Φ7.0mm2000MPa级镀锌钢丝及其制造方法与流程

本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种φ7.0mm2000mpa级镀锌钢丝及其制造方法。
背景技术：
：随着国内各类大型建筑的快速发展，由于镀锌钢丝具有良好的耐腐蚀性和稳定性而受到极大的关注。镀锌钢丝的高强化可以降低工程自身重量，并提高工程安全性能，是镀锌钢丝发展的必然趋势。然而，目前国内企业生产的镀锌钢丝强度级别仅能达到1860mpa。φ7.0mm2000mpa是目前生产难度最大的品种之一，目前市场上尚无稳定的成品，无法满足市场对镀锌钢丝的强度和塑韧性要求。公开号为103495613a的专利申请公开了一种φ5.0mm1960mpa超高强度钢丝制造工艺，该申请的盘条碳含量为0.82％，主要依靠大幅度的压缩产生的加工硬化效果来保证钢丝的强度，该工艺会大幅度降低钢丝的塑韧性，影响钢丝的质量。通过研究发现，钢丝的强度主要依赖于盘条自身的强度和盘条拉拔过程中的加工强化效应，盘条强度的提升主要依靠合金成分的固溶强化，但固溶强化会造成盘条偏析严重，大幅度降低盘条的塑韧性；盘条拉拔过程中的加工强化可以显著提高钢丝强度，但是钢丝拉拔过程中的表面质量难以控制，钢丝表面的微小缺陷都会严重降低其塑韧性，而且过度依赖钢丝的加工强化必然会恶化其塑性。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种φ7.0mm2000mpa级镀锌钢丝及其制造方法，该镀锌钢丝具有高强度和高塑韧性，该方法能使镀锌钢丝具有高强度和高塑韧性。本发明所采用的技术方案是：一种φ7.0mm2000mpa级镀锌钢丝，其钢的化学成分按质量百分比为：c：0.95-1.10％、si：0.90-1.10％、mn：0.30-0.60％、p≤0.025％、s≤0.015％、cu：0.10-0.20％、cr：0.20-0.40％、v≤0.07％、mo≤0.02％、n：0.01-0.02％、al：0.050-0.150％、余量为fe及不可避免的杂质。本发明还提供一种φ7.0mm2000mpa级镀锌钢丝的制造方法，包括了盘条制成镀锌钢丝的全部流程，主要包括如下步骤：盘条检验→酸洗磷化→拉丝→热镀→稳定化；盘条检验阶段经斯太尔摩控冷工艺生产热轧盘条，并对盘条进行离线等温淬火处理，所述盘条的化学成分按质量百分比为：c：0.95-1.10％、si：0.90-1.10％、mn：0.30-0.60％、p≤0.025％、s≤0.015％、cu：0.10-0.20％、cr：0.20-0.40％、v≤0.07％、mo≤0.02％、n：0.01-0.02％、al：0.050-0.150％、余量为fe及不可避免的杂质；所述盘条的直径为φ15.0±0.20mm，椭圆度≤0.45mm；所述盘条的抗拉强度rm≥1350mpa，断后伸长率a≥12.0％，面缩率z≥30.0％；所述盘条的金相组织以珠光体+索氏体为主，索氏体化率大于90％，不含有妨碍影响使用的马氏体等组织，珠光体片间距为110±30nm；酸洗磷化阶段将盘条依次浸泡于酸洗池、热水池和磷化池，以清除盘条表面的氧化铁皮，经酸洗磷化后盘条表面呈现暗灰色，无黑色氧化铁皮质点，盘条表面具备拉丝条件；所述酸洗池包括3个不同浓度的酸洗槽，盘条酸洗时采用间歇式酸洗方式，依次通过3个酸洗槽；拉丝阶段盘条直径为φ15.0±0.20mm，拉拔后钢丝直径为φ6.80mm，钢丝总拉拔率为79.45％；拉丝总道次为9道，其压下率采用前四道次压下率较大，后五道次压下率依次降低的方式，其中最大压下率不超过25％，保证钢丝的拉拔强化效果，并避免钢丝拉拔后期强度与压下率不匹配造成的断丝；热镀阶段钢丝的热镀过程依次为：预热、热水洗、风干、镀锌，以在钢丝表面增加一层涂层，增加钢丝的防腐性；钢丝预热后依次经过热水洗和风干处理，以保证钢丝表面具备镀锌条件；稳定化阶段稳定化过程主要包括放线、定径、矫直、加热、冷却、牵引、收线。按上述方案，在拉丝过程中严格控制钢丝温度，钢丝模前温度≤40℃，模后温度≤140℃，以确保拉丝效果，防止断丝，及确保钢丝强度。按上述方案，3个酸洗槽中的盐酸浓度分别为：120-150g/l、220-250g/l、100-130g/l，氯化亚铁浓度分别为：200-250g/l、120-170g/l、50-100g/l，以完全清除盘条表面的氧化铁皮。按上述方案，热镀阶段中，钢丝热镀速度为5±0.2m/min，钢丝单侧镀层厚度为0.1mm，钢丝经镀锌后直径为φ7.0±0.07mm，该步骤能提高钢丝的强度和塑韧性。按上述方案，热镀阶段中，预热介质为铅液，预热温度为430±5℃，预热过程主要用于去除钢丝表面的拉丝润滑粉及其他杂质；镀锌过程中采用纯锌作为介质，镀锌温度为460±5℃，镀锌后的钢丝自然风冷至室温；该步骤能确保镀层质量，提高钢丝的强度和塑韧性。按上述方案，稳定化阶段中，加热温度为400±5℃，冷却方式为热水冷却，牵引压力为2840±50kg，稳定化过程中钢丝的拉速为200±10m/min，收线后钢丝的盘卷直径为φ5.0±0.5m，该过程能确保钢丝的平直度和强度，达到工程应用的条件。本发明产生的有益效果是：本发明通过对钢丝的钢含量，以及对盘条检验阶段、酸洗磷化阶段、拉丝阶段、热镀阶段、稳定化阶段的优化，使镀锌钢丝具有大直径、高强度、高塑韧性的特点，即使镀锌钢丝具有直径φ7.0±0.07mm、抗拉强度rm≥2000mpa、屈服强度rp0.2≥1790mpa、延伸率a≥4％、弯曲(次/180°)≥8、缠绕(3d×8圈)不断裂、扭转(次/360°)≥8的特点，满足市场对镀锌钢丝的强度和塑韧性要求。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是实施例1的盘条的金相组织图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一种φ7.0mm2000mpa级镀锌钢丝的制造方法，包括了盘条制成镀锌钢丝的全部流程，主要包括如下步骤：盘条检验→酸洗磷化→拉丝→热镀→稳定化。下面通过5个实例来对每个步骤进行优化。盘条检验阶段经斯太尔摩控冷工艺生产热轧盘条，并对盘条进行离线等温淬火处理；实施例1-5#采用的盘条成分、外形尺寸、力学性能、微观组织分别见表1-4。表1各实施例的化学成分(wt.％)编号csimnpscucrvmonal1#0.960.960.430.0150.0110.120.300.050.0050.0110.1202#1.030.990.380.0200.0120.150.320.040.0120.0160.0863#1.080.980.470.0210.0080.110.290.060.0070.0120.0954#0.981.050.500.0190.0100.160.250.040.0140.0140.1145#1.041.030.420.0110.0090.180.220.020.0150.0110.118表2各实施例的外形尺寸编号直径/mm椭圆度/mm1#14.940.302#15.110.213#15.090.114#14.980.195#15.040.17表3各实施例的力学性能表4各实施例的微观组织编号索氏体化率珠光体片间距/nm1#＞90％1192#＞90％973#＞90％894#＞90％1315#＞90％121酸洗磷化阶段将盘条依次浸泡于酸洗池、热水池和磷化池，以清除盘条表面的氧化铁皮，经酸洗磷化后盘条表面呈现暗灰色，无黑色氧化铁皮质点，盘条表面具备拉丝条件；所述酸洗池包括3个不同浓度的酸洗槽，盘条酸洗时采用间歇式酸洗方式，依次通过3个酸洗槽；实施例1-5#各实施例的酸洗池成分浓度见表5。表5各实施例的酸洗池成分浓度(g/l)拉丝阶段盘条直径为φ15.0±0.20mm，拉拔后钢丝直径为φ6.80mm，钢丝总拉拔率为79.45％；拉丝总道次为9道，其压下率采用前四道次压下率较大，后五道次压下率依次降低的方式，其中最大压下率不超过25％；实施例1-5#各实施例的直径变化情况见表6、各拉丝道次及压缩率统计见表7。表6各实施例拉拔后的直径变化(mm)表7各实施例拉丝道次的压缩率(％)编号第1道第2道第3道第4道第5道第6道第7道第8道第9道1#18.9521.4623.7320.5313.7212.1411.9911.029.022#19.2322.5723.9719.6614.2313.3912.7310.617.723#17.8124.2024.0419.2113.2512.6912.1711.2310.324#17.0922.9924.0820.3215.2712.6412.0910.378.265#17.3923.0724.1821.5014.5612.2311.1610.829.58热镀阶段钢丝的热镀过程依次为：预热、热水洗、风干、镀锌，以在钢丝表面增加一层涂层，增加钢丝的防腐性；钢丝预热后依次经过热水洗和风干处理，以保证钢丝表面具备镀锌条件；实施例1-5#各实施例的热镀工艺参数见表8。表8各实施例的热镀工艺参数编号热镀速度/(m/min)预热温度/℃镀锌温度/℃镀锌丝直径/mm1#5.014304607.022#5.054314607.033#4.994304596.994#5.034304607.015#5.014304616.98稳定化阶段稳定化过程主要包括放线、定径、矫直、加热、冷却、牵引、收线。按上述方案，在拉丝过程中严格控制钢丝温度，钢丝模前温度≤40℃，模后温度≤140℃；实施例1-5#各实施例的稳定化工艺参数见表9。表9各实施例的热镀工艺参数实施例1-5#各实施例制成镀锌钢丝的检验结果见表10。表10各实施例的镀锌钢丝检验结果5个实施例中制成的钢丝均满足工程应用要求：直径φ7.0±0.07mm、抗拉强度rm≥2000mpa、屈服强度rp0.2≥1790mpa、延伸率a≥4％、弯曲(次/180°)≥8、缠绕(3d×8圈)不断裂、扭转(次/360°)≥8。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页12