1问题的提出
所谓弹簧钢丝的生拉生产是指采用高线盘条不经过铅淬火处理而直接在连拉机上一次拉拔出成品钢丝的生产方式。生拉方式省去了热处理工序，生产周期短、能耗低，对于一些铅淬火炉生产线上不便进行处理的大规格普通用途的碳素弹簧钢丝用生拉方式生产是非常理想的。近年来随着国内高速线材质量的不断提高，采用高线盘条直接进行道次大压缩率的钢丝拉拔已经完全可行。对于碳素弹簧钢丝的生产，经计算和试验证明只要采用合适的总压缩率，正确选择盘条规格，则完全可以满足国家标准中成品钢丝的抗拉强度要求。但是在生产中采用生拉方式生产的钢丝的扭裂次品率没能达到正常考核要求。
2 问题分析
影响扭转裂纹的因素，主要有原料材质、表面缺陷、拉拔工艺和拉拔时的大量发热。生拉生产方式和铅淬火生产方式相比主要存在的问题有：
(1)从金相组织来看，高线热轧盅条的金相组织多存在先共析组织。由于控制冷却水平高低的影?响，索氏体含量和先共析组织含量及分布形态不稳定，成为引起成品钢丝质量波动的重要因素。大量的或分布形态不良的先共析相在拉拔过程中会很快引起钢丝脆性增加，耐疲劳性能下降，产生扭转裂纹。
(2)生拉式生产由于不经过中间热处理、酸洗等
工序，盘条表面缺陷如裂纹、折叠的减薄、削除机会也就大大减少，因此盘条的表面质量对成品有直接影响，盘条表面缺陷经过拉拔后仍残留在成品钢丝表面，这些残留的表面缺陷将直接导致扭转裂纹。
(3)盘条的原始抗拉强度一般远低于铅淬火坯
料，因此要使成品达到同样的抗拉强度要求，生拉时必须选用更大的总压缩率，这使得对原料质量和拉拔设备配套的要求变得更为苛刻，拉拔工艺的设计更需慎重。
(4)拉拔时的发热是个不容忽视的原因。国有老企业往往仍使用陈旧的生产设备，缺少先进高效的冷却装置，不少机台冷却系统管道老化，冷却不良导致拉拔过热。
从几次批量试生产所做统计中发现，生拉方式生产弹簧钢丝成品时其扭裂次品出现的比率往往远高于铅淬火方式，而且次品比率的起伏较大，但是如果将同批炉号的盘条改为开坯后经铅淬火处理再生产成品，则扭裂次品率基本正常，见表1。
表1 生拉方式与铅淬火方式对比
| 生产方式 |
批次 |
坯料直径/mm |
总压缩率/% |
生产盘数 |
扭裂盘数 |
次品率/% |
| 生拉方式 |
1 |
10.0 |
84.0 |
13 |
3 |
23.1 |
| 2 |
22 |
7 |
31.8 |
| 3 |
18 |
3 |
16.7 |
| 铅淬火方式 |
|
7.6 |
72.3 |
30 |
2 |
6.7 |
注：钢种：B65Mn 成品规格：4．0mm 技术标准：GB4357?89级
对所用盘条的金相组织分析显示，高线盘条金相组织基本为索氏体加上细片状或粗片状珠光体及点条状的铁素体，有少量样品中有呈网状分布的铁索体。
从金相组织的拉拔性能上分析，粗片状的珠光C级体由于在拉拔形变过程中其片层结构顺着拉拔方向，容易破碎，从而影响了钢丝拉拔后的韧性，而索氏体的片层结构比珠光体要细很多，故珠光体的拉拔性能不如索氏体；另外若铁素体呈网状分布则对钢丝拉拔后的韧性也有不利影响。因此采用生拉生产时在总压缩率已正确选定的前提下，应选用比铅淬火坯料拉拔工艺更小的平均部分压缩率。
对生拉用盘条进行取样做酸浸检验，观察到盘条表面往往存在断续或连续的翘皮、折叠等表面缺陷，有时甚至有细的裂纹。类似这样的表面缺陷仅仅通过多道次拉拔往往很难消除，最终将造成成品钢丝的扭裂。
根据上述对生拉生产特点的分析，我们认为正是由于生拉生产方式特点中影响钢丝扭转性能的关键问题未得到充分解决，造成了生拉方式与铅淬火方式两者成品质量的差异。通过控制好生拉时的平均部分压缩率和加强盘条表面质量检验和筛选，选用优质盘条来降低生拉弹簧钢丝成品的扭裂次品率。为此，我们对B65MnφlO．0mm盘条生拉φ4．0mmC级弹簧钢丝的生产进行了试验。
3 试验部分
技术要求：GB4357?89C级。
试验工艺流程：
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生拉 |
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|
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→合格 |
――→酸洗 |
→拉拔 |
→检验 |
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| 盘条酣浸检验 |
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铅淬火 |
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→不和格 |
――→酸洗 |
→开坯 |
→铅淬火 |
→酸洗 |
→拉拔 |
→检验 |
对B65Mn φ10．Omm盘条进行逐盘编号取样做酸浸检验，表面无肉眼可见缺陷者为合格，投料进行生拉方式生产；检验不合格者粗拉开坯到φ7．6mm
后进行铅淬火方式生产。拉拔工艺的控制见表2。
表2 生拉与铅淬火拉拔工艺
| 生产方式 |
进线直径/mm |
成品直径/mm |
总压缩率% |
拉拔道次 |
平均部分压缩率/% |
| 铅淬火 |
7.6 |
4.0 |
72.3 |
7 |
16.8 |
| 生拉 |
|
|
|
8 |
20.5 |
| 10.0 |
4.0 |
84.0 |
10 |
16.7 |
为了观察平均部分压缩率大小对生拉成品的影响，采用了8道和10道两种拉拔工艺作对比，并同时以铅淬火生产方式作参照。
4 结果与讨论
本次试验对总共14盘高线盘条进行了酸浸检验。酸浸检验不合格者有5盘，采用铅淬火方式生产成品钢丝39盘。酸浸检验合格者9盘，采用生拉方式生产成品钢丝74盘，其中以8道拉拔工艺生产了14盘，10道拉拔工艺生产了60盘，经成品检验后得到结果见表3。
表3 实验结果
| 生产方式 |
拉拔道次 |
生产总盘数 |
扭裂次品盘数 |
次品率/% |
| 铅淬火 |
7 |
39 |
2 |
5.1 |
| 生拉 |
8 |
14 |
2 |
14.3 |
| 10 |
60 |
4 |
6.7 |
从表1和表3中数据的对比可以看出：对生拉用高线盘条进行表面质量筛选可明显降低次品率。在生拉方式生产时采用更小的平均部分压缩率对减少成品钢丝的扭裂次品率有明显帮助。相对来说，生拉的平均部分压缩率以不超过采用铅淬火坯料拉拔的为宜。
由于钢丝的扭转裂纹发生的原因并非单纯一两个因素，诸如坯料的表面处理质量、拉丝设备的冷却条件的好坏、模具及润滑剂的正确使用与否、操作规范的正确执行与否，最终都将影响成品钢丝扭转性能，而这些方面的改善是个系统性的管理问题。同时炼钢环节如何提高钢质纯净度、减少材料内部夹杂、疏松等缺陷；轧钢环节如何消除钢材表面缺陷，提高高速线材控制冷却工艺、控制水平都是提高钢丝生产质量必不可少的前期研究课题。
5 结论
通过对高线盘条进行酸浸检验，筛选出表面质量优的原料投产和在拉拔时采用较多道次，较小的平均部分压缩率的拉拔工艺是降低生拉方式生产碳素弹簧钢丝时扭裂次品率的有效方法。（张 星）
