CN1123722A - 高强度预应力钢丝加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高强度预应力钢丝加工工艺，选用75#-80#高碳钢筋，在浓度为10-25％，温度为55℃-65℃的稀硫酸酸洗池中酸洗，时间为25分钟，使三层氧化铁从钢筋表面剥离，然后用酸度为20-50滴，温度为65℃-85℃的稀磷酸盐酸洗，时间为5至15分钟，使钢丝表面形成网状磷化膜，再在浓度为80kg/m³水，温度为45℃-50℃的肥皂液中进行皂化处理，通过至少两架轧机进行缩径轧制即成成品，具有生产出的钢丝强度高，工艺简单，经济效益明显等特点。

Description

高强度预应力钢丝加工工艺

本发明涉及高强度预应力钢丝加工工艺，特别是一种提高钢丝强度达到低松驰的方法。

高强度预应力钢丝是国内外近年来才发展起来的一种新型建材，由于其具有强度高，松驰低，体积轻，抗拉强，成本低等优点，已广泛应用在水库大坝，大型水泥桥，高压输水管线，水泥、电杆、轨枕、大型屋面板，防护网及矿山、涵洞、油田等工业领域。

目前生产高强度钢丝一般采用的工艺流程为：酸洗——烘干——放线——涂润滑剂——第一次粗拔——涂润滑剂——第二次粗拔—涂润滑剂——第三次粗拔——收卷——下卷——退火——放线——第一次精拔——涂润滑剂——第二次精拔——涂润滑剂——第三次精拔——收卷——下卷——打包——入库。因其多道次拔制，模具磨损严重，钢材表面宜划损、废品率高，盘重小(仅200多公斤盘重)噪声大、污染重，特别是由于高温回火处理，破坏了钢材的机械性能，很难生产出高强度(＞1570Mpa)、低松驰、大规格、大盘重预应力钢丝。

本发明的主要目的，就是提高目前国产冷拔钢丝的抗拉强度，采用松驰低，盘径大，无需中间退火、连续生产出高强度预应力钢丝的生产工艺。

本发明取消拔制中高温退火工艺，充分利用钢铁材料的机械性能和物理性能，把化学处理工序引入到冷轧高强钢丝的生产工艺，使其表面软化，减轻轧片磨损，利用轧制工艺压下量大的优点，减少轧制道次，一次性生产出合格产品。

本发明的工艺步骤为：采用选料、酸洗、磷化、皂化、冷轧冷拔工艺，1.选用75#—80#高碳钢筋，在配制10—25％稀硫酸的酸洗池中酸洗，酸洗温度为55℃—65℃，时间为25分钟，使三层氧化铁(FeO、Fe₂O₄、Fe₂O₃)一次从钢筋表面剥离下来；2.在稀磷酸盐溶液中做磷化处理，酸度为20—50滴左右，温度为65℃—85℃，时间为5至15分钟，使钢丝表面形成网状磷化膜；3.进行皂化处理，皂化液的浓度为80kg/m³水，温度为45℃—50℃，时间为5至15分钟；4.通：过至少两架轧机进行缩经冷轧轧制，然后进行机械应力消除或采用低温回复退火处理，生产出高强度予应力钢丝。

本发明具有工艺先进、生产步骤简单、生产出的钢丝强度高等特点。

下面对本发明的工艺步骤作进一步描述；本发明选用75#—80#高碳钢筋为原料，采用计算量的冷压变形，一次性生产出抗拉强度≥1570Mpa，屈服强度≥1300Mpa，伸长率δ100≥4，应力松驰≤3，弯曲次数≥4的合格高强度预应力钢丝，其工艺流程为，1.酸洗，由于高强度预应力钢丝是由高碳素钢为原料，高碳素钢在热轧工艺加工中，由于氧化还原反应，在钢料表皮产生氧化皮，直接影响润滑效果，另一方面，由于氧化皮硬度较大，易使钢材表面造成划道等表面缺陷，同时也会使拔制力增大，模具磨损加剧，造成拔制困难，碳素钢的氧化铁皮，由三层组成，内层主要是氧化亚铁(FeO)，中间层为磁性的四氧化三铁(Fe₃O₄)，外表层是三氧化二铁(Fe₂O₃)，钢料浸入硫酸溶液后，钢料表面的碱性氧化铁皮与硫酸发生化学反应，使三层氧化铁一次从钢筋表面剥离下来，硫酸浓度和温度是决定酸洗速度的主要因素，提高H₂SO₄浓度可以加速酸洗过程，但当浓度达到30—50％以上，酸洗过程反而减慢，由于当浓度超过30％以后硫酸的纯化和氧化随之加强，在钢料表面形成不溶解的纯化膜，阻止了SO₄和金属铁的化学反应，如果硫酸溶液的温度从30℃提高到60℃，酸洗时间则减少了5/6，在实践中，硫酸溶液的浓度一般为10—25％，温度为55℃—65℃。磷化及皂化处理，将酸洗后的材料放入磷酸盐溶液中，进行表面磷化处理，然后与皂液相配合的润滑工艺，磷化后的材料表面上的磷化膜能牢固地吸附起润滑作用的肥皂液，保证在拔制过程中，源源不断地供应润滑，并在锌皂本身具有良好的塑性，能随材料一起产生塑性变形，而且在拔制的变形温度下能保持化学稳定性，起到良好的润滑作用，摩擦系数为0.08，磷酸盐溶液酸度低时，磷化速度缓慢，过低时甚至磷化不当，当酸度过高时，尽管加快了磷化过程，但会加速铁基体的溶解，使溶液铁离子增加而影响磷化膜的质量，在生产工艺中，磷酸盐的酸度控制在20—50滴左右，其温度控制在65℃—85℃之间，材料在上述条件下的溶液中保持5至15分钟，就可获得所要求的磷酸薄膜。将磷化后的材料，经清洗后直接放入皂池中5—15分钟，皂化后，材料表面出现一层光滑的薄膜，皂化液的配制量，在1米³水中加入工业、民用肥皂(脂肪酸60％以上，游离碱1％以下)80kg，配制时在池中加一定量的水，再力加入肥皂直接用蒸汽加热，肥皂池先加入所配溶液体积一半的水，加热到55℃—60℃，再放入配好的肥皂液，然后再将水加到规定高度，搅拌均匀即可停止加热，当温度降到45℃—50℃时即可使用。材料经过上述软化处理后，表面硬度明显降低，但内在质量的机械性能和物理性能没有发生变化，抗拉强度保持原值931Mpa，将料放在转盘式放线架上，随拉拔机的牵引力而转动，初轧机的牵引力由55KV电机作动力，速度为2.4米/秒，将M8钢材缩径到M7，抗拉强度增加到1091Mpa，园度±0.15，二轧机也由55KV电机作动力，钢材由M7缩减到M6，抗拉强度达到13.50±0.10，精轧机由28KV电机作牵引动力，钢材由M6缩减到φ5.3—5.4，圆度公差尺寸±0.05，抗拉强度超过1500Mpa，拉拔机由28KV电机作动力，钢材通过φ5.0陶瓷拔丝模，由φ5.3缩减到φ5.0，圆度公差0.02，并由机械消除应力装置消除应力，也可采用低温回复退火处理来消除应力，以增加延伸率，收线机由17KV调速电机作动力，带动收线轮收线，收包打捆。

实施例1.第一步选用直接φ8的国产75#高碳钢筋作原料，在酸洗池中配制15％的稀硫酸，通过锅炉蒸汽加温至60℃，保持25分钟，这时三层氧化铁一次从钢筋表面剥离下来，第二步，在磷酸盐池中配制稀磷酸盐溶液，酸度为30滴，加温至70℃，保持该温度10分钟，使钢丝表面形成网状磷化膜，第三步，在皂化池中配制皂化液，浓度为每立方米水80kg，加温至50℃，时间为10分钟，第四步，通过55KV电机作动力的初轧机进行初轧，将M8钢材缩径到M7，这时抗拉强度增加到1091Mpa，圆度±0.15，然后再通过55KV电机作动力的二轧机进行轧制，钢材由M7缩减到M6，抗拉强度达到1350±0.10，再用精轧机将钢材由M6缩减到φ5.3—5.4，圆度公差尺寸±0.05，抗拉强度超过1500Mpa，最后通过φ5.0的陶瓷拔丝模，由φ5.3缩减到φ5.0，圆度公差0.02，经收线机收线后收包打捆。

Claims (1)

1.高强度预应力钢丝加工工艺，采用选料、酸洗、磷化、皂化、冷轧冷拔工艺，其特征在于工艺步骤为：1.选用75#—80#高碳钢筋，在配制10—25％稀硫酸的酸洗池中酸洗，酸洗温度为55℃—65℃，时间为25分钟，使三层氧化铁(FeO、Fe₂O₄、Fe₂O₃)一次从钢筋表面剥离下来；2.在稀磷酸盐溶液中做磷化处理，酸度为20—50滴左右，温度为65℃—85℃，时间为5至15分钟，使钢丝表面形成网状磷化膜；3.进行皂化处理，皂化液的浓度为80kg/m³水，温度为45℃—50℃，时间为5至15分钟；4.通过至少两架轧机进行缩经冷轧轧制，然后进行机械应力消除或采用低温回复退火处理，生产出高强度予应力钢丝。