CN110924202B - 斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法 - Google Patents

斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢绞线技术领域，尤其涉及斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其包括如下工艺步骤：——选材；——盘条热处理；——酸洗、磷化；——拉丝；——多组电解碱洗+酸洗组合镀前处理；——热镀锌；——精整表面；——捻制、稳定化处理；——层缠。本发明提供的工艺方法生产出的热镀锌预应力钢绞线，成本低且抗拉强度高，可以用于桥梁的索缆、锚固拉力构件、提升及固定用拉力构件和土木工程其它构件中。

Description

斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法
技术领域
本发明涉及钢绞线技术领域，尤其涉及斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法。
背景技术
热镀锌预应力钢绞线主要适用于桥梁的索缆、锚固拉力构件、提升及固定用拉力构件和土木工程中其它构件。其抗拉强度指标至关重要，如何提高热镀锌预应力钢绞线的抗拉强度并节约成本，以适应桥梁索缆、锚固拉力构件等的需求，成为各研发单位及生产单位的主要研发方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其包括如下工艺步骤：
——选材；原料为盘条，提高原料碳质量分数和原料微合金化并严格控制盘条中的P、S、Cu元素含量。
——盘条热处理；首先盘条进入加热炉内经过预热段、加热段及均热段加热得到奥氏体钢，再进入铅锅冷却得到索氏体；
——酸洗、磷化；
——拉丝；采用主动搅拌润滑和旋转冷却模具组合多道次拉拔，即“小角度+长模芯”拉丝模，拉丝模工作锥角度：8－10°，模芯长度：28－35mm；
——多组电解碱洗+酸洗组合镀前处理；
——热镀锌；采用新西兰EMW电磁感应抹拭技术，上锌量要求控制在220-260g/m2；
——精整表面；
——捻制、稳定化处理；
——层缠；
进一步，盘条热处理时，预热段、加热段及均热段的空燃比：α1分别为125、95、85，炉温为分别为965℃、955℃、945℃，铅温为550±5℃，线速为3.5m/min。
进一步，拉丝时为9道次连续拉拔，冷却方式为罐体水冷加窄缝风冷，拉拔速度V＝2.5-3.0m/sec，钢丝拉制过程中，线温不超过临界温度70-80℃。
进一步，热镀锌时，锌温：460-465℃；镀锌车速：V＝25m/min，EMW电磁电流：I0#＝270A。
进一步，精整时，线速V＝1.5米/秒。
进一步，捻制、稳定化处理时，加热温度：380℃，设定张力：124kN，捻制速度：40-50m/min，捻距：215mm。
本发明的有益效果
采用本发明所提供的斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法生产出的钢绞线，成本低且强度高，可以使1×7-Φ15.2mm镀锌钢绞线的抗拉强度由原来的1860MPa提高到2160MPa，最大力伸长率≥4.5％；单丝面缩率≥25％，轴向疲劳试验施加385MPa周期载荷，200万次不断裂。其应用在桥梁的索缆、锚固拉力构件、提升及固定用拉力构件和土木工程中其它构件中，可节省钢材用量约15％，有效减轻桥梁整体重量，缩短建设时间，保证工程质量稳定性。而且其具有较高的耐腐蚀性能和较好的耐疲劳性能，可大大提高缆索等构件的使用寿命，经济效益和社会效益显著，又由于其外观敷有靓丽色彩，用于城市桥梁建设可增加美感。
附图说明
图1为本发明生产工艺流程图；
具体实施方式
斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其包括如下工艺步骤：
——选材；原料为盘条，提高原料碳质量分数和原料微合金化并严格控制盘条中的P、S、Cu元素含量。
具体的，以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，需选用国内Φ14.0mm(QS90#)盘条作为钢绞线用热处理原料，选用时，Φ14.0mm斜拉索专用线材(QS90#)盘条化学成分见表1：
表1
Figure BDA0002298723050000031
盘条在进行热处理之前力学性能和显微组织见表2：
表2
Figure BDA0002298723050000032
——盘条热处理；首先盘条进入加热炉内经过预热段、加热段及均热段加热得到奥氏体钢，再进入铅锅冷却得到索氏体；
以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，热处理工艺参数见表3：
表3
Figure BDA0002298723050000041
经热处理后的盘条，既细化了晶粒、又消除了组织缺陷，提高了盘条的组织稳定性、成分均匀性及通条性能。经热处理后盘条的力学性能显微组织见表4：
表4
Figure BDA0002298723050000042
——酸洗、磷化；可以去除将热处理后残留在表面杂质，保证拉拔效果。
——拉丝；采用主动搅拌润滑和旋转冷却模具组合多道次拉拔，即“小角度+长模芯”拉丝模，拉丝模工作锥角度：8－10°，模芯长度：28－35mm；
以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，
Φ14.0mm→Φ5.18+0.02(5.36+0.02芯子)mm Q总＝86.31％，N＝9道，q均＝19.85％，具体钢丝拉拔工艺路线如表5所示：
表5
Figure BDA0002298723050000051
拉拔后半成品光线检试验数据见表6：
表6
Figure BDA0002298723050000052
——多组电解碱洗+酸洗组合镀前处理；可以去除以保证镀前钢丝表面的清洁度，获得连续均匀的无漏镀的镀锌层。
——热镀锌；采用新西兰EMW电磁感应抹拭技术，上锌量要求控制在220-260g/m2；
以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，镀后钢丝检试验数据见表7：
表7
Figure BDA0002298723050000061
——精整表面；以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，具体工艺及成品钢丝检试验数据如下：
a.外层丝：Φ5.24mm→5.08mm，成品模直径5.08mm，精整后钢丝直径为5.08-5.10mm；
b.中心丝：Φ5.42mm→5.29mm，成品模直径5.29mm，精整后钢丝直径为5.29-5.31mm；
成品钢丝检试验数据见表8：
表8.成品钢丝检试验数据
Figure BDA0002298723050000071
——捻制、稳定化处理；确定合适的稳定化处理温度和张力是保证镀锌钢绞线抗拉强度、松弛性能、延伸性和伸直性的关键，采用在张力下的快速感应加热完成稳定化处理过程，通过线速度、张力和温度的调节可以达到最佳工艺状态；热镀锌预应力钢绞线的稳定化生产工艺参数：
a.加热温度设置:380℃(入口45)
b.设定张力:124kN
c.捻制速度：40-50m/min
d.捻距：215mm；
同时，为保证热镀锌预应力钢绞线有良好的表面质量，捻制工序中，为保证钢丝行走过程不发生意外的剐蹭，在绞线放线机部位所有通线孔处都加装大直径光滑的硬质合金模；将金属合线模换成硬质塑料合线模以减少对钢丝的磨损；第二张力轮加装一组清除锌屑的抹拭器，加强捻制环节中对钢绞线镀锌层的保护，使捻制成的钢绞线镀锌层完好。
以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，成品钢绞线检试验数据见表9：
表9
Figure BDA0002298723050000081
——层缠；层缠时，可以根据需要缠绕不同的颜色，用于城市桥梁建设或其他建设时，增加美感。
进一步，盘条热处理时，预热段、加热段及均热段的空燃比：α1分别为125、95、85，炉温为分别为965℃、955℃、945℃，铅温为550±5℃，线速为3.5m/min。
进一步，拉丝时为9道次连续拉拔，冷却方式为罐体水冷加窄缝风冷，拉拔速度V＝2.5-3.0m/sec，钢丝拉制过程中，线温不超过临界温度70-80℃。
进一步，热镀锌时，锌温：460-465℃；镀锌车速：V＝25m/min，EMW电磁电流：I0#＝270A。
进一步，精整时，线速V＝1.5米/秒。
进一步，捻制、稳定化处理时，加热温度：380℃，设定张力：124kN，捻制速度：40-50m/min，捻距：215mm。
经上述工艺生产出的热镀锌预应力钢绞线，以1×7-Φ15.2mm镀锌-2160MPa级为例，其抗拉强度≥2160MPa；最大力总延伸率≥4.5％；轴向疲劳试验施加385MPa周期载荷，200万次不断裂。
综上所述，采用本申请提供的生产方法，生产出的热镀锌预应力钢绞线，成本低且抗拉强度高，可以用于桥梁的索缆、锚固拉力构件、提升及固定用拉力构件和土木工程其它构件中，可节省大量的建桥材料，缩短建设时间，保证工程质量的稳定性，而且其具有较高的耐腐蚀性能和较好的耐疲劳性能，可大大提高缆索等构件的使用寿命，经济效益和社会效益显著，又由于其外观敷有靓丽色彩，用于城市桥梁建设可增加美感。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
——选材；原料为盘条，提高原料碳质量分数和原料微合金化并严格控制盘条中的P、S、Cu元素含量，其中原料中C元素含量为0.90-0.95，Si元素含量为0.12-1.0，Mn元素含量为0.30-0.9，P元素含量为≤0.020，S元素含量为≤0.020，Cr元素含量为≤0.35，Ni元素含量为≤0.10，Cu元素含量为≤0.20，V元素含量为≤0.10；
——盘条热处理；首先盘条进入加热炉内经过预热段、加热段及均热段加热得到奥氏体钢，再进入铅锅冷却得到索氏体；
——酸洗、磷化；
——拉丝；采用主动搅拌润滑和旋转冷却模具组合多道次拉拔，即“小角度+长模芯”拉丝模，拉丝模工作锥角度：8－10°，模芯长度：28－35mm；
——多组电解碱洗+酸洗组合镀前处理；
——热镀锌；采用新西兰EMW电磁感应抹拭技术，上锌量要求控制在220-260g/m2，锌温：460-465℃；镀锌车速：V＝25m/min，EMW电磁电流：I0#＝270A；
——精整表面；
——捻制、稳定化处理；
——层缠。
2.根据权利要求1所述的斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其特征在于，盘条热处理时，预热段、加热段及均热段的空燃比：α1分别为125、95、85，炉温分别为965℃、955℃、945℃，铅温为550±5℃，线速为3.5m/min。
3.根据权利要求1所述的斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其特征在于，拉丝时为9道次连续拉拔，冷却方式为罐体水冷加窄缝风冷，拉拔速度V＝2.5-3.0m/sec，钢丝拉制过程中，线温不超过临界温度70-80℃。
4.根据权利要求1所述的斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其特征在于，精整时，线速V＝1.5米/秒。
5.根据权利要求1所述的斜拉索用2160MPa高强度镀锌钢绞线的生产方法，其特征在于，捻制、稳定化处理时，加热温度：380℃，设定张力：124kN，捻制速度：40-50m/min，捻距：215mm。
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