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（二）贵州钢丝帘线生产线项目1、项目可行性及依据A、钢丝帘线是一种高技术含量、高附加值的产品，用于子午线轮胎的生产。
我国轮胎工业发展迅速，1990年—2000年十年间，我国轮胎工业发展迅速，轮胎产量增长3.65倍，子午线轮胎产量也大幅度提高，由1990年的118万套，猛增至2000年的3188万套，增长27倍。
但我国子午线轮胎仅占31.6%，西欧各国已达100%，美国93%，日本86%。
大力发展钢丝帘线，推动我国轮胎的子午线化，是我国金属制品行业长远而艰巨的任务，符合我国产业政策。
本公司拟分两期建设钢丝帘线项目，一期年产钢丝帘线5,000吨。
B、项目产品有良好的市场依托。
贵州、四川地区大型轮胎生产企业较多，项目产品能就近供应贵州轮胎股份有限公司等公司载重子午线轮胎所需的钢丝帘线。
C、钢帘线是高能耗产品，特别对电力的需求很高，每吨产品耗电在4000kWh 以上，用电成本较高，而贵州省是我国西南地区的能源大省、水电、火电丰富，能源价格便宜。
项目建设基础条件较好，有可供项目建设用地（不需新征土地），有较完善的水、电、热、机修、运输等公用辅助设施，既可节省工程投资，又可缩短工程建设期。
2、项目主要内容主要生产线设备配备：本项目建设主体工艺设备以从国外引进为主。
（1）线材预处理、粗拉连续线一条：包括放线架、机械除锈、电解酸洗、硼化、干燥等工序，处理线经φ5.50mm ，速度120m/min ，年工作7200小时，处理线材能力为7740t，本项目年需线材处理量为5550t，可以满足要求。
粗拉丝配有一台TD560 －10型直线式拉丝机，拉拔φ1.95～φ3.15mm 钢丝，道次分别为10～5道，拉丝速度则为11～6.5m/s，三班生产可以满足本项目对粗拉钢丝5166t/年的能力需要。
（2）中丝热处理酸洗硼化连续线：该线由放线机、漂洗脱脂槽、明火奥氏体化热处理炉-液化气铅浴淬火炉、漂洗槽、电解酸洗槽、三段漂洗槽、热水漂洗槽、硼化槽、干燥箱、收线机等组成。
工 业 技 术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2019.10.057轮胎用钢帘线生产工艺①张学辉(天津工业职业学院 天津 300400)摘 要：钢帘线是汽车子午胎理想的骨架材料，在金属制品中生产难度大，技术含量高。
该文论述了钢帘线主要的生产工艺，包括原料要求、盘条预处理、粗拉、中间热处理、中拉、最终热处理、电镀、湿拉、合股、检验、包装。
最后对轮胎用钢帘线生产的发展趋势做了预测。
关键词：钢帘线 轮胎 拉丝 金属制品 发展趋势中图分类号：TQ33 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)04(a)-0057-03①作者简介：张学辉(1972—)，男，汉族，河北迁安人，硕士，讲师，工商管理经济师，从事金属制品加工技术的教学和科研工作。
钢帘线是采用优质高碳钢线材制成的表面具有黄铜镀层且具有特殊用途的细规格钢丝股或绳。
国际合成纤维标准化局对钢帘线的定义是：“作为最终产品，由两根或更多根钢丝组成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。
”钢帘线主要用于轿车轮胎、轻型卡车轮胎、载重型卡车轮胎、工程机械车轮胎和飞机轮胎及其他橡胶制品骨架材料。
以钢帘线为骨架材料制造的轮胎具有很多优点，如重量轻省油、耐磨性好、不易爆胎、耐穿刺、弹性好、使用寿命长、翻新次数多等。
钢帘线在金属制品中生产难度大，技术含量高的产品，被称为“线材皇冠上的明珠”。
1 钢帘线的分类1.1 按强度等级划分普通强度钢帘线 NT （可不标注）；高强度钢帘线HT。
1.2 按结构特性划分普通结构钢帘线；开放型钢帘线（OC ）；密集型钢帘线（CC ）；高伸长型钢帘线（HE ）。
2 钢帘线对盘条的要求钢帘线的原料必须是控制冷却热轧盘条，金相组织必须是索氏体组织，奥氏体晶粒度2~5级（ASTM ），必须能经受90%以上总压缩率，不许用铝脱氧。
化学成分见表1[1]。
盘条储存：不能露天存放，盘条库要清洁干燥，通风良好，防锈蚀。
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201410594994.4(22)申请日 2014.10.30C23C 2/38(2006.01)C23C 2/04(2006.01)(71)申请人江苏兴达钢帘线股份有限公司地址225721 江苏省泰州市兴化市戴南镇人民西路88号(72)发明人刘祥 苗为钢 张正裕 王秀丽钱庆生 冯国兵(74)专利代理机构泰州地益专利事务所 32108代理人王楚云(54)发明名称一种珠光体钢丝的镀黄铜工艺(57)摘要本发明公开了一种珠光体钢丝的镀黄铜工艺，包括以下步骤：⑴、超声波清洗，⑵、助镀处理，⑶、热浸镀黄铜，⑷、磷酸清洗。
该镀黄铜工艺能够降低成本，改善环境，提高钢丝黄铜镀层的耐腐蚀性能和粘合性能。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号CN 104451505 A (43)申请公布日2015.03.25C N 104451505A1.一种珠光体钢丝的镀黄铜工艺，包括以下步骤：⑴、超声波清洗：清洗干拉后残留在钢丝表面的润滑剂或硼砂，保证钢丝表面清洁；⑵、助镀处理：将钢丝在4-7%的KF助镀剂溶液中浸泡3-5min，浸泡温度20-50℃；⑶、热浸镀黄铜：将钢丝浸入熔融的黄铜镀液中进行索氏体化和镀黄铜，黄铜镀液温度T :1060℃＞T＞970℃，热浸镀黄铜时间t: 60s＞t＞6s;⑷、磷酸清洗：清洗过程中将钢丝完全浸入磷酸溶液中，磷酸H3PO4浓度为40±10g/l，磷酸溶液中Zn2+浓度控制在3.5g/l以下，温度范围为40±10℃。
2.根据权利要求1所述的珠光体钢丝的镀黄铜工艺，其特征在于：所述的钢丝以走线的方式热浸镀黄铜，钢丝出线方向与黄铜镀液之间角度控制在5-30°。
3.根据权利要求2所述的珠光体钢丝的镀黄铜工艺，其特征在于：所述的热浸镀黄铜时间t优先为45s＞t＞20s。
钢帘线用热浸镀黄铜钢丝的微观组织及力学性能杨巍峰;钱庆生;杨小芹【摘要】在980°C的熔融黄铜中对0.92％C钢丝(直径1.8 mm)热浸镀黄铜(45±5)s.对比了热浸镀黄铜钢丝和电镀黄铜钢丝的组成、微观组织和冷拉性能.结果表明,热浸镀黄铜层的厚度为3～5μm,以α相为主,呈均匀的伪共析珠光体,珠光体片层间距、抗拉强度幅差和断面收缩率幅差均小于电镀黄铜钢丝,冷拉性能也更优.对热浸镀黄铜钢丝进行24道次拉拔而获得的直径为0.3 mm的单丝具有镀层厚度均匀,力学性能、扭转性能稳定的优点,以其捻制的钢帘线粘合性能优异.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2019(038)007【总页数】6页(P305-310)【关键词】钢帘线;黄铜;热浸镀;电镀;微观组织;力学性能;粘合力【作者】杨巍峰;钱庆生;杨小芹【作者单位】中亿丰建设集团股份有限公司,江苏苏州 215131;盈锋紧固系统(无锡)有限公司,江苏无锡 214000;无锡轻大建筑设计研究院有限公司,江苏无锡 214000【正文语种】中文【中图分类】TG113当前用于制造钢帘线(橡胶骨架材料)或切割线的冷拔珠光体钢丝电镀黄铜工艺需经过派登(patenting)处理、酸洗、电镀铜、电镀锌、热扩散处理等工序。
其中派登处理主要有水浴和铅浴两种方式，水浴用高分子聚合物淬火液价格昂贵，铅浴严重污染环境。
派登处理后需通过酸洗来清除钢丝表面残留的氧化物，当前主要采用盐酸洗，而盐酸易挥发的特性导致生产厂家的环保成本加大。
电镀铜/锌后热扩散所得黄铜镀层与钢丝之间仍属于电沉积结合，结合力较弱[1-2]，因此电镀钢丝经水箱拉丝机拉拔后黄铜镀层的损失率高。
另外，电镀黄铜层存在Cu、Zn 浓度梯度，易形成脆性较高的β 相黄铜，使得在水箱拉丝过程中的断丝率也高[3-5]。
为了解决上述钢帘线企业生产过程中存在的问题，本文通过将冷拉后的0.92%C珠光体钢丝浸入980 °C 熔融的黄铜合金中，在钢丝表面获得均匀、力学性能优异以及粘合性能良好的黄铜镀层，从而省去传统工艺中的繁琐工序。
1 实验1.1 钢帘线用钢丝热浸镀黄铜工艺采用某顶尖钢铁企业提供的直径5.50 mm 的0.92%C 拉丝盘条，其化学成分为：C 0.919%，Si 0.190%，Mn 0.320%，P 0.019%，S 0.005%，Cu 0.006%，Cr0.210%，Ni 0.028%，Al 0.004%，Sn 0.004%。
采用干式拉丝机将盘条连续拉拔成直径1.80 mm 的干拉钢丝，再分别进行不同方式的镀黄铜处理：(1) 电镀黄铜：派登处理→焦磷酸盐体系预镀铜→硫酸盐体系镀铜→硫酸盐体系镀锌→热扩散处理。
所得样品简称为电镀钢丝。
(2) 热浸镀黄铜：钢丝经过助镀后浸入(980 ± 10) °C 熔融的黄铜液(黄铜锭的铜含量为63.5% ± 1.0%)中40 ～ 50 s，取出后空冷至室温。
为了防止钢丝表面生成氧化锌薄膜，在镀黄铜槽后增设磷酸槽清洗。
所得样品简称为热浸镀钢丝。
1.2 热浸镀黄铜的性能表征如图1 所示，将热浸镀黄铜钢丝的横截面分为边部、中部和心部3 个物理区域，每个区域平均分为8 份，在每等分中随机选取5 个点(即每个区域选取40 个点)，采用Sirion 200 型场发射扫描电镜(SEM)分析组织结构和测量珠光体片层间距。
为了尽可能地保证所测珠光体片层间距的准确性，用于测量片层间距的珠光体团的片层平面与磨面垂直[6-7]。
图1 钢丝横截面珠光体片层间距分析取样位置 Figure 1 Sampling positions for analysis of the interlamellar spacing of pearlite on cross-section of steel wire按照表1 的湿拉工艺，采用NMG6/25 型立式湿拉机对镀黄铜钢丝进行24 道次拉拔，即得直径D 为0.30 mm 的单丝。
湿拉前将湿拉模具全部重新更换，每种钢丝连续湿拉1 t。
表1 钢丝湿拉工艺 Table 1 Wet drawing process for steel wires 道次 D / mm 减面率/ % 道次 D / mm 减面率/ % 0 1.800 13 0.657 14.13 1 1.668 14.13 14 0.609 14.08 2 1.542 14.54 15 0.565 13.93 3 1.425 14.60 16 0.525 13.66 4 1.317 14.58 17 0.488 13.60 5 1.217 14.61 18 0.454 13.45 6 1.126 14.40 19 0.422 13.60 7 1.042 14.36 20 0.392 13.71 8 0.964 14.41 21 0.365 13.30 9 0.892 14.38 22 0.339 13.74 10 0.826 14.25 23 0.315 13.66 11 0.765 14.22 24 0.300 9.30 12 0.709 14.10根据GB/T 239.1–2012《金属材料线材第1 部分：单向扭转试验方法》，采用M/C 型分层测试仪对湿拉单丝进行分层测试，试样标距L = 200D，拉伸载荷F = 0.01Fm(Fm为单丝破断力)。
采用EJJ-1 型扭转试验机检测湿拉单丝的扭转次数，扭转试样标距和拉伸载荷与分层试验相同。
采用美斯特CMT4020 型拉伸试验机测量单丝的破断强度和钢帘线的粘合力。
按照图2 所示的横截面和纵截面法测量单丝的镀层厚度，测量位置都不少于20 个。
图2 横截面法(a)和纵截面法(b)测量单丝镀层厚度的取样位置 Figure 2 Sampling positions for thickness measurement of monofilament by cross-sectionmethod (a) and longitudinal section method (b), respectively采用Sirion 200型场发射扫描电镜(FE-SEM)及其附带的Oxford能谱仪(EDS)分析热浸镀黄铜钢丝和湿拉后单丝镀层的成分(质量分数)。
截取热浸镀和电镀黄铜钢丝各20 根，先采用日本理学MiniFlex 型X 射线衍射仪(XRD)分析它们的物相组成，再借助MDI Jade 软件计算各物相的质量分数。
2 结果与讨论2.1 φ 1.80 mm 钢丝镀层的结构和性能2.1.1 镀层的形貌、组成及物相从图3 可知，热浸镀黄铜层与钢基体结合紧密，未发现漏镀和假镀现象。
热浸镀和电镀黄铜层的厚度基本一致，均在3 ～5 μm 范围内。
图3 电镀钢丝(a)和热浸镀钢丝(b)上黄铜镀层的截面形貌 Figure 3 Cross-sectional morphologies of electroplated (a) and hot-dip plated (b) brass coatings on steel wires从图4 可知，电镀黄铜层中的Cu、Zn 原子浓度梯度明显，Zn 的质量分数从基体与镀层界面处的31%升高到镀层表面的36%。
而热浸镀钢丝的Zn 质量分数变化不大，基本维持在36%。
图4 电镀钢丝(a)和热浸镀钢丝(b)上黄铜镀层的EDS 线扫描结果 Figure 4 EDS line scanning results for electroplated (a) and hot-dip plated (b) brass coating on steel wires由表2 可知，电镀钢丝镀层中β-黄铜的平均质量分数为6.3%，而热浸镀钢丝镀层中β-黄铜的质量分数极低，甚至为零。
表2 不同工艺所得黄铜镀层中各物相的质量分数 Table 2 Mass fractions of different phases in the brass coatings obtained by different processes 镀覆工艺w(α-黄铜)/ % w(β-黄铜)/ % w(α-Fe)/ % 范围均值范围均值范围均值电镀 83.1 ～ 86.3 84.2 5.5 ～ 7.5 6.3 9.6 ～ 10.3 10.0 热浸镀 89.1 ～91.9 90.2 0.0 ～ 0.9 0.3 8.5 ～ 9.6 9.12.1.2 钢丝的微观组织由图5 可知，电镀钢丝和热浸镀钢丝的片层间距排列均为边部＜中部≤ 心部，两种镀黄铜钢丝珠光体片层间距的平均值都呈从边部到心部逐渐增大的趋势，这是由于钢丝边部先与淬火介质或空气接触，过冷度偏大，优先发生伪共析相变，而且产生的相变热等过程使得中部和心部的伪共析转变温度高于边部[8-9]。
另外，热浸镀钢丝3 个区域的珠光体片层间距波动远远小于电镀钢丝，这是由于热浸镀黄铜槽的热传递效率比传统的燃气加热炉高，并且传热均匀，可以保证钢丝充分受热，使钢丝韧化处理后组织均匀。
均匀的珠光体片层的直观体现就是钢丝的力学性能稳定(见表3)，热浸镀钢丝的抗拉强度幅差和断面收缩率幅差均为电镀钢丝的一半不到。
图5 不同工艺镀黄铜钢丝横截面的珠光体片层间距 Figure 5 Interlamellar spacing of pearlite on cross-sections of the brass-plated steel wires prepared by different processes表3 镀黄铜钢丝的力学性能 Table 3 Mechanical properties of brass-plated steel wires 镀覆工艺破断强度/ MPa 断面收缩率/ % 范围均值幅差范围均值幅差电镀 1 310 ～ 1 385 1 355 75 32 ～ 39 35 7 热浸镀 1 333 ～ 1 365 1 350 32 34 ～ 37 35 3由图6 可知，电镀钢丝的横截面有先共析渗碳体，它们属于异常的硬脆相。
热浸镀钢丝横截面的微观组织均为伪共析珠光体类组织，未见其他异常组织。
图6 不同工艺镀黄铜钢丝横截面的显微组织 Figure 6 Microstructures on cross-sections of the brass-plated steel wires obtained by different processes2.1.3 冷拉性能湿拉试验发现，在连续生产过程中电镀黄铜钢丝有5 次断丝，热浸镀钢丝则未发生断丝。
电镀钢丝的湿拉断口均为颈缩状断口(见图7)。
