模子的本体结构和固定模相同，但拉拔过程中，它在传动机构的驱动下围绕钢丝轴线旋转。优点是改变了拉拔时钢丝与模壁之间的摩擦力的方向，增加了作用在钢丝上的剪应力，使钢丝容易变形，从而可以减少拉拔力和拉拔功率；降低轴向摩擦力使拉拔时钢丝内外层的不均匀变形随之减少；由于模子高速旋转，模孔磨损变得均匀，钢丝的不圆度和表面粗糙度均有改善。但使用旋转模时钢丝易随模子而旋转甚至发生扭转，因此目前只局限于粗丝的拉拔。在使用固定模拉拔的情况下，若在钢丝的进口端施加后张力则形成反拉力拉拔；若对模子施加超声波振动则形成超声波拉丝；若采用静压或流体动力润滑则称为强制润滑拉拔。

冷拔过程中钢丝的组织与力学性能发生变化，产生加工硬化。随着冷变形程度的增加，一般钢丝的抗拉强度、硬度、弹性极限等增加，而延伸率、断面收缩率等下降。由于存在加工硬化，所以当拉拔的变形程度达到一定值后，由于钢丝冷加工性能的显著下降而不适宜再继续拉拔，需要进行中间热处理以恢复其加工性能，一般一个拔程的减面率约为70%～90%。因此，钢丝生产的工艺流程具有往复循环的特点。

拉丝机的能力一般以其卷筒直径的大小和卷简的数量来表示。拉丝机的拉拔速度与钢丝的钢种、直径、热处理的质量、润滑和冷却条件、变形程度、拉丝机的结构以及盘条的盘重等有关。随着钢丝生产的现代化，拉拔速度在不断提高。

为了减少摩擦，降低拉拔力和模耗以及获得表面光洁、尺寸和形状合乎要求的产品，拉拔时必须使用润滑剂润滑。使用固体润滑剂时称为干式拉丝；使用润滑剂水溶液并在其中完成拉拔过程的称湿式拉丝，所用的设备是水箱拉丝机。

在拉拔过程中，由于摩擦及变形功的转化生热，钢丝和模子的温度升高，特别在高速拉拔时温升更为显著(见拉丝发热)。模子温度的上升会影响其使用寿命，而钢丝温度的上升则会使其韧性(扭转和弯曲性能)下降。为了降低温升，必须对模子和卷筒进行冷却，钢丝的直接水冷也得了开发(见拉丝冷却)。

镀层处理在非光面的要求镀层的钢丝表面镀覆一层金属或合金，目的之一是使钢丝防腐以提高其使用寿命，如镀锌(见钢丝热镀锌、钢丝电镀锌)、镀铝、镀锌铝合金等；目的之二是使钢丝具有某些特殊性能，如生产轮胎钢丝和钢丝帘线钢丝时，为了保证钢丝与橡胶具有良好的结合能力，前者需要镀铜、镀黄铜(见钢丝电镀黄铜)或镀青铜，而后者需要镀黄铜。生产镀层钢丝时在工艺流程的安排上，有的是先镀后拔，即镀层工序安排在成品的拉拔之前；有的是先拔后镀，即钢丝在拔成成品之后再进行镀层。一般，在要求钢丝表面镀层光亮、致密且具有较高的强度时，采用先镀后拔，而在对钢丝表面要求不十分高、成品的强度和韧性无特殊要求，但对镀层重量有一定要求时则采用先拔后镀。