專利名稱：冷拉拔低碳鋼絲及所述鋼絲的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼絲，并涉及適用于強化彈性體(elastomer)產品或熱塑性產品 的鋼絲簾線(steel cord)。本發(fā)明還涉及制備這樣的鋼絲和這樣的鋼絲簾線的方法。
背景技術：
適用于強化彈性體產品的鋼絲和鋼絲簾線在現(xiàn)有技術中是眾所周知的，所述彈性 體產品例如輪胎、防撞梁、膠管、柔性管等。由鋼盤條開始制備鋼絲和鋼絲簾線。這種鋼盤條典型地具有以下所述的鋼組成。 大于0. 60重量％的碳含量，0. 40% -0. 70重量％的錳含量，0. 15% -0. 30重量％的硅含量， 0.03重量％的最大硫含量和最大磷含量?？梢蕴砑悠渌⒑辖鸹亍Ｒ粋€例子是鉻。鋼 盤條通常具有5. 5mm或6. 5mm的直徑ds。首先通過機械除氧化皮和/或在H2SO4或HCl溶液中的化學酸洗來清洗盤條以便 除去表面上存在的氧化物。然后將盤條在水中沖洗并干燥。接著使干燥的盤條經受第一系 列干法拉拔操作以便縮減直徑直到第一中間直徑。在該第一中間直徑Cl1例如在約3. 0到3. 5mm時，使干法拉拔鋼線材經受稱為韌化 處理(patenting)的第一中間熱處理。韌化處理意味著首先奧氏體化直到約1000°C的溫 度，接著在約600-650°C的溫度進行從奧氏體到珠光體的相變。這時鋼線材準備好進行進一 步的機械變形。然后，在第二直徑縮減步驟中，從第一中間直徑Cl1將鋼線材進行進一步干法拉拔 直到第二中間直徑d2。第二中間直徑d2的典型范圍為從1. Omm到2. 5mm。在第二中間直徑d2時，使鋼線材經受第二韌化處理，即在約1000°C的溫度再次奧 氏體化，然后在600-650°C的溫度淬火以允許轉化為珠光體。如果在第一干法拉拔步驟和第二干法拉拔步驟中的總縮減不太大，則可以從盤條 進行直接拉拔直到直徑d2。在該第二韌化處理后，通常向鋼線材供黃銅涂層在鋼線材上鍍銅，并在銅上鍍 鋅。實施熱擴散處理以形成黃銅涂層。然后使涂覆黃銅的鋼線材通過濕法拉拔機經受最終系列的橫截面縮減。最終產品 是強拉伸的鋼絲，其具有大于0. 60重量％的碳含量，和超過2000MPa的拉伸強度，且適用于 強化彈性體產品。盡管其應用廣泛，然而上述方法具有消耗大量能量的缺點。更特別地，雙重韌化處 理步驟及其相關的奧氏體化爐子需要大量的能量。僅以舉例方式，單個奧氏體化爐子產生 制備的鋼絲簾線的374千瓦/噸的能量。事實上，在制備適用于強化彈性體產品的鋼絲和 鋼絲簾線的過程中，爐子及相關的淬火過程提供部分的C02。然而，韌化處理是需要的且本 身不能省略。該韌化處理過程將鋼絲的金屬組織恢復至允許進一步拉拔的狀態(tài)。沒有該韌 化處理過程，鋼線材經常會在進一步拉拔中斷裂，同時會變得太脆。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是避免現(xiàn)有技術中的缺陷。本發(fā)明的另一個目的是以能耗更少的制備方法提供一種鋼絲。本發(fā)明的再一個目的是避免使用奧氏體化爐子以及其它中間熱處理。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種適用于強化彈性體產品的鋼絲。該鋼絲具有 普通碳組合物(plain carbon composition)。普通碳組合物是這樣的鋼組合物其中所有元素具有少于0. 50重量％的含量，例 如少于0. 20重量％，例如少于0. 10重量％，而硅和錳可能例外。硅以最多1. 0重量％的量存在，例如最多0. 50重量％，例如0. 30wt %或 0. 15wt%。錳以最多2. 0重量％的量存在，例如最多1. 0重量％，例如0. 50財％或0. 30wt%o在本發(fā)明中，碳含量范圍為至多0. 20重量％，例如至多為0. 10重量％，例如至多 為0.06重量％。最小碳含量可以為約0.02重量％。普通碳組合物主要具有鐵素體或珠光體基體，且主要為單相。在鐵素體或珠光體 基體中沒有馬氏體相、貝氏體相或滲碳體相。該鋼絲提供有促進與彈性體產品粘結的涂層，例如鋅或黃銅。將鋼絲拉拔直至小 于0. 60mm的最終直徑，且具有大于1200MPa的最終拉伸強度。由于低碳含量，因此可以在無中間韌化處理且無任何其它熱處理例如退火的情況 下進行該低碳鋼絲的拉拔。直接由例如5. 5mm直徑的盤條拉拔鋼絲直到低于0. 60mm的鋼絲直徑，從而導致大 于98%的橫截面面積縮減。最終直徑等于或小于0. 45mm時，實現(xiàn)大于99%的橫截面面積 減少?？梢栽?. 5mm-0. 60mm的中間線材直徑時進行例如黃銅的涂覆。然后將涂覆黃銅 的鋼線材進行進一步拉拔(再次無中間熱處理)，直到其得最終鋼絲直徑。黃銅涂層有雙重 功能。首先，在最終產品中，黃銅通過在黃銅內的銅與彈性體之間建立硫橋促進了與彈性體 的粘結。另一方面，黃銅是比低碳鋼軟的材料，黃銅在最終拉拔階段起到潤滑劑的功能，并 允許鋼絲經受上述的截面面積的高度縮減。由于該高的可變形性，因此高等級的最終拉伸 強度是可獲得的?，F(xiàn)有技術文獻JP-A-05/105951公開了一種低碳鋼線材。然而，該低碳鋼線材經受 了一種或多種中間熱處理?，F(xiàn)有技術文獻US-A_5，833，771公開了一種用于強化輪胎的具有低碳含量的 鋼線材。然而，該鋼線材含有不銹鋼組合物，其中包含其它元素，例如6-10%的鎳以及 16%-20%的鉻。這不是普通碳組合物?，F(xiàn)有技術文獻W0-A-84/02354公開了一種高強低碳鋼條及鋼線材。然而，該鋼線 材具有雙相鋼組合物，該組合物具有鐵素體基體以及彌散的第二相例如馬氏體、貝氏體和/ 或奧氏體。該雙相鋼不同于普通碳鋼。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種鋼絲簾線，其具有一個或多個根據(jù)本發(fā)明第 一方面的低碳鋼絲。
優(yōu)選地，鋼絲簾線僅由根據(jù)本發(fā)明第一方面的低碳鋼絲組成。合適的鋼絲簾線結構的實施例為適用于強化輪胎緩沖層或帶束層的所有鋼絲簾 線結構2Χ1、3Χ1、4Χ1、5Χ1、1+4、1+5、1+6、2+2、3+2、2+3。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種制備適用于強化彈性體產品的鋼絲的方法。 該方法包括以下步驟a.提供具有至多0. 08重量％碳含量的鋼盤條；b.直接將該鋼盤條拉拔成小于0. 60mm的最終直徑和達到高于1200MPa的拉伸強 度，從而避免任何中間熱處理例如韌化處理；c.對該鋼絲提供促進與彈性體產品粘結的涂層。如上所述，在最終直徑或優(yōu)選在中間直徑時提供該涂層。在這些處理步驟a.至c.后，可以進行將多條這樣的低碳鋼絲彼此絞合或與其它 鋼絲絞合以形成鋼絲簾線的絞合處理步驟。與現(xiàn)有技術情況相比，通過取消中間熱處理可以做出達到超過3%的CO2產物節(jié)省。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，將根據(jù)本發(fā)明第一方面的低碳鋼絲或根據(jù)本發(fā)明第二方 面的低碳鋼絲簾線用于彈性體或者熱塑性產品。合適的彈性體產品是輪胎、傳送帶、同步帶、膠管、柔性管等。合適的熱塑性產品是 防撞梁和柔性膠管。本發(fā)明的鋼絲(第一方面)和本發(fā)明的鋼絲簾線(第二方面)特別適用于強化輪 胎的緩沖層或帶束層。盡管缺乏超過2000MPa的拉伸強度，根據(jù)本發(fā)明的低碳鋼絲和低碳 鋼絲簾線為輪胎緩沖層或帶束層提供了所需程度的剛度。實施本發(fā)明的(一種或多種)方式可以按如下制備根據(jù)本發(fā)明的鋼絲簾線。起始產品為具有普通碳組合物的盤條，其具有0. 04wt% -0. 08wt%的碳含量。該 盤條的完整組成為如下碳含量0. 06wt%、硅含量0. 166wt %、鉻含量0. 042wt %、銅含量 0. 173wt%、錳含量 0. 382wt%、鉬含量 0. 013wt%、氮含量 0. 006wt%、鎳含量 0. 077wt%、磷 含量 0. 007wt%、硫含量 0. 013wt%。通常地，提及的硅含量低于1.0wt%，錳含量低于2.0%。此外，Cr、Cu、Ni和Mo的 量限于0.20%。磷和硫的量限于0. 030wt%。N的量限于0.015%。從5. 5mm的盤條直徑對該盤條進行干法拉拔直到2. Omm的中間直徑。在2. Omm的該中間直徑時，首先在例如焦磷酸銅浴中將銅電鍍到鋼線材上，然后 在例如ZnSO4浴中將鋅電鍍到鋼線材上，之后施用熱擴散處理以便在鋼線材上提供黃銅涂 層。熱擴散包括加熱到450°C-60(TC的溫度。然而，該處理僅持續(xù)數(shù)秒。這個溫度不 像奧氏體化溫度那樣高。而且，該熱擴散不導致鋼線材的金屬組織變化。在該中間直徑時不進行韌化處理。同樣地，在該中間直徑時也不進行其它熱處理 如退火。作為對黃銅的替代，該鋼線材可以電鍍有鋅。回到黃銅涂層，然后將2. Omm的黃銅涂覆的鋼線材進行濕法拉拔直到最終鋼絲具有1400MPa的0. 45mm的最終直徑。最后，將若干這樣的低碳0. 45鋼絲絞合成1+5X0. 45的鋼絲簾線。該低碳鋼絲簾 線具有1270牛頓的斷裂載荷。本發(fā)明其它實施例的鋼絲簾線為3+2 X 0. 451+4X0. 45如果使鋼線材電鍍有鋅，則可以按如下方式向絞合的鋼絲簾線施加硅烷底涂料 (primer)。在可選的清洗操作后，可以使鋼絲簾線涂覆有選自有機官能硅烷、有機官能鈦酸 鹽以及有機官能鋯酸鹽的底涂料，這是本領域為所述目的所公知的。優(yōu)選但非排它地，有機 官能硅烷底涂料選自具有下式的化合物Y- (CH2)n-SiX3其中Y 代表選自 _NH2、CH2 = CH_、CH2 = C (CH3) C00_、2，3_ 環(huán)氧丙氧基、HS-以及 Cl-的
有機官能團X代表選自-OR、-OC ( = 0) R，、-Cl的硅官能團，其中R和R，獨立選自從C1到C4 的烷基，優(yōu)選為-CH3和-C2H5 ；且η是0-10之間的整數(shù)，優(yōu)選0-10，且最優(yōu)選0_3。上述有機官能硅烷為可商購的產品。通過應用根據(jù)本發(fā)明的方法，可以實現(xiàn)每噸鋼絲簾線70kg的CO2節(jié)省。結果，與 現(xiàn)有技術中的鋼絲簾線相比，本發(fā)明的鋼絲簾線的碳痕跡(footprint)得以減少。
權利要求
一種適用于強化彈性體產品的鋼絲，所述鋼絲具有普通碳組合物，該組合物具有至多為0.20重量％的碳含量，所述鋼絲提供有促進與彈性體產品或與熱塑性產品粘結的涂層，將所述鋼絲進行冷拉拔直到小于0.60mm的最終直徑，所述鋼絲具有大于1200MPa的最終拉伸強度。
2.如權利要求1所述的鋼絲，其中所述鋼絲具有0.02重量％的最低碳含量。
3.如任一在前權利要求所述的鋼絲，所述鋼絲經受了大于98%的橫截面面積縮減。
4.適用于強化彈性體產品的鋼絲簾線，所述鋼絲簾線包含一條或多條如任一在前權利 要求所述的鋼絲。
5.如權利要求4所述的鋼絲簾線，所述鋼絲簾線具有屬于以下組的結構，所述組由 2Χ1、3Χ1、4Χ1、5Χ1、1+4、1+5、1+6、2+2、3+2、2+3 組成。
6.制備適用于強化彈性體產品的鋼絲的方法，所述方法包括以下步驟a.提供具有普通碳組合物的鋼盤條，該組合物具有至多為0.20重量％的碳含量；b.直接將所述鋼盤條拉拔成具有中間直徑的鋼線材；從而避免任何中間熱處理，例如 韌化處理；c.對所述鋼絲提供促進與彈性體產品粘結的涂層；d.進一步將所述涂覆的鋼線材拉拔成具有小于0.60mm的最終直徑和超過1200MPa的 拉伸強度的鋼絲。
7.制備適用于強化彈性體產品的鋼絲簾線的方法，所述方法包括以下步驟a.如權利要求6所述制備鋼絲；b.將一條或多條這樣的鋼絲絞合成鋼絲簾線。
8.如權利要求1-3所述的鋼絲或者如權利要求4或5所述的鋼絲簾線在彈性體產品中 的用途。
9.彈性體或熱塑性產品，其包含有一條或多條如權利要求1-3所述的鋼絲。
10.如權利要求9所述的彈性體產品，其中所述彈性體產品為輪胎。
11.如權利要求9所述的熱塑性產品，其中所述彈性體產品為防撞梁。
全文摘要
一種適用于強化彈性體產品或熱塑性產品的鋼絲，其具有至多為0.20重量％的碳含量范圍。該鋼絲提供有促進與彈性體或熱塑性產品粘結的涂層。將該鋼絲拉拔至小于0.60mm的最終直徑以及超過1200MPa的最終拉伸強度。避免了中間熱處理，故而該鋼絲的碳痕跡得以顯著減少。
文檔編號C21D7/02GK101965413SQ200980107717
公開日2011年2月2日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權日2008年3月4日
發(fā)明者D·梅爾斯肖特, J·德爾里奧羅德里格斯 申請人:貝卡爾特股份有限公司