拉拔与热镀锌对输电电缆骨架用高强度钢丝组织与性能的影响

发布时间：2017-08-16 04:16

  本文关键词：拉拔与热镀锌对输电电缆骨架用高强度钢丝组织与性能的影响

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【摘要】：高强度电力用镀锌钢丝是大跨度远距离输电线路内的骨架增强用材料。钢丝在生产过程中高碳钢盘条要经过大变形量的拉拔,并要受到铅浴脱脂和热镀锌过程中温度和时间的影响,导致钢丝强度、韧性、塑性发生变化。本文研究了高强度电力用镀锌钢丝在拉拔及其脱脂和热镀锌过程中的组织和性能,通过对加工过程中显微组织观察、力学性能测试和钢丝拉伸变形加工硬化模型的建立,得出了拉拔变形量、铅浴脱脂和热镀锌温度和时间对钢丝组织和性能的影响规律。建立了镀锌环境中钢丝内部的温度场模型,实现了镀锌过程中冷拔钢丝内部由表层至心部的温度分布预报。钢丝在400?C和450?C在线铅浴脱脂时,其内部为具有回复特征拉长的纤维状组织;随脱脂温度升高,电阻率下降,且冷拔变形量大的电阻率下降缓慢;随着脱脂温度从400?C提高到500?C,冷拔变形钢丝的抗拉强度下降50-100MPa,延伸率有所提高,扭转性能稍有降低;在实验脱脂时间9-18s范围内,钢丝的力学性能变化不大。应用Hollomon模型建立了冷拔钢丝铅浴脱脂前后的拉伸变形硬化模型,实现冷拔钢丝脱脂前后拉伸性能预报。脱脂后钢丝的加工硬化指数随应变增加而降低,相同应变下其加工硬化指数较非脱脂钢丝高。通过对镀锌层金相显微组织的观察,结合能谱分析,并依据锌铁相图,研究了在一定工艺下镀锌层的组织结构演变规律。冷拔SWRS-87AM钢丝(RA=1.61)经400?C?9s脱脂,在450?C镀锌后表面形成了δ、ζ锌铁化合物和η固溶体组成的镀锌层,铁锌合金层厚度d随时间t(5-32s)按指数规律增加。在镀锌过程中,不同变形量(RA)的冷拔钢丝的电阻率随镀锌时间延长而下降;相同镀锌时间,冷拔钢丝的电阻率随冷拔变形量的增加而升高;随镀锌时间的延长,冷拔钢丝的抗拉强度稍有减低,延伸率变化不大;但表征韧性的扭转性能显著降低。最终确定了高强度高韧性钢丝的制造工艺,即对供货态?6.5mm钢丝进行冷拔变形(RA=1.6-2.1)+400?C?9s脱脂+450?C?(5-11s)热镀锌,获得了高强高韧配合的耐候钢丝,支撑输电线路骨架制造。
【关键词】：冷拔钢丝 铅浴脱脂 热镀锌 组织结构 力学性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG356.45;TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 论文研究的背景、目的和意义10
• 1.2 电力电缆用镀锌钢丝的制造工艺10-13
• 1.2.1 镀锌钢丝生产工艺流程10
• 1.2.2 钢丝拉拔之前的盘条表面处理10-11
• 1.2.3 钢丝的拉拔11-12
• 1.2.4 铅浴脱脂12
• 1.2.5 热浸镀锌前钢丝表面处理12
• 1.2.6 钢丝的镀锌12-13
• 1.3 钢丝拉拔变形研究13-16
• 1.3.1 拉拔变形时钢丝的受力状态分析13-14
• 1.3.2 钢丝在拉拔时的组织变化14
• 1.3.3 钢丝塑性变形时的加工硬化即力学性能的变化14-15
• 1.3.4 金属材料的加工硬化模型论述15-16
• 1.4 钢丝铅浴脱脂的研究16-18
• 1.4.1 冷拔钢丝应变时效现象、机理及对组织和力学性能的影响16-17
• 1.4.2 冷拔钢丝的回复软化现象、机理及对组织和性能的影响17-18
• 1.5 钢丝热镀锌的研究18-20
• 1.5.1 锌-铁二元平衡相图及锌铁金属间化合物18-19
• 1.5.2 热镀锌时镀锌层的形成过程与原理19-20
• 1.6 架空绞线用镀锌钢丝的发展与展望20-21
• 1.7 江阴法尔胜线材制品有限公司目前的研究现状21-25
• 1.7.1 存在问题21-23
• 1.7.2 化学成分调整及提高钢丝镀后性能的可行性分析23-25
• 1.8 论文研究内容25-26
• 第2章 试验材料与试验方法26-31
• 2.1 试验材料26
• 2.2 钢丝制造工艺流程26-28
• 2.2.1 钢丝拉拔工艺26-27
• 2.2.2 钢丝的铅浴脱脂温度及时间27
• 2.2.3 钢丝的热镀锌时间27
• 2.2.4 产品生产设备27-28
• 2.3 力学性能测试及显微组织表征28-31
• 2.3.1 拉伸试验28
• 2.3.2 扭转试验28-29
• 2.3.3 显微组织表征29-31
• 第3章 SWRS-87AM钢丝组织与加工硬化行为31-40
• 3.1 供货态SWRS-87AM钢丝组织与力学性能31-32
• 3.1.1 供货态SWRS-87AM钢丝显微组织31-32
• 3.1.2 供货态SWRS-87AM盘条力学性能32
• 3.2 冷拔变形量对钢丝组织和力学性能的影响32-36
• 3.2.1 冷拔变形量对钢丝组织的影响32-35
• 3.2.2 冷拔变形量对钢丝力学性能的影响35-36
• 3.3 钢丝塑性变形加工硬化模型及机理36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 铅浴脱脂和热镀锌对冷变形钢丝组织和性能的影响40-60
• 4.1 铅浴脱脂对冷变形钢丝组织和性能的影响40-41
• 4.1.1 铅浴脱脂对钢丝组织的影响40
• 4.1.2 脱脂温度对钢丝电阻率的影响40-41
• 4.2 铅浴脱脂对冷变形钢丝性能及加工硬化的影响41-50
• 4.2.1 铅浴脱脂工艺参数对钢丝力学性能的影响41-44
• 4.2.2 脱脂处理对钢丝加工硬化行为的影响44-46
• 4.2.3 脱脂温度对冷拔钢丝韧性的影响及扭转断口分析46-49
• 4.2.4 在线铅浴脱脂工艺参数的确定49-50
• 4.3 冷拔钢丝镀锌层形成与生长动力学50-53
• 4.3.1 镀锌层组织结构表征50-51
• 4.3.2 镀锌层增厚动力学51-53
• 4.4 镀锌过程温度场预报及钢丝组织和性能53-58
• 4.4.1 热浸镀过程钢丝内部温度分布预报53-54
• 4.4.2 镀锌对钢丝电阻率的影响54-55
• 4.4.3 镀锌对钢丝力学性能的影响55-58
• 4.5 SWRS-87AM钢丝强韧化工艺及其应用58
• 4.6 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 附录66-69
• 致谢69-70
• 个人简历70

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本文编号：681396