CN104313485A - 一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料及其处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料及其处理工艺，加入Si：0.26-0.28%、Mn：1.0-1.2%、Cr：0.35-0.45%，从而能够提高碳和氮元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，同时LF炉精炼，并且在真空脱气炉进行脱气，显著提高抗腐蚀性和耐磨性；本发明所设计的一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料及其处理工艺，能够提高抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，适应各种恶劣的环境，强度高，淬透性好，不易开裂，同时表面镀锌均匀而平整。

Description

一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料及其处理工艺
技术领域
本发明涉及一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料及其处理工艺。
背景技术
现有技术中一般只采用单一的淬火方式，这样就不能防止了锻件的淬火开裂和内裂，同时碳化物不能进一步充分溶解，无法均匀扩散，从而不能避免碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，影响了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果。
同时，我们在常规的钢绞线镀锌工艺中，镀锌溶液、浓度、PH值和电镀电流选择不当会造成电镀中的效果不好，且电镀溶液中活性差，不仅会造成镀锌的不均匀，并且也会出现表面镀锌缺损的情况，电镀不够均匀、平整，由于使用环境受到影响，即造成了耐腐蚀能力低，耐高温性能差，强度低，使用寿命短的缺陷。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料及其处理工艺，能够提高抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，适应各种恶劣的环境，强度高，淬透性好，不易开裂，同时表面镀锌均匀而平整。
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.28%，Si：0.26-0.28%，Mn：1.0-1.2%，P：0.020-0.030%，Al：0.7-0.9%，Cr：0.35-0.45%，Ni：0.45-0.52%，Mo：0.15-0.22%，Cu：0.1-0.3%，V：0.02-0.03%，W：0.05-0.10%，Zn：12-15%，稀土：0.22-0.25%，0-0.9%残余元素,其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La；
本发明中由于加入Si：0.26-0.28%、Mn：1.0-1.2%、Cr：0.35-0.45%，从而能够提高碳和氮元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错。
本发明的限定技术方案为：
进一步的，前述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Si：0.27%，Mn：1.1%，P：0.025%，Al：0.8%，Cr：0.38%，Ni：0.50%，Mo：0.20%，Cu：0.22%，V：0.025%，W：0.08%，Zn：13%，稀土：0.24%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
前述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si：0.26%，Mn：1.0%，P：0.020%，Al：0.7%，Cr：0.35%，Ni：0.45%，Mo：0.15%，Cu：0.1%，V：0.02%，W：0.05%，Zn：12%，稀土：0.22%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La。
本发明还设计了一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至620-660℃后加入合金材料，随后升温至1300-1400℃，保温2-3h；
步骤（2）：LF炉精炼，炉温控制在1800-1850℃，保持在2-4h，全程吹氮气搅拌后用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490～1500℃，真空度45-48帕，抽气时间在4-6h；
LF炉精炼，保证了冶炼的质量，并且在真空脱气炉进行脱气，用氩气保护，避免了产品中产生气孔，进一步提高产品的质量，显著提高抗腐蚀性和耐磨性，提高产品的使用寿命，降低成本，节约时间，增加工作效率。
步骤（3）：将合金材料精轧到需要尺寸的盘条线材坯料，精轧温度为800℃-850℃,水冷至560-580℃后保温时间48-60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：对盘条线材坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；
步骤（5）：将预处理线材接入绞线机绞合成钢丝绳状的半成品线材，将半成品线材进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使半成品线材的张力大小保持在37-95MPa；
步骤（6）：将半成品线材置于放线架上，首先通过正火处理将其加热至1010-1020℃，保温5-8h，出炉空冷然后进入水槽并加入水浴剂以16-20℃/s的速度冷却至450-480℃，再油冷以12-15℃/s的速度冷却至室温；
本发明中利用空冷/水冷/油冷间歇冷却工艺进行调质热处理，最大限度地防止了锻件的淬火开裂和内裂，同时也获得均匀细小淬火，有效防止钢棒锻坯淬裂倾向；
同时可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在35%左右，可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果；
步骤（7）：对半成品线材烘干后进行电镀镀锌，镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为400-450g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，将电镀镀锌后的半成品线材以45m/分的速度进行收线，冷却后即得到镀锌线材；
镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为400-450g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，ZnSO4·7H2O在电镀中的效果更好，且电镀电流为650A/兆时ZnSO4·7H2O在溶液中活性最好，浓度为400-450g/L时不会造成镀锌的不均匀，并且也不会出现表面镀锌缺损的情况，电镀均匀而平整。
步骤（8）：将镀锌线材置于拉拔机上，加入润滑剂对其进行多道次拉拔，各道次拉丝模压缩角为13-14°，润滑剂浓度为2%-3%，得成品线材，工字轮收线；成品线材置于捻股机上捻股合绳，得成品预应力钢绞线。
前述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺，步骤（6）中正火处理加热温度为1015℃，步骤（7）中镀锌溶液浓度为425g/L，水浴剂温度为85℃，浓度为5%。
前述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺，步骤（8）中各道次拉丝模压缩角为13.5°，润滑剂浓度为2.5%。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Si：0.27%，Mn：1.1%，P：0.025%，Al：0.8%，Cr：0.38%，Ni：0.50%，Mo：0.20%，Cu：0.22%，V：0.025%，W：0.08%，Zn：13%，稀土：0.24%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La；
本实施例中预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺具体为：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至620-660℃后加入合金材料，随后升温至1300-1400℃，保温2-3h；
步骤（2）：LF炉精炼，炉温控制在1800-1850℃，保持在2-4h，全程吹氮气搅拌后用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490～1500℃，真空度45-48帕，抽气时间在4-6h；
LF炉精炼，保证了冶炼的质量，并且在真空脱气炉进行脱气，用氩气保护，避免了产品中产生气孔，进一步提高产品的质量，显著提高抗腐蚀性和耐磨性，提高产品的使用寿命，降低成本，节约时间，增加工作效率。
步骤（3）：将合金材料精轧到需要尺寸的盘条线材坯料，精轧温度为800℃-850℃,水冷至560-580℃后保温时间48-60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：对盘条线材坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；
步骤（5）：将预处理线材接入绞线机绞合成钢丝绳状的半成品线材，将半成品线材进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使半成品线材的张力大小保持在37-95MPa；
步骤（6）：将半成品线材置于放线架上，首先通过正火处理将其加热至1015℃，保温5-8h，出炉空冷然后进入水槽并加入水浴剂以16-20℃/s的速度冷却至450-480℃，水浴剂温度为85℃，浓度为5%，再油冷以12-15℃/s的速度冷却至室温；
步骤（7）：对半成品线材烘干后进行电镀镀锌，镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为425g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，将电镀镀锌后的半成品线材以45m/分的速度进行收线，冷却后即得到镀锌线材；
镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为425g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，ZnSO4·7H2O在电镀中的效果更好，且电镀电流为650A/兆时ZnSO4·7H2O在溶液中活性最好，浓度为400-450g/L时不会造成镀锌的不均匀，并且也不会出现表面镀锌缺损的情况，电镀均匀而平整。
步骤（8）：将镀锌线材置于拉拔机上，加入润滑剂对其进行多道次拉拔，各道次拉丝模压缩角为13-14°，润滑剂浓度为2%-3%，得成品线材，工字轮收线；成品线材置于捻股机上捻股合绳，得成品预应力钢绞线。
实施例2
本实施例提供了一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si：0.26%，Mn：1.0%，P：0.020%，Al：0.7%，Cr：0.35%，Ni：0.45%，Mo：0.15%，Cu：0.1%，V：0.02%，W：0.05%，Zn：12%，稀土：0.22%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La；
本实施例中预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺具体为：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至620-660℃后加入合金材料，随后升温至1300-1400℃，保温2-3h；
步骤（2）：LF炉精炼，炉温控制在1800-1850℃，保持在2-4h，全程吹氮气搅拌后用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490～1500℃，真空度45-48帕，抽气时间在4-6h；
LF炉精炼，保证了冶炼的质量，并且在真空脱气炉进行脱气，用氩气保护，避免了产品中产生气孔，进一步提高产品的质量，显著提高抗腐蚀性和耐磨性，提高产品的使用寿命，降低成本，节约时间，增加工作效率。
步骤（3）：将合金材料精轧到需要尺寸的盘条线材坯料，精轧温度为800℃-850℃,水冷至560-580℃后保温时间48-60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：对盘条线材坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；
步骤（5）：将预处理线材接入绞线机绞合成钢丝绳状的半成品线材，将半成品线材进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使半成品线材的张力大小保持在37-95MPa；
步骤（6）：将半成品线材置于放线架上，首先通过正火处理将其加热至1015℃，保温5-8h，出炉空冷然后进入水槽并加入水浴剂以16-20℃/s的速度冷却至450-480℃，水浴剂温度为85℃，浓度为5%，再油冷以12-15℃/s的速度冷却至室温；
步骤（7）：对半成品线材烘干后进行电镀镀锌，镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为425g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，将电镀镀锌后的半成品线材以45m/分的速度进行收线，冷却后即得到镀锌线材；
镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为425g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，ZnSO4·7H2O在电镀中的效果更好，且电镀电流为650A/兆时ZnSO4·7H2O在溶液中活性最好，浓度为400-450g/L时不会造成镀锌的不均匀，并且也不会出现表面镀锌缺损的情况，电镀均匀而平整；
步骤（8）：将镀锌线材置于拉拔机上，加入润滑剂对其进行多道次拉拔，各道次拉丝模压缩角为13.5°，润滑剂浓度为2.5%，得成品线材，工字轮收线；成品线材置于捻股机上捻股合绳，得成品预应力钢绞线。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.28%，Si：0.26-0.28%，Mn：1.0-1.2%，P：0.020-0.030%，Al：0.7-0.9%，Cr：0.35-0.45%，Ni：0.45-0.52%，Mo：0.15-0.22%，Cu：0.1-0.3%，V：0.02-0.03%，W：0.05-0.10%，Zn：12-15%，稀土：0.22-0.25%，0-0.9%残余元素,其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
2.根据权利要求1所述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Si：0.27%，Mn：1.1%，P：0.025%，Al：0.8%，Cr：0.38%，Ni：0.50%，Mo：0.20%，Cu：0.22%，V：0.025%，W：0.08%，Zn：13%，稀土：0.24%，其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
3.根据权利要求1所述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si：0.26%，Mn：1.0%，P：0.020%，Al：0.7%，Cr：0.35%，Ni：0.45%，Mo：0.15%，Cu：0.1%，V：0.02%，W：0.05%，Zn：12%，稀土：0.22%，其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La。
4.一种预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至620-660℃后加入合金材料，随后升温至1300-1400℃，保温2-3h；
步骤（2）：LF炉精炼，炉温控制在1800-1850℃，保持在2-4h，全程吹氮气搅拌后用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490～1500℃，真空度45-48帕，抽气时间在4-6h；
步骤（3）：将所述合金材料精轧到需要尺寸的盘条线材坯料，所述精轧温度为800℃-850℃,水冷至560-580℃后保温时间48-60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：对所述盘条线材坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；
步骤（5）：将预处理线材接入绞线机绞合成钢丝绳状的半成品线材，将半成品线材进入测张力装置中，在测张力装置和收线机共同作用下，使半成品线材的张力大小保持在37-95MPa；
步骤（6）：将半成品线材置于放线架上，首先通过正火处理将其加热至1010-1020℃，保温5-8h，出炉空冷然后进入水槽并加入水浴剂以16-20℃/s的速度冷却至450-480℃，再油冷以12-15℃/s的速度冷却至室温；
步骤（7）：对半成品线材烘干后进行电镀镀锌，镀锌溶液为ZnSO4·7H2O，浓度为400-450g/L，PH值为1.6-2.5，电镀电流为650A/兆，将电镀镀锌后的半成品线材以45m/分的速度进行收线，冷却后即得到镀锌线材；
步骤（8）：将镀锌线材置于拉拔机上，加入润滑剂对其进行多道次拉拔，各道次拉丝模压缩角为13-14°，润滑剂浓度为2%-3%，得成品线材，工字轮收线；成品线材置于捻股机上捻股合绳，得成品预应力钢绞线。
5.根据权利要求1所述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺，其特征在于，步骤（6）中所述正火处理加热温度为1015℃，步骤（7）中镀锌溶液浓度为425g/L，水浴剂温度为85℃，浓度为5%。
6.根据权利要求1所述的预应力钢绞线用耐腐蚀合金材料的处理工艺，其特征在于，步骤（8）中所述各道次拉丝模压缩角为13.5°，润滑剂浓度为2.5%。
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