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

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℃和450℃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℃提高到500℃，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℃×9s脱脂，在450℃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φ6.5mm钢丝进行冷拔变形(RA=1.6-2.1)+400℃×9s脱脂+450℃×(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。

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第1章 绪 论

1.1论文研究的背景、目的和意义

1.2电力电缆用镀锌钢丝的制造工艺

1.3钢丝拉拔变形研究

1.4钢丝铅浴脱脂的研究

1.5钢丝热镀锌的研究

1.6 架空绞线用镀锌钢丝的发展与展望

1.7江阴法尔胜线材制品有限公司目前的研究现状

1.8论文研究内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1试验材料

2.2钢丝制造工艺流程

2.3力学性能测试及显微组织表征

第3章 SWRS-87AM钢丝组织与加工硬化行为

3.1供货态SWRS-87AM钢丝组织与力学性能

3.2冷拔变形量对钢丝组织和力学性能的影响

3.3钢丝塑性变形加工硬化模型及机理

3.4本章小结

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

4.1铅浴脱脂对冷变形钢丝组织和性能的影响

4.2铅浴脱脂对冷变形钢丝性能及加工硬化的影响

4.3冷拔钢丝镀锌层形成与生长动力学

4.4镀锌过程温度场预报及钢丝组织和性能

4.5 SWRS-87AM钢丝强韧化工艺及其应用

4.6本章小结

结论

参考文献

附录

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