CN102225595B - 一种串珠式金刚石绳锯用钢绳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种串珠式金刚石绳锯用钢绳，由多股钢丝扭绞而成，钢丝由金属线和包覆在金属线外表面的非晶态合金涂层组成。本发明的串珠式金刚石绳锯用钢绳强度高、耐磨性好、使用寿命长。

Description

一种串珠式金刚石绳锯用钢绳

技术领域

本发明涉及一种串珠式金刚石绳锯用钢绳及其制作方法。

背景技术

金刚石绳锯又称金刚石串珠锯，是一条按一定间隙固定好金刚石串珠的钢绳，钢丝绳是由多股钢丝扭绞而成。目前是世界上最先进的石材开采设备，作为新一代切削工具已经被广泛应用于石材、机械、建筑施工领域，主要用于石材开采加工、钢筋混凝土建筑物拆除和修整、玻璃材料加工、海底构件的维修。

由于钢绳与石材、混凝土等材料的摩擦大，串珠体与钢绳之间的摩擦、材料碎屑进入钢绳中与钢绳产生的摩擦等多种因素的影响，金刚石绳锯的钢绳很容易发生断裂。

如何获得高强度、高耐磨性的钢绳是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决现有串珠式金刚石绳锯用钢绳易断裂、使用寿命短的技术问题。为此本发明提供了一种金刚绳锯用钢绳，由多股钢丝扭绞而成，钢丝由金属层和非晶态合金涂层组成。

本发明提供的技术方案是一种串珠式金刚石绳锯用钢绳，由多股钢丝扭绞而成，钢丝由金属线和包覆在金属线外表面的非晶态合金涂层组成。

非晶态合金又称为金属玻璃，具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征。固态时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定。与传统的晶态合金相比，非晶合金具备很多优异的性能，如高强度、高硬度、耐磨和耐腐蚀等。与普通线材相比，本发明的钢绳强度、耐磨性明显提高。

作为优选，金属线直径为0.1-3.5mm，涂层厚度为2-30um。

作为优选，串珠式金刚石绳锯用钢绳包括中央的中芯和围绕中芯外表面的绳护套，中芯有2～4层钢丝，从里到外各有1-12根钢丝紧密平行排列；围绕中芯外表面有3～8组绳护套，围绕中芯外层呈螺旋状扭绞，每组绳护套有2-3层钢丝，从里到外各有1-12根钢丝紧密平行排列。此种结构的钢绳内部钢丝排列十分紧密，能有效阻挡材料碎屑进入钢绳中与钢绳产生的摩擦。

作为优选，非晶态合金涂层中含有碳化硅微粒。碳化硅在熔融非晶态合金中呈固态，硬度很高，能进一步提高非晶态合金涂层的耐磨性，并且在随钢绳的高速运动时也能发挥切削作用，提高工作效率。

作为优选，碳化硅微粒与非晶态合金的质量比为1:10，碳化硅微粒的直径为10-20um。

金刚石绳锯的钢丝直径大都在0.1～3.5mm，而熔融的非晶态合金温度一般在600～1000℃，细钢丝与其接触时很容易因为高温造成性能变化，本发明通过特殊的加工工艺可以获得该特殊的非晶金属丝，具体加工方法为：

1)、非晶态合金制备

将一种或一种以上非晶态合金置于惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线快速经过装有熔融状态非晶态合金的石英炉挤出口，通过的速度为4～1000mm/秒，使金属线外表面均匀地涂覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地涂覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝。

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

由于在2)非晶态合金与金属线复合过程中严格控制了钢线通过熔融非晶态合金挤出口的速度，从而控制了金属层与高温熔融非晶态合金的接触时间，使得高温对金属层性能基本不产生任何影响，所得的线材能够满足金刚石绳锯的使用要求。

为适应不同的切割材质的需要，进一步提高切割线材的强度、耐磨性及耐腐蚀性能与使用寿命，所述的非晶态合金有三种以上时，为使母合金混合均匀，其制备工艺步骤如下：

1)、非晶态合金制备

将高熔点二种或二种以上不同金属基非晶态合金按比例置于熔融Ti纯化过的惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，并采用电磁搅拌，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，熔炼以确保获得成分均匀的中间合金；第二步将中间合金与其他金属基非晶态合金按比例放入坩锅内，将坩锅置于真空炉中，将真空度抽至1×10^-2Pa以下，冲入惰性气体作为保护气体，惰性气体的压力为0.3～0.7个大气压，在温度600～1100℃条件下熔炼，然后再铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线在收线卷绕轮的牵引下快速经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口，通过的速度为1～1000mm/秒，让金属线外表面均匀地覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝；

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

由于在1)中分两步熔炼非晶态合金，保证了合金组分均匀，从而保证在金属层表面非晶态合金层成分的均匀，保证切割表面质量。当非晶态合金涂层中含有碳化硅时，在1)非晶态合金制备步骤中，可以将碳化硅与非晶态合金成分一样分两步熔炼，使其在钢丝中的分布更加均匀。

非晶态合金中含有碳化硅微粒的金刚绳锯用钢绳的制备方法，具有如下工艺步骤：

1)、非晶态合金制备

将一种或一种以上非晶态合金及碳化硅微粒置于惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线快速经过装有熔融状态非晶态合金的石英炉挤出口，通过的速度为1～1000mm/秒，使金属线外表面均匀地覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝；

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

为适应不同的切割材质的需要，进一步提高切割线材的强度、耐磨性及耐腐蚀性能与使用寿命，所述的非晶态合金有三种以上且非晶态合金中含有碳化硅微粒时，为使母合金混合均匀，具有如下工艺步骤：

1)、非晶态合金制备

将高熔点二种或二种以上不同金属基非晶态合金与一部分碳化硅微粒按比例置于熔融Ti纯化过的惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，并采用电磁搅拌，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，熔炼以确保获得成分均匀的中间合金；第二步将中间合金与其他金属基非晶态合金和剩余的碳化硅微粒按比例放入坩锅内，将坩锅置于真空炉中，将真空度抽至1×10^-2Pa以下，冲入惰性气体作为保护气体，惰性气体的压力为0.3～0.7个大气压，在温度600～1100℃条件下熔炼，然后再铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线在收线卷绕轮的牵引下快速经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口，通过的速度为1～1000mm/秒，让金属线外表面均匀地覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝，

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

由于在1)中分两步熔炼非晶态合金，保证了合金组分均匀，从而保证在金属层表面非晶态合金层成分的均匀，保证切割表面质量。当非晶态合金涂层中含有碳化硅时，在1)非晶态合金制备步骤中，可以将碳化硅与非晶态合金成分一样分两步熔炼，使其在钢丝中的分布更加均匀。

作为优选，金属线经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口的速度为500-800mm/秒。

本发明的有益效果是，本发明提供的金刚石绳锯用钢线使用寿命比常规绳延长80％以上。表明钢线的强度和耐磨性得到很大改善，大大提高了钢线的使用寿命，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的第一个实施例中的钢丝的结构示意图。

图1中：1表示金属线，2表示非晶态合金涂层

图2：是本发明的第二个实施例中的钢丝的结构示意图。

图2中：1表示金属线，2表示非晶态合金涂层，3表示碳化硅微粒

图3是本发明的第一个实施例的串珠式金刚石绳锯用钢绳的结构示意图。

图3中:1表示中芯，2表示绳护套

图4是本发明的第二个实施例的串珠式金刚石绳锯用钢绳的结构示意图。

图4中:1表示中芯，2表示绳护套

具体实施方式

实施例一

如图3所示的本发明的串珠式金刚石绳锯用钢绳的第一个实施例，串珠式金刚石绳锯用钢绳包括中央的中芯和围绕中芯外表面的6组绳护套。中芯直径为1.86mm，绳护套直径为1.57mm，中芯有3层钢丝，从里到外各有1、6、12根钢丝紧密平行排列，其中最中心的钢丝直径为0.44mm；中间层钢丝直径为0.37mm，外层钢丝直径为0.34mm；6组绳护套围绕中芯外层呈螺旋状扭绞，每组绳护套有3层钢丝，从里到外各有1、6、12根钢丝紧密平行排列，其中最中心的钢丝直径为0.34mm；中间层钢丝直径为0.32mm，外层钢丝直径为0.295mm。

钢丝如图1所示，由金属线及包覆在金属线外表面的非晶态合金层组成。金属线为钢线的预变型线材。

上述串珠式金刚石绳锯用钢绳的制备方法具有如下工艺步骤：

一.非晶态母合金料成份比(重量份)

二.耐磨母合金料制作工艺

将高熔点镁基非晶态合金28.5份、钼基非晶态合金3.5份，置于熔融Ti纯化过的惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，并采用电磁搅拌，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350A，熔炼以确保获得成分均匀的中间合金；第二步将中间合金与镍基非晶态合金49.5份和铜基非晶18.5份放入坩锅内，将坩锅置于真空炉中，将真空度抽至1×10^-2Pa以下，冲入惰性气体作为保护气体，惰性气体的压力为0.3个大气压，在温度600℃条件下熔炼，然后再铜模铸造条件下制成母合金100份

三.非晶态合金与钢线涂覆工艺

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将己拉伸好的钢线在收线卷绕轮的牵引下快速经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口，通过的速度为V＝500mm/秒，让钢丝表面均匀涂覆上一层合金液，经过石英炉后快速冷却使钢线表面均匀涂覆上了一层含固体微粒的非晶态合金复合层，从而得到了一种由非晶态合金改性的钢丝。

四.多股钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

将实例一所制成的非晶态合金复合层钢丝制成附图3所示的串珠式金刚石用绳，绳锯包括绳锯中央的中芯和围绕中芯外表面的绳护套。中芯有3层钢丝，从里到外各有1、6、12根钢丝紧密平行排列；围绕中芯外表面有6组绳护套，围绕中芯外层呈螺旋状扭绞，每组绳护套有3层钢丝，从里到外各有1、6、12根钢丝紧密平行排列。该串珠式金刚石绳锯用钢绳主要用于矿山开采和混凝土/钢结构切割绳锯、实际使用期比常规绳延长100％---120％。

实施例二:

如图4所示的本发明的串珠式金刚石绳锯用钢绳的第二个实施例，串珠式金刚石绳锯用钢绳包括中央的中芯和围绕中芯外表面的6组绳护套。中芯直径为1.74mm，绳护套直径为1.465mm，中芯有3层钢丝，从里到外各有1、6、12根钢线紧密平行排列，其中最中心的钢丝直径为0.42mm；中间层钢丝直径为0.38mm，外层钢丝有两种规格，其中6根直径为0.38mm、6根直径为0.28mm，两种钢丝间隔排列；6组绳护套围绕中芯外层呈螺旋状扭绞，每组绳护套有2层钢丝，中间一根，外层6根钢丝紧密平行排列，其中中心的钢丝直径为0.525mm；外层钢丝直径为0.47mm。

钢丝如图2所示，由金属线及包覆在金属线外表面的含碳化硅微粒的非晶态合金层组成。金属线为钢线的预变型线材。

上述串珠式金刚石绳锯用钢绳的制备方法具有如下工艺步骤：

一.含碳化硅微粒非晶态母合金料成份重量份数

二.非晶态母合金料制作工艺

将高熔点镁基非晶18.5份、锆基非晶6.0份和铈基非晶3.5份，置于熔融Ti纯化过的惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，并采用电磁搅拌，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为550A，熔炼以确保获得成分均匀的中间合金；第二步将中间合金与镍基非晶66.5份和铁基非晶5.5份、碳化硅微粒10份放入坩锅内，将坩锅置于真空炉中，将真空度抽至1×10^-2Pa以下，冲入惰性气体作为保护气体，惰性气体的压力为0.5个大气压，在温度1100℃条件下熔炼，然后再铜模铸造条件下制成母合金100份

三.非晶态合金与线材涂覆工艺

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将己拉伸好的钢线或镀锌线材在收线卷绕轮的牵引下快速经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口，通过的速度为V＝800mm/秒，让钢丝表面均匀涂覆上一层合金液，经过石英炉后快速冷却使钢线表面均匀涂覆上了一层含固体微粒的非晶态合金复合层，从而得到了一种由非晶态合金改性的钢丝。

四.多股多股钢丝扭绞成金刚石绳锯。钢丝扭绞成金刚石绳锯。

将实例二所制成的非晶态合金复合层钢丝制成附图4所示的串珠式金刚石用绳锯，串珠式金刚石用绳锯包括中央的中芯和围绕中芯外表面的绳护套。中芯有4层钢丝，从里到外各有1、6、6、6根钢丝紧密平行排列；围绕中芯外表面有6组绳护套，围绕中芯外层呈螺旋状扭绞，每组绳护套有2层钢丝，从里到外各有1、6根钢丝紧密平行排列。该金刚石绳锯用钢绳主要用于异型(圆柱，曲面)石材加工绳锯、其中镀锌线材将用于石材(花岗岩)板材多组切割绳锯、实际使用期比常规绳延长80％---120％。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种串珠式金刚石绳锯用钢绳，由多股钢丝扭绞而成，其特征是：所述的钢丝由金属线和包覆在金属线外表面的非晶态合金涂层组成，金属线直径为0.1-3.5mm，涂层厚度为2-30um；金属线为钢线；特征是串珠式金刚石绳锯用钢绳的制备具有如下工艺步骤：

1)、非晶态合金制备

将一种以上非晶态合金置于惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线快速经过装有熔融状态非晶态合金的石英炉挤出口，通过的速度为4～1000mm/秒，使金属线外表面均匀地涂覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地涂覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝；

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

2.权利要求1所述的串珠式金刚石绳锯用钢绳，其特征是：其包括中央的中芯和围绕中芯外表面的绳护套，中芯有2～4层钢丝，从里到外各有1-12根钢丝紧密平行排列；围绕中芯外表面有3～8组绳护套，围绕中芯外层呈螺旋状扭绞，每组绳护套有2-3层钢丝，从里到外各有1-12根钢丝紧密平行排列。

3.权利要求1所述的串珠式金刚石绳锯用钢绳，其特征是：非晶态合金涂层中含有碳化硅微粒。

4.权利要求3所述的串珠式金刚石绳锯用钢绳，其特征是：碳化硅微粒与非晶态合金的质量比为1:10，碳化硅微粒的直径为10-20um。

5.权利要求1所述的串珠式金刚石绳锯用钢绳，其特征是：其制备工艺步骤如下：

1)、非晶态合金制备

将高熔点二种以上不同金属基非晶态合金按比例置于熔融Ti纯化过的惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，并采用电磁搅拌，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，熔炼以确保获得成分均匀的中间合金；第二步将中间合金与其他金属基非晶态合金按比例放入坩锅内，将坩锅置于真空炉中，将真空度抽至1×10^-2Pa以下，冲入惰性气体作为保护气体，惰性气体的压力为0.3～0.7个大气压，在温度600～1100℃条件下熔炼，然后再铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线在收线卷绕轮的牵引下快速经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口，通过的速度为1～1000mm/秒，让金属线外表面均匀地覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝；

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

6.权利要求1所述的金刚石绳锯，其特征是具有如下工艺步骤：

1)、非晶态合金制备

将一种以上非晶态合金及碳化硅微粒置于惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线快速经过装有熔融状态非晶态合金的石英炉挤出口，通过的速度为1～1000mm/秒，使金属线外表面均匀地覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝；

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

7.权利要求1所述的金刚石绳锯，其制备工艺步骤如下：

1)、非晶态合金制备

将高熔点二种以上不同金属基非晶态合金与一部分碳化硅微粒按比例置于熔融Ti纯化过的惰性气体气氛下的电弧炉中熔炼，并采用电磁搅拌，要求真空度小于2×10^-3Pa，熔炼电流为350～550A，熔炼以确保获得成分均匀的中间合金；第二步将中间合金与其他金属基非晶态合金和剩余的碳化硅微粒按比例放入坩锅内，将坩锅置于真空炉中，将真空度抽至1×10^-2Pa以下，冲入惰性气体作为保护气体，惰性气体的压力为0.3～0.7个大气压，在温度600～1100℃条件下熔炼，然后再铜模铸造条件下制成母合金；

2)、非晶态合金与金属线复合

将制备好的母合金装入高频加热石英炉中，加热熔融母合金并保温；将金属线在收线卷绕轮的牵引下快速经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口，通过的速度为1～1000mm/秒，让金属线外表面均匀地覆上一层合金液，经过石英炉后合金液快速冷却使金属线外表面均匀地覆上了一层非晶态合金复合层，从而得到由非晶态合金改性的钢丝，

3)、扭绞制绳

将多根上述制备好的由非晶态合金改性的钢丝扭绞成金刚石绳锯用钢绳。

8.权利要求1所述的金刚石绳锯，所述金属线经过装有熔融状态母合金的石英炉挤出口的速度为500-800mm/秒。