一种巨高强度的钢帘线结构及其制备方法与流程

本发明涉及钢帘线生产领域，尤其涉及一种巨高强度的钢帘线结构及其制备方法。

背景技术

钢帘线主要应用于pcr轮胎中的带束层，目前pcr钢帘线，强度主要为ht，也有部分st，结构主要为2x1、3x1、2+2、4x1、5x1、2+3、3+2结构。现有的钢帘线主要有以下问题：

1、现常用的钢帘线，由于强度相对偏低，不能满足轮胎的轻量化要求。

2、现有的2x1ht/st结构，如常用的2x0.30ht及3x0.30st，由于强度问题，不能替代其它结构如3x1、2+2、4x1、5x1、2+3、3+2结构，导致现有pcr钢帘线结构繁多复杂。

3、现有的3x1、4x1、5x1结构，为了保证渗胶，需要对帘线施加间歇性折弯变形。这对nt/ht/st强度，没有大问题，但对更高强度的钢丝，变形将损伤钢丝并导致很大的强度损失，使帘线强度无法达到应有水平。

4、现有的2+2、2+3、3+2等结构，由于捻制工艺原因，有部分钢丝经受s/z交互加扭，不仅捻绳时断丝高，而且在帘线中单根钢丝残余扭转相差大，导致帘线平直度差及易松散等问题。

技术实现要素：

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种巨高强度的钢帘线结构及其制备方法，提高钢帘线强度，满足轮胎的轻量化要求，减少强度损失。

技术方案：

一种巨高强度的钢帘线结构，所述钢帘线的含碳量为0.95％～1.10％，所述钢帘线为2x1结构，捻制时不对钢丝施加间歇性弯折变形，所述钢帘线的捻距范围为10～22mm，100％渗胶，湿拉钢丝的直径范围为0.25～0.45mm，当湿拉钢丝的直径为0.25mm时，所述湿拉钢丝的强度为4250±100mpa，所述钢帘线的破断拉力目标值＝397.4n，当湿拉钢丝的直径为0.45mm时，所述湿拉钢丝的强度为3810±100mpa,所述钢帘线的破断拉力目标值＝1151n。

另外，本发明还公开了一种巨高强度的钢帘线结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、采用高碳微合金主要成分为：97.56～98.65fe，0.95～1.10％c，0.10～0.30％cr，0.20～0.50％mn，0.10～0.35％si，0～0.02％p，0～0.02％s，其它元素共0～0.15％。现有的盘条含碳量低，通过提高盘条含碳量，使钢帘线的强度提高。

步骤2、将所述高碳微合金盘条拉拔为干拉钢丝。

步骤3、对所述干拉钢丝依次进行水浴蒸汽膜淬火处理、酸洗、水洗、镀铜、水洗、镀锌、热扩散得到镀黄铜钢丝。

步骤4、将所述镀黄铜钢丝拉拔湿拉钢丝。

步骤5、选用两根所述湿拉钢丝进行加捻，捻制时不对所述湿拉钢丝施加间歇性弯折预变形，形成2×1结构的钢帘线。无需对湿拉钢丝实施弯折变形即能实现100％渗胶，两根湿拉钢丝之间是线接触，没有点接触带来的强度损失。

具体的，为了增加钢帘线的强度，所述镀黄铜钢丝的黄铜镀层的含铜量为61.0～67.0％，含锌量为33.0～39.0％，最终湿拉钢丝镀层厚度为0.16～0.36μm。

具体的，所述钢帘线的捻距范围为10～22mm。

进一步的，步骤1中采用直径为φ5.47mm～5.53mm的高碳微合金盘条；步骤2中所述干拉钢丝的直径为1.785mm～1.815mm；步骤3中所述镀黄铜钢丝的强度为1400mpa，步骤4中所述湿拉钢丝的直径为0.25mm，所述湿拉钢丝的强度为4250±100mpa，所述钢帘线的破断拉力目标值＝397.4n。

进一步的，步骤1中采用直径为φ5.47mm～5.53mm的高碳微合金盘条；步骤2中所述干拉钢丝的直径为1.985mm～2.015mm；步骤3中所述镀黄铜钢丝的强度为1470mpa，步骤4中所述湿拉钢丝的直径为0.33mm，所述湿拉钢丝的强度为4074±100mpa，所述钢帘线的破断拉力目标值＝662n。

进一步的，步骤1中采用直径为φ5.47mm～5.53mm的高碳微合金盘条；步骤2中所述干拉钢丝的直径为2.485mm～2.515mm；步骤3中所述镀黄铜钢丝的强度为1550mpa，步骤4中所述湿拉钢丝的直径为0.45mm，所述湿拉钢丝的强度为3810±100mpa，所述钢帘线的破断拉力目标值＝1151n。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是采用2x1开放结构，确保100％渗胶，强度高，无需对钢丝进行间歇性弯折变形，减小了强度捻制损失，结构简单，通过调整钢丝直径及强度，能替代大部分如3x1、4x1、5x1、2+3、3+2等复杂结构钢帘线，适用范围广，捻距大、钢丝粗，不仅实现轮胎轻量化，而且降低钢帘线的生产成本。

附图说明

图1为本发明中钢帘线结构的示意图；

图2为本发明中钢帘线结构的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

一种巨高强度的钢帘线结构，钢帘线的含碳量为0.95％。如图1-2所示，钢帘线为2x1结构，捻制时不对钢丝施加间歇性弯折变形，确保100％渗胶。

钢帘线湿拉钢丝的强度＝4800-2200*φmpa，当湿拉钢丝的直径为0.25mm时，湿拉钢丝的强度为4250mpa，生产中允许±100mpa的公差。钢帘线的破断拉力目标值＝0.95*(两根钢丝破断拉力之和)＝0.95*(2*钢帘线的强度*截面积)＝397.4n，破断拉力的实际最小值为387n，钢帘线的捻距为10mm。

该巨高强度的钢帘线结构的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采用直径为φ5.5mm的高碳微合金盘条，高碳微合金盘条的主要成分为：97.71fe，0.95％c，0.30％cr，0.50％mn，0.35％si，0.02％p，0.02％s，其它元素合计0.15％。

步骤2、将高碳微合金盘条通过干拉拉拔为φ1.80mm的钢丝。

步骤3、对干拉钢丝依次进行淬火处理、酸洗、水洗、镀铜、水洗、镀锌、热扩散得到镀黄铜钢丝，镀黄铜钢丝的黄铜镀层的含铜量为63.5％，含锌量为36.5％，镀层重量为4.5g/kg,最终湿拉钢丝镀层厚度为0.20μm。经过热处理镀黄铜，合适的金相组织使钢帘线的强度提高，镀黄铜钢丝的强度为1400mpa。

步骤4、将镀黄铜钢丝拉拔为φ0.25mm的湿拉钢丝。

步骤5、选用两根湿拉钢丝进行加捻，不施加间歇性弯折预变形，形成2×1结构的钢帘线。无需对湿拉钢丝实施弯折变形即能实现100％渗胶，两根湿拉钢丝之间是线接触，没有点接触带来的强度损失。

实施例2

一种巨高强度的钢帘线结构，钢帘线的含碳量为1.02％。如图1-2所示，钢帘线为2x1结构，捻制时不对钢丝施加间歇性弯折变形，确保100％渗胶。

钢帘线湿拉钢丝的强度＝4800-2200*φmpa，当湿拉钢丝的直径为0.33mm时，湿拉钢丝的强度为4074mpa，生产中允许±100mpa的公差。钢帘线的破断拉力目标值＝0.95*(两根钢丝破断拉力之和)＝0.95*(2*钢帘线的强度*截面积)＝662n，破断拉力的实际最小值为648n，钢帘线的捻距为18mm。

该巨高强度的钢帘线结构的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采用直径为φ5.5mm的高碳微合金盘条，高碳微合金盘条的主要成分为：97.64fe，1.02％c，0.30％cr，0.50％mn，0.35％si，0.02％p，0.02％s，其它元素合计0.15％。

步骤2、将高碳微合金盘条通过干拉拉拔为φ2.00mm的钢丝。

步骤3、对干拉钢丝依次进行淬火处理、酸洗、水洗、镀铜、水洗、镀锌、热扩散得到镀黄铜钢丝，镀黄铜钢丝的黄铜镀层的含铜量为63.5％，含锌量为36.5％，最终湿拉钢丝镀层厚度为0.30μm。经过热处理镀黄铜，合适的金相组织使钢帘线的强度提高，镀黄铜钢丝的强度为1470mpa。

步骤4、将镀黄铜钢丝拉拔为φ0.33mm的湿拉钢丝。

步骤5、选用两根湿拉钢丝进行加捻，不施加间歇性弯折预变形，形成2×1结构的钢帘线。无需对湿拉钢丝实施弯折变形即能实现100％渗胶，两根湿拉钢丝之间是线接触，没有点接触带来的强度损失。

实施例3

一种巨高强度的钢帘线结构，钢帘线的含碳量为1.10％。如图1-2所示，钢帘线为2x1结构，捻制时不对钢丝施加间歇性弯折变形，确保100％渗胶。

钢帘线湿拉钢丝的强度＝4800-2200*φmpa，当湿拉钢丝的直径为0.45mm时，湿拉钢丝的强度为3810mpa，生产中允许±100mpa的公差。钢帘线的破断拉力目标值＝0.95*(两根钢丝破断拉力之和)＝0.95*(2*钢帘线的强度*截面积)＝1151n，破断拉力的实际最小值为1121n，钢帘线的捻距为22mm。

该巨高强度的钢帘线结构的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采用直径为φ5.47mm的高碳微合金盘条，高碳微合金盘条的主要成分为：97.56％fe，1.10％c，0.30％cr，0.50％mn，0.35％si，0.02％p，0.02％s，其它元素合计0.15％。

步骤2、将高碳微合金盘条通过干拉拉拔为φ2.50mm的钢丝。

步骤3、对干拉钢丝依次进行淬火处理、酸洗、水洗、镀铜、水洗、镀锌、热扩散得到镀黄铜钢丝，镀黄铜钢丝的黄铜镀层的含铜量为63.5％，含锌量为36.5％，镀层重量为4.5g/kg,最终湿拉钢丝镀层厚度为0.16μm。经过热处理镀黄铜，合适的金相组织使钢帘线的强度提高，镀黄铜钢丝的强度为1550mpa。

步骤4、将镀黄铜钢丝拉拔为φ0.45mm的湿拉钢丝。

步骤5、选用两根湿拉钢丝进行加捻，不施加间歇性弯折预变形，形成2×1结构的钢帘线。无需对湿拉钢丝实施弯折变形即能实现100％渗胶，两根湿拉钢丝之间是线接触，没有点接触带来的强度损失。

表1实施例1-3制得的钢帘线的性能参数表

表2现有钢帘线的性能参数表

实施例1-3制得的钢帘线的性能参数汇总如表1所示，现有钢帘线的性能参数如表2所示，对比可得，实施例1-3制得的钢帘线的强度均超过现有钢帘线，实现轮胎轻量化。本发明通过提高高碳微合金盘条的含碳量、提高湿拉钢丝的压缩率、控制镀黄铜钢丝的强度、控制镀黄铜钢丝合适的金相组织，使钢帘线强度增加。湿拉钢丝的压缩率主要通过对干拉钢丝的直径进行控制、对湿拉拉拔模链及润滑进行控制、对湿拉成品模进行控制。选用2x1结构，无需对钢丝实施弯折变形即能实现100％渗胶，采用2x1结构钢丝之间是线接触，没有点接触造成的强度损失，结构简单。通过调整钢丝直径及强度，能替代大部分如3x1、4x1、5x1、2+3、3+2等复杂结构钢帘线，适用范围广，捻距大、钢丝直径大，降低钢帘线的生产成本。