钢帘线生产工艺

钢帘线生产工艺
1、钢丝生产工艺流程
钢帘线的生产工艺如图 1 所示，该工艺对直径为Φ5.5mm 的热轧线材进行初拉至Φ3.15mm 或Φ2.4mm，加热奥氏体化，再经铅浴淬火处理，中拉后进行二次热处理，镀铜、镀锌，在最终的湿式拔丝中进行600~1000m/min 的高速拔丝，再进一步通过对超细丝施加强烈的扭转应力使之形成帘线，经矫直后送检。

钢帘线不但强度高而且非常细（达Φ0.15~0.38mm），在最终的湿式拔丝以及进一步的帘线生产等过程中，很容易发生断线，导致生产率下降以及帘线质量低下。

图1 钢帘线的生产工艺
现场的工艺流程如下图2所示：
图2现场钢帘线生产工艺流程
2、盘条的处理
盘条在拉拔前要进行预处理，主要是对盘条表面进行清理，使之适合拉拔的要求，减少拉拔阻力，保证成品表面质量。

热轧盘条冷却及中间处理后表面产生氧化皮及由于储存等原因产生的表面杂质，都要在拉拔前加以清除。

清除盘条表面氧化层（锈层）和其它杂质的方法主要有机械方法和化学方法。

机械除皮是将盘条的氧化皮用施加外力的方法使之疏松、破裂、剥落。

可用剥壳机、抛光、喷砂和钢丝刷清理等方法。

一般用剥壳机，盘条经过多次弯曲而使氧化皮剥落。

化学去锈法是利用氧化皮与化学溶剂的化学反应使氧化皮与铁基体剥离并溶解，一般用酸洗法。

现场酸洗工艺采用电解液酸洗，两次酸洗配比分别为H2SO4：200g/L±20、Fe2+：50g/l(max)、槽液温度：50℃(max)以及H2SO4：350g/L±50、Fe2+：≤50g/l(max)、槽液温度：50℃(max)。

为了能使盘条表面杂物彻底清除，往往是机械法与化学法并用。

盘条在拉拔
前还需经过干燥、涂硼处理以改善拉拔中的润滑条件[1]。

3、电镀工艺
镀铜是钢丝进行表面处理的主要工艺之一,在金属制品行业中的用量仅次于镀锌而居第二位,但其使用目的和所具功能却比镀锌更为广泛和重要。

它除了和镀锌一样具有防蚀和装饰功能之外,有时是为了提高钢丝的导电性能,有时是为了增加钢丝进一步拉拔时的润滑性能,有时是为了增加钢丝和橡胶的结合强度,还有时是为了在其上更便于实施镀锡和镀银等,随着科学技术和现代工业的迅速发展,钢丝镀铜技术近年来也获得了迅速发展。

目前国内钢丝镀铜主要有两大类工艺方法:化学镀铜和电镀铜。

化学镀铜设备简单,无需直流电源,但所得镀层结合强度较差,镀液成分不够稳定,而且不易形式厚镀层,对于钢丝镀铜后需要进一步拉拔的情况受到限制。

因此,目前仅限于镀铜层较薄的二氧化碳气体保护焊丝和镀铜质量要求相对较低的包装用扁丝等产品上,其他如铜包钢丝、胶管钢丝、钢帘线钢丝等产品则不宜采用,而且实际上二氧化碳气体保护焊丝和包装用扁丝也有相当一部分已经采用了电镀铜工艺。

因为电镀铜质量较高,镀层和钢丝基体结合牢固,镀层可根据需要镀至所需厚度,特别适合于钢丝镀铜后还需要继续拉拔的场合。

因此,对钢丝表面镀铜质量要求较高的产品,大都选择了电镀铜的工艺方法。

目前国内钢丝镀铜工艺概况大体可用下表表示:
据调查,目前国内钢丝电镀工艺中氰化镀铜仍占相当比例,而无氰镀铜基本上都采用预镀———正镀两步镀铜工艺,即为了保证镀层和钢丝基体具有良好的结合强度,先选择一种电镀铜工艺来进行预镀。

但适合预镀的镀铜工艺往往电流密度范围狭窄,沉积速度太慢,镀一般机械零件尚可通过延长电镀时间来增加其厚度,但钢丝镀铜属高速电镀,施镀时间有的仅为数十秒钟,为了在极短的施镀时间内沉积出足够的铜层厚度,预镀之后的正镀一般均采用了沉积速度较快的硫酸盐镀铜工艺[2]。

3.1 工艺流程
由于钢丝拉拔分为干式拉丝和湿式拉丝，初拉和中拉采用干式拉丝，最终细拉采用湿式拉丝，且润滑条件要求较高，要求总压缩率大，部分压缩率小，还要使得钢丝拉拔后具有一定的镀层厚度。

因此现场镀敷工艺采取先镀铜、后镀锌，然后加热回火，经热扩散得到铜锌合金。

热扩散后还要经过磷化，镀黄铜钢丝在磷酸溶液中处理，去除微量氧化锌层并形成磷化膜，磷化膜具有微孔结构，具有良好的延展性，有利于随后的湿拉。

钢丝镀敷层的主要目的在于防蚀和提高附着力。

电镀黄铜作业线如下图3所示：通过合股成绳，把湿拉后的单丝捻制成各种结构的钢帘线，检查合格后包装入库。

图3电镀黄铜作业线示意图
3.2 相关镀液配方及工艺规范
拉拔形成的钢丝有较强的弹性, 需要进行回火处理, 使其弹性达到使用要求。

钢丝在450℃左右被从熔融的铅槽内穿过, 并在煤夹( 无法燃烧的煤块) 层槽内保温片刻, 出槽后在空气中自然冷却, 此时的钢丝弹性均可达到设计要求。

熔铅槽与煤夹槽是连体的两个等面积的钢板槽, 铅槽底部安装数支不锈钢电热管, 以作熔融铅块的热能源。

3.2.1 酸洗
钢丝经高温回火处理后, 表面的有机物均被高温碳化。

钢丝表面残留新生的碳化物及氧化层会影响镀层与钢丝基本的结合力, 故需进行酸洗, 确保干净的钢丝基体进入镀铜工序, 沉积出结合力牢固的合格铜层。

两种酸洗槽下方要备有酸洗液溢流槽回收, 可让酸洗液循环, 冷却及补充。

电解酸洗液配方及工艺规范:
H2SO4150~ 200 mL/ L
若丁1~ 2 g/ L
阴极电流密度8~ 10 A/ dm2
时间3~ 5 s
线速度20~ 30 m/ min
3.2.2 碱性镀铜（焦磷酸盐镀铜）
钢丝在酸性镀铜之前, 先在碱性焦磷酸铜镀液中沉积一层薄铜, 以增强钢丝与酸铜加厚镀层之间的结合力。

虽然焦铜液中没有活化力很强的氰化物, 但含有大量的柠檬酸铵及一定量的氨水, 它们在镀液中除具有改善镀液分散能力, 促进阳极溶解, 增强镀液缓冲作用, 提高镀层光亮度外,还备有一定能量阻止铜离子在钢丝表面上产生置换反应。

况且, 钢丝进入焦铜液之前已附有较大的阴极电荷, 焦铜液中铜离子在阴极电荷作用下, 只有沉淀到钢丝上去的可能,不会与钢丝产生置换反应。

为了防止镀液过热并提高镀液清洁度, 也需要在槽镀下方备有与酸铜相同的溢流槽。

焦磷酸盐镀铜液配方及工艺规范:
Cu2P2O780~ 90 g/ L
K4P2O7320~ 380 g/ L
( NH4 ) 2HC6H5O720~ 25 g/ L
NH4OH 2~ 3 mL/ L
pH 值8. 2~ 8. 8
温度30~ 50℃
阴极电流密度5~ 10 A/ dm2
线速度20~ 30 m/ min
沉积速度10~ 15 m/ min
3.2.3 酸性镀铜（硫酸铜镀液）
钢丝经过焦磷酸铜预镀后, 进入酸性镀铜液中加厚沉积, 以此满足合金黄铜组成中铜含量比例。

钢丝在酸性镀铜液中沉积, 其阴极电流密度比一般镀酸铜用的电流密度高十几倍, 镀液温度随着阴极电流密度上升而升高。

钢丝在硫酸铜单盐液中沉积, 镀液中不加任何添加剂, 槽温不超过45℃也无妨。

但是, 过高温度对镀层结构会产生一定的不良影响, 如镀层粗糙、结构疏松等。

因此, 镀液温度仍需控制在38~ 40℃内。

因此, 在镀槽下方需装置溢流槽, 让镀液不断地从镀槽某一段的溢流孔流入溢流槽内冷却, 并从溢流槽抽滤到上方镀槽内去循环使用。

为了防止镀层产生毛刺或结瘤等毛病。

酸铜槽可分两部分组成, 在两个槽
钢丝出口处各加一道垫圈式的刷洗工序, 刷洗掉铜镀层上初生的毛刺式结瘤萌芽。

酸性镀铜液配方及工艺规范:
CuSO4·5H2O 170~ 200 g/ L
H2SO425~ 30 mL/ L
温度25~ 50 ℃
阴极电流密度30~ 45 A/ dm2
线速度20~ 30 m/ min
沉积速度60~ 70 m/ min
3.2.4 酸性镀锌（硫酸盐镀锌）
硫酸盐镀锌是覆盖铜层上的镀层, 其镀层厚度是铜层总厚度的37%, 沉积电流密度基本上与钢丝单镀锌的电流密度相似, 镀槽结构、溢流方法等与酸性镀铜相同。

硫酸盐镀锌液配方及工艺规范:
ZnSO 4·7H 2O 350 g/ L
Na 2SO 4·7H 2O 70 g/ L
MgSO 4·7H 2O 50 g/ L
pH 值 3~ 4
温度 30~ 50 ℃
阴极电流密度 25~ 35 A/ dm 2
线速度 20~ 30 m/ min
沉积速度 30~ 35 m/ min
3.2.5 金属镀层热扩散成黄铜丝
钢丝分别在镀铜槽及镀锌槽内沉积出黄铜组成的成分比后, 流入420~ 450 ℃ 的高温热扩散轮上运转前进, 由热扩散轮传递给镀有铜、锌镀层的钢丝之热能, 使两种金属分子增加运动能量, 并在运动中相互扩散到对方金属结构的空隙中去, 在热扩散轮上受热1~ 2 s, 钢丝外表面上铜层( 约1. 4~ 1. 8 mm) 、锌层( 约0. 6~ 0. 8 mm) 的单金属镀层就相互扩散成总厚度为2~ 3 mm 的柠檬黄的合金黄铜丝。

热扩散法镀黄铜丝是用钢丝镀锌工艺在钢丝表面镀取定量的铜层和锌层, 又运用分子热动力学的机理, 让两种极薄镀层中的锌/ 铜分子在定量热能的作用下进行分子之间的互相扩散, 最终达到柠檬黄的合金镀层。

该工艺的最大的优点是取代剧毒的氰化物镀黄铜, 实现了环保型电镀[3]。

3.3 电镀镀层质量、电流效率、电流密度的确定[4]
3.3.1 电镀电流的计算公式
电镀黄铜是一个电沉积过程, 服从于法拉第电解第一定律和第二定律, 只要准确地设置电流, 便可得到所需的铜和锌的沉积量, 从而控制镀层厚度和铜锌比。

以上述二定律为基础, 通过一系列推导, 可以得到以下二式:
k D ()0.99283k
W V d Cu L η⋅⋅=⋅ (1) k D ()0.96595k
W V d Zn L η⋅⋅=⋅ (2)
式中: Dk 阴极电流密度,A dm2 ;
W 每千克钢丝上的镀层质量, g/kg;
V 电镀速度即收线速度, m/min;
d 电镀钢丝直径,mm;
L 镀槽有效长度,m;
k 阴极电流效率, %。

将电流密度乘以钢丝在镀槽中的表面积( dm 2 ) ,便可计算出电流。

0.1k I D d L π=⋅⋅⋅⋅ (3)
式中d 以mm 表示, L 以m 表示, 表面积以dm 2表示。

在( 1)、( 2)、( 3) 式中, d 、V 、L 都是已知的, 我们要探讨的是W 、k η、k D 。

3.3.2 镀层质量与镀层成分
按国外先进公司的最新标准, 普通镀层的镀层厚度( T) 规定如下:
当d < 0. 27mm 时, T= ( 0. 20 ± 0. 04) m
当0. 27 ≤ d ≤ 0. 32mm 时, T = ( 0. 24 ± 0. 04) m
当d > 0. 32mm 时, T= ( 0. 30 ± 0. 04) m
用式( 4)、( 5) 可以将镀层厚度换算成镀层质量:
0.235T W d
=
（黄铜） （4） 0.22T W d =（纯铜） （5） 如果帘线单丝直径为0. 22mm, 按( 4) 式, 镀层质量为3. 87 g/kg , 这是成品丝的镀层质量。

因为在热扩散时镀层损失( 挥发) 约0. 1 g/kg, 在湿拉时镀层损失( 磨耗) 约15% , 若乳化液或拉丝模质量不好, 可达25% 甚至更高。

所以电镀半成品钢丝的镀层质量应为3. 87×1. 15+ 0. 1= 4. 55 g/kg 。

成品丝的镀层成分规定为: 普通镀层的w ( Cu) =(67. 5 ± 2. 5)%, 低铜镀层的w (Cu) = (63. 5 ± 2. 5)%。

因为在热扩散时w ( Cu) 约升高1%( 锌比铜容易挥发) , 在湿拉时w ( Cu) 约升高0. 8% 。

上述w( Cu) 是镀层中的平均含量, 但从Cu- Zn 分布梯度看, 镀层由表及里, w ( Cu) 是逐步升高的, 湿拉磨损的镀层正是w ( Cu) 相对较低的部分; 同时, 目前国内外的湿拉润滑剂几乎都会溶解锌。

这2 个原因导致w ( Cu)
的升高, 所以电镀半成品钢丝的镀层成分应是w ( Cu) = ( 63. 5- 1- 0. 8) % = 61. 7%或w ( Cu) = ( 67. 5-1- 0. 8) % = 65. 7% 。

3.3.3 电流效率
碱性镀铜: 焦磷酸盐镀液的电流效率大于90% , 若镀液维护良好可达95%以上, 常选用90% 。

酸性镀铜和镀锌: 硫酸铜镀液和硫酸锌镀液的电流效率很高, 可接近100% , 通常选用95% , 若碱性镀铜没镀好, 即底没打好, 钢丝到了酸性镀铜槽可引起置换反应, 这是不希望发生的。

3.3.4 电流密度
任何镀液都有一个获得良好镀层的电流密度范围, 热扩散法电镀黄铜的电流密度范围见表。

表1 热扩散法电镀黄铜电流密度A/dm2
3.4黄铜镀层质量及成分的测定
3.4.1 原子吸收法
用原子吸收分光光度计( AAS) , 测定黄铜镀层的质量及成分。

将黄铜褪镀于溶液中并使其燃烧产生火焰。

来自被测元素( Cu 和Zn) 辐射源的辐射线经由火焰通过, 这种具有特定波长的辐射线与火焰中存在的中性原子浓度成比例地被吸收, 通过与校准溶液比较获得分析结果。

这是原版中规定的分析方法, 新版增加了以下3 种分析方法。

3.4.2 电感耦合等离子法
用电感耦合等离子光谱仪( ICP) , 测定黄铜镀层的质量和成分。

将黄铜褪镀
于溶液中并将其导入氩等离子体( 离子化的气体) ,通过射电频率( RF) 源, 将被测元素( Cu 和Zn) 加热至6 000~ 8 000K。

这样, 每一种元素将产生一种主要由光谱线组成的表征该元素特有的散射光谱; 这些谱线的强度变化与元素的浓度成正比, 从而对元素进行定量分析, 获得所需结果。

3.4.3 X 射线荧光法——干法
用X 射线荧光光谱仪( XRF) , 在干燥的试样上对黄铜镀层的质量和成分进行测定。

将钢帘线试样放在XRF 仪器中, 用来自X射线管的原发X 射线在一定倾角下照射试样, 从而散射出被测元素( Cu 和Zn) 特有的次级X 射线能谱, 通过氧化锂晶体的衍射,分离出每种元素独特波长的能量。

这些能量的强度与试样中元素的浓度成比例, 以闪烁仪和流量计捕捉并量化这些强度, 通过校准曲线计算出所需结果。

所使用的校准曲线是由ICP 法、AAS 法或X 射线荧光法( 湿法) 等其它技术事先予以制定的。

3.4.4 X 射线荧光法——湿法
也是用X 射线荧光光谱仪( XRF) 来测定黄铜镀层的质量和成分。

与干法不同的是, 湿法要把镀层褪下来, 把褪镀溶液放在仪器里, 而不是直接地把帘线试样放在仪器里。

湿法与干法的原理是一样的。

BISFA 在总则中规定, 如果对一项试验提供一个以上可选择的方法, 则必须认定第一种方法是标准的, 随后的一个是可选择的。

根据这个规定, 原子吸收法应当被认为是标准的, 其它方法则可选择或者可用于校准。

但据美国Amercord 公司介绍, 他们认为最好的方法是X 射线荧光法——湿法( 全套仪器约需10~ 12 万美元) ; 其次是电感耦合等离子法( 全套仪器约需6 万美元) ; 再其次是X 射线荧光法——干法; 然后是原子吸收法[5]。

4、淬火热处理
我国钢帘线的产量和结构品种逐年增加, 钢帘线生产企业也一直致力于生产工艺的优化, 通过设备改善和工艺调整, 不断降低生产各工序的断丝率,提高生产效率和综合成材率。

而钢丝的热处理是钢丝生产过程中的一个关键环节，热处理钢丝质量的好坏直接影响到最终产品的质量。

热处理的目的在于调整盘条或半成品的物理性能使之达到要求。

一般分为两次热处理：中间热处理和最终热处理。

中间热处理用于消除钢的加工硬化，恢复钢丝的塑性，使之能够经受进一步
的冷拉变形，保证顺利拔丝。

过去的中间热处理方式多为正火，线速较低时采用空冷，线速较高时采用冷却水管控制冷却。

现在由于中拉总压缩率增加，强度要求提高，所以现在的中间热处理方式主要为淬火。

淬火是中高碳钢丝生产中的关键工序, 尤其是最终热处理淬火工艺, 钢丝通过淬火得到索氏体组织, 这样的组织具有较高的拉伸极限, 钢丝拉拔后可获得良好的综合性能, 给成品钢帘线提供了所需的力学指标, 同时减少了钢帘线在生产过程中断丝现象。

钢帘线的淬火方式主要有铅浴淬火、砂床淬火和水浴淬火。

其中，钢丝等温铅淬火用得最为普遍。

4.1铅浴淬火
4.1.1铅浴淬火工作原理
帘线钢丝的铅浴淬火如图1所示。

其原理是根据钢的等温转变C曲线, 让过冷奥氏体在600 左右的铅液中进行等温转变[ 1] , 产生适合深度拉拔的细珠光体组织(索氏体)。

而铅液所具有的高热容、耐热冲击的特性易于实现钢丝的等温转变。

马弗炉是铅淬火常用的设备，其特点是主要通过热辐射对钢丝进行加热。

通常普通连续式马弗炉热处理设备中，根据热处理钢丝的范围不同，炉长一般有12m、15 m、18 m 或更长的，设计铅槽长度约为炉长的1/3 到1/2。

对于中高碳钢，其加热温度通常控制在900 ℃左右，铅温控制在450 ℃～550 ℃之间[6]。

图1 钢丝铅浴淬火示意图
铅浴淬火热处理生产线的工艺流程[7]：
放线——铅淬火——水洗——酸洗——水洗——磷化——清洗——凃硼砂——烘干——收线
4.1.2铅浴淬火的工艺控制
钢丝铅浴淬火的主要工艺参数有：钢丝的加热温度、铅浴温度和走线速度。

铅温设计要考虑不同的炉型和冷却条件(是否采用铅液循环泵)。

铅温设定取决于
线温、钢丝直径、Dv 值和钢丝的C 含量, 也就是说实际生产中铅温应该在合理
的范围内取值[ 2 ]。

连续展开式铅浴热处理的走线速度，取决于钢丝在炉中要达
到均匀一致的奥氏体所需的时间，以及钢丝在铅槽中奥氏体完全分解所需的时
间，即钢丝的在炉时间和铅浴时间。

4.1.3铅浴淬火工艺参数的选择
4.1.3.1 钢丝在炉加热温度、时间的控制
钢丝在炉加热处理的目的是为了得到均匀一致的奥氏体，在连续式奥氏体化
处理中，钢丝的加热温度通常高达 Ac3+100~200℃范围。

但是，钢丝加热温度
过高是不允许的，它不仅使钢丝表面氧化严重，增加能耗和金属烧损，在铅浴时
易使钢丝表面挂铅，而且会对中、高碳钢丝带来严重脱碳等缺陷，从而降低成品
钢丝质量。

钢丝加热温度计算的经验公式常见以下两种：
9305505D T C D =-+
1.2593820501.75
D D T arctg C -=+- 式中：T D —钢丝的加热温度(℃)
C —钢丝的含碳量百分比
D —钢丝直径(mm)
在亚共析钢中，随着含碳量增加，奥氏体均匀化愈显得困难。

含碳量愈高，
渗碳体量则愈多，加热时在奥氏体形成过程中，渗碳体溶解到奥氏体内以及奥氏
体成份的均匀化，都较含碳量少时要困难一些，故需要一个相应的补充加热值。

另外，随着钢丝直径的增大，钢丝的加热温度也要相应增高。

这主要是考虑
粗钢丝的热透性和确保奥氏体的均匀化。

钢丝加热时间的影响因素
（1）钢丝直径
随着钢丝直径的增大，钢丝的加热时间应相应延长。

2/4Q cm t c t L d ρπ=∆=∆⋅
式中： Q － 所需吸收的热量，J
ρ－ 钢的密度，kg/cm 3
C－钢的比热容，J/ (kg℃)
L－钢丝长度，m
m－钢丝质量，kg
d－钢丝直径，mm
Δt－温度差，℃
由上述吸热公式可以看出，随着钢丝直径的增大，其单位长度体积增大，单位质量增加，要达到相同温度时，粗钢丝要比细钢丝所吸收的热量要大得多。

因此，加热时间要相应延长。

（2）钢丝化学成分的影响
碳是决定钢丝性能最主要的元素，在室温下几乎全部以渗碳体形态出现。

文献表明，钢丝中碳的质量分数每增加0.1%，则渗碳体体积分数就相应增加1.5%。

随着含碳量的增加，钢中渗碳体相的量就越多，在加热时奥氏体的形成过程中，渗碳体要溶解到奥氏体内及奥氏体内成分的充分均匀化，都比含碳量和渗碳体相少的钢种要困难些。

因此随着含碳量的增加，加热时间相对要长些。

锰有增加钢中碳化物的倾向，属于弱碳化物形成元素。

主要溶于渗碳体中，使之更稳定。

因此，随着钢中锰含量的增加，应适当考虑延长加热时间。

在碳钢中硅与碳的结合力比铁小，因此在钢中它不能与碳化合，对钢中碳化物的结构也无明显的影响。

磷和硫是有害元素，本身含量控制就很低。

因此，在钢丝加热组织转变过程中，可以忽略硅、磷、硫的影响。

在实际生产中，为了保证较高的生产效率，要求在短时间内完成奥氏体化并使其达到均匀化，故要尽可能提高加热炉温度；另外，较高的钢丝温度也可确保钢丝出炉后到进入铅液前不至于冷却到Ar1以下，从而避免或减少生成先共析相。

但是奥氏体化温度不宜太高，否则会导致奥氏体晶粒的粗化和钢丝表面的严重氧化、脱碳。

4.1.3.2 铅温及铅浴时间的设定
钢丝从加热炉出来进入铅槽冷却，发生奥氏体分解。

由于铅浴温度会强烈影响钢丝在铅糟中的冷却与组织转变，为此，正确选择铅浴温度是使钢丝经铅浴后获得均匀索氏体的重要条件之一。

铅浴温度的选择，取决于钢丝的含碳量和其它
化学成份（如锰含量）以及钢丝的直径大小。

在等温铅淬火转变过程中，过冷度决定了奥氏体转变速度和转变后的组织状态。

过冷度太小，容易产生条块状甚至网状铁素体组织；过冷度太大，又因转变温度太低会产生贝氏体甚至马氏体组织。

根据 Fe-C 相图及 TTT 曲线，为保证得到索氏体组织，理论上奥氏体化加热温度是 AC3以上 30~50℃，铅浴温度应为 600℃~650℃。

由于钢丝在奥氏体化时的加热比较充分和均匀，铅温的确定主要取决于线温（一般在 920~950℃）和明火炉的 DV 值，考虑到相变时温度回复的因素，通常保持铅温在 550℃左右，而钢丝的直径和化学成分不作为主要因素考虑。

在亚共析钢中随着含碳量的增加，奥氏体的稳定性增强。

而含碳量减少时，奥氏体稳定性也相对减弱，故在冷却过程中奥氏体将在较高温度下转变，容易析出先共析铁素体（含碳量愈低，先共析铁素体析出可能性愈大）。

为此，应适当降低铅浴温度，借以增加钢丝在铅槽中的冷却速度，以避免或减少先共析铁素体的出现，使得到均匀一致的索氏体组织。

通常含碳量每减少 0.1%，铅浴温度降低约 10℃。

对于高碳钢丝，因其过冷奥氏体较稳定，在冷却过程中不易（或不会）析出先共析铁素体，因此可取较高的铅浴温度。

计算铅浴温度的经验公式如下：
1.25445401001.75
B D T arctg
C -=-+ 式中：T B —铅浴温度(℃)；
D —钢丝直径(mm)
实际生产中还要适当地降低铅浴温度，这是因为高温钢丝连续不断地进入铅槽，带入大量热能，使得铅槽内进口区段温度较高，使转变温度升高，冷却速度降低。

钢丝在铅浴中停留的时间必须大于奥氏体分解所需的时间。

否则，奥氏体等温转变不完全，残留的过冷奥氏体在钢丝离开铅槽以后，在低温时转变为马氏体，将会严重影响成品钢丝的质量。

为此，钢丝在铅时间常大大超过奥氏体完全分解时间，以防止马氏体的出现。

实际生产中，为了提高热处理速度，并考虑到防止意外因素的影响，常把铅槽长度设计较长，以确保钢丝的在铅时间。

在生产现场观察到，铅槽长度约为炉
长的二分之一，甚至以上。

随着热处理速度的提高，铅槽长度有加长的趋势。

4.1.4铅浴淬火的缺点
铅浴淬火虽已在许多企业得到广泛应用, 但存在着许多缺陷, 主要表现为铅污染环境, 危害人体健康; 穿线很不方便, 劳动强度大; 铅液易结渣, 维护复杂, 稍有不慎会因挂铅而影响后续加工。

4.2水浴淬火
4.2.1水浴淬火的工作原理
水浴淬火如图2所示, 钢丝进入水浴淬火液后,高温作用使水在钢丝表面立即形成大量的气泡, 气泡环绕覆盖着钢丝, 使钢丝在密封环绕的气泡内被冷却[ 3] 。

在水中添加一种高分子化合物, 使溶液的表面张力加大, 气泡就不容易破裂。

如果气泡破裂,高温钢丝就和水直接接触转变为硬脆的马氏体, 这种组织会在后续生产中断丝。

图2 钢丝水浴淬火工作示意图
钢丝水浴淬火时冷却速度太慢, 会产生先共析铁素体, 组织较软, 冷作硬化减弱, 产品强度降低。

转变温度太高, 珠光体组织粗大, 渗碳体片间距增大, 会使力学性能降低; 转变温度太低, 会产生贝氏体甚至马氏体组织, 使拉拔性能变差。

4.2.2水浴淬火的工艺控制
帘线钢丝的水浴淬火有 2 个水浴工作槽, 俗称为双段式水浴, 钢丝有 3 个工作段: 水浴工作槽1(WT1)、工作槽1与工作槽2之间的空气段( A IR)和水浴工作槽2(WT2)。

水浴淬火过程中主要控制的工艺参数是WT1 长度、A IR 长度和WT2 长度。

钢丝在WT1中的组织是过冷奥氏体, 在空气段中开始由过冷奥氏体转变为索氏体(相变放出的热在空气段后段使钢丝又变红) , 在WT2中得到更多的索氏体, 出WT2后钢丝组织转变过程基本结束, 最终得到以索氏体为主的钢。