CN103485220B - 一种高强度牵引结构用钢索的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强度牵引结构用钢索的制造方法，其工艺流程为：高强度钢丝拉拔→去应力回火处理→钢索捻制→预张拉稳定化处理→低温回火稳定化处理→涂层。本发明采用82B专用盘条生产高强度钢丝，然后按工艺要求进行钢索的捻制，产品结构为单股绳，在经预张拉稳定化处理消除钢丝绳结构伸长，提高钢丝绳结构稳定性，再进行低温回火稳定化处理，降低钢索的捻制应力，提高钢索的低松驰性能和抗耐疲劳性，最后对钢索外层进行注塑，涂覆改性高密度塑胶，该产品实现了轻强，高耐腐蚀，耐疲劳及低松驰性能，满足牵引结构工程建设需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度牵引结构用钢索的制造方法，属于金属缆绳加工技术领域。
背景技术
牵引结构工程用钢索是国际新兴并流行的建筑用高附加值、高技术含量、绿色环保产品，由于具有较大的破断拉力、较高的耐腐蚀性，较高的弹性模量及良好的不旋转性能，目前已被广泛用于空间桁架悬索结构建设、赛车场伞状顶棚、空间拉索式体育场钢结构罩棚、船舶锚固等大型建筑中。
现有的钢索产品主要为单股绳，抗拉强度小于1870MPa，同规格产品破断拉力小，且钢索产品耐疲劳、耐腐蚀性能还不能满足要求，随着国家大型牵引结构工程建设的需求，需要减轻空间结构工程重量，降低工程施工难度及施工成本，提高工程质量，确保长寿命，为此，钢索需要具有特高强度、特高韧性、耐疲劳、耐腐蚀性能。迫切需要解决制索钢丝优良综合性能的提高、钢索的结构设计和工艺设计、提高钢索的抗拉强度、增大承载能力、提高钢索低松驰、耐疲劳和耐腐蚀等性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决牵引结构工程用钢索要求具有较高的强度、较高的耐腐蚀性、耐疲劳性能、较高的弹性模量、低松驰及良好的不旋转性能等技术要求，提供一种高强度牵引结构用钢索的制造方法，满足空间结构领域对大型工程建设的需求。
本发明的生产工艺流程为：高强度钢丝拉拔→去应力回火处理→钢索捻制→预张拉稳定化处理→低温回火稳定化处理→涂层。
本发明采用82B专用盘条生产高强度钢丝，然后按工艺要求进行钢索的捻制，产品结构为单股绳，在经预张拉稳定化处理消除钢丝绳结构伸长，提高钢丝绳结构稳定性，再进行低温回火稳定化处理，降低钢索的捻制应力，提高钢索的低松驰性能和抗耐疲劳性，最后对钢索外层进行注塑涂层，涂覆改性高密度塑胶。该产品实现了轻强，高耐腐蚀，耐疲劳及低松驰性能，满足牵引结构工程建设需求。
所述的高强度牵引结构用钢索为单股绳，典型结构为1×145—38mm。
本发明的具体实施步骤如下：
1、高强度钢丝拉拔
选用符合要求的82B盘条拉拔生产钢丝，确保钢丝达到1960MPa及以上抗拉强度要求。
2、去应力回火处理
对生产符合要求的钢丝进行去应力回火处理，在给钢丝施加张力的同时进行回火处理，回火处理在专用设备上进行，为保证钢丝的强度及韧性能不受到影响，回火处理时对钢丝施加的张力为其破断拉力的10～40%，回火温度为320～390℃；回火工艺参数优选为回火张力30%，回火温度380℃。
3、钢索捻制
钢索芯股采用一次捻制成型工艺技术，芯股外包捻多层钢丝，外包捻层采用分层捻制技术，根据钢丝绳规格，确定捻制层数，钢丝芯股及外包捻层间均采用改性高密度塑胶填充工艺，提高钢丝绳耐磨损及疲劳性能；捻制时严格控制各钢丝间张力，保证各丝间间隙均匀一致。捻绳用预变形量适中，压线瓦成型即可，不能压紧过度、损伤钢丝；定径辊只规圆，不得发出异常声响，矫直器视情况少，钢丝绳捻制应力应消除良好，不得打扭。
4、预张拉稳定化处理
钢索捻制成型后在预张拉稳定化处理生产上进行预张拉，张拉过程中，因钢索的结构伸长导致张力降低时，通过张力自动补偿装置给钢索补偿张力，确保预张拉力的恒定。
预张拉采用三次进行，第一次预张拉给钢索施加的张力为钢索最小破断拉力的60%，保持70分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持4～5分钟，第二次预张拉给钢索施加张力为钢索最小破断拉力的55%，保持60分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持3～4分钟，第三次预张拉给钢索施加张力为钢索最小破断拉力的50%，保持50分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持2～3分钟，钢索经过三次预张拉后，即可消除钢索结构伸长，确保其残余结构伸长率≤0.10‰。
5、低温回火稳定化处理
钢索经预张拉稳定化处理后，再进行低温回火稳定化处理，钢索在承受其46～55%破断负荷的张力下，于370～385℃之间进行回火处理，能有消除残余应力，增加抗蠕变能力，获得低松弛级的钢索产品，确保钢索松弛率≤2.3%。
6、涂层
最后对钢索外层进行注塑涂层处理，注塑材料采用高密度改性塑胶。
通过以上工艺制造的钢索产品，由于采用了两次回火工艺、预张拉稳定化处理和涂层工艺技术，钢索的应力消除良好，极大的提高了钢索的耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损及低松驰性能，并很好的消除了钢索的残余结构伸长，满足了空间结构工程建设对特殊钢索的需求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明：
本发明以生产制造1×145—38mm、1960MPa高强度牵引结构用钢索为例，钢索结构由一根中心股芯和外包捻三层钢丝构成，且各层钢丝间采用塑胶填充，其生产工艺流程为：高强度钢丝拉拔→去应力回火处理→钢索捻制→预张拉稳定化处理→低温回火稳定化处理→注塑涂层，具体实施步骤如下：
1、高强度钢丝拉拔
按常规设计生产1×145—38mm、1960MPa钢索用钢丝规格，选用符合要求的82B盘条拉拔生产钢丝，确保钢丝达到1960MPa制绳钢丝国家标准要求。
2、去应力回火处理
对生产符合要求的钢丝进行去应力回火处理，在给钢丝施加张力的同时进行回火处理，回火处理在专用设备上进行，为保证钢丝的强度及韧性能不受到影响，回火处理时对钢丝施加的张力为其破断拉力的10～40%，回火温度为320～390℃；回火工艺参数优选为回火张力30%，回火温度380℃。
3、钢索捻制
钢索芯股采用一次捻制成型工艺技术，芯股外包捻多层钢丝，外包捻层采用分层捻制技术，根据钢丝绳规格，确定捻制层数，钢丝芯股及外包捻层间均采用改性高密度塑胶填充工艺，提高钢丝绳耐磨损及疲劳性能；捻制时严格控制各钢丝间张力，保证各丝间间隙均匀一致。捻绳用预变形量适中，压线瓦成型即可，不能压紧过度、损伤钢丝；定径辊只规圆，不得发出异常声响，矫直器视情况少，钢丝绳捻制应力应消除良好，不得打扭。
4、预张拉稳定化处理
钢索捻制成型后在YZ2500预张拉稳定化处理生产上进行预张拉，张拉过程中，因钢索的结构伸长导致张力降低时，通过张力自动补偿装置给钢索补偿张力，确保预张拉力的恒定。
预张拉采用三次进行，第一次预张拉给钢索施加的张力为钢索最小破断拉力的60%，保持70分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持4～5分钟，第二次预张拉给钢索施加张力为钢索最小破断拉力的55%，保持60分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持3～4分钟，第三次预张拉给钢索施加张力为钢索最小破断拉力的50%，保持50分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持2～3分钟，钢索经过三次预张拉后，即可消除钢索结构伸长，确保其残余结构伸长率≤0.10‰。
5、低温回火稳定化处理
钢索经预张拉稳定化处理后，再进行低温回火稳定化处理，钢索在承受其46～55%破断负荷的张力下，于370～385℃之间进行回火处理，能有消除残余应力，增加抗蠕变能力，获得低松弛级的钢索产品，确保钢索松弛率≤2.3%。
6、涂层
最后对钢索外层进行注塑涂层处理，注塑材料采用高密度改性塑胶，涂层厚度1.5mm。
本发明钢索产品经检测，技术指标为：抗拉强度≥1960MPa，弹性模量≥140 kN/mm2，长度偏差±0.2‰，残余结构伸长≤0.10‰，伸长率≥6%，松弛值≤2.3%，在300～700MPa 应力幅时的疲劳寿命≥60万次，技术指标达到设计要求，突破了现有技术标准要求。
Claims (4)
1.一种高强度牵引结构用钢索的制造方法，其特征在于：生产工艺流程为：高强度钢丝拉拔→去应力回火处理→钢索捻制→预张拉稳定化处理→低温回火稳定化处理→涂层，其中：
（1）高强度钢丝拉拔
选用符合要求的82B盘条拉拔生产钢丝，确保钢丝达到1960MPa及以上抗拉强度要求；
（2）去应力回火处理
对生产符合要求的钢丝进行去应力回火处理，在给钢丝施加张力的同时进行回火处理，回火处理在专用设备上进行，为保证钢丝的强度及韧性能不受到影响，回火处理时对钢丝施加的张力为其破断拉力的10～40%，回火温度为320～390℃；
（3）钢索捻制
钢索芯股采用一次捻制成型工艺技术，芯股外包捻多层钢丝，外包捻层采用分层捻制技术，根据钢丝绳规格，确定捻制层数，钢丝芯股及外包捻层间均采用改性高密度塑胶填充工艺，提高钢丝绳耐磨损及疲劳性能；捻制时严格控制各钢丝间张力，保证各丝间间隙均匀一致；捻绳用预变形量适中，压线瓦成型即可，不能压紧过度、损伤钢丝；定径辊只规圆，不得发出异常声响，矫直器视情况少用，钢丝绳捻制应力应消除良好，不得打扭；
（4）预张拉稳定化处理
钢索捻制成型后在预张拉稳定化处理生产上进行预张拉，张拉过程中，因钢索的结构伸长导致张力降低时，通过张力自动补偿装置给钢索补偿张力，确保预张拉力的恒定；
预张拉采用三次进行，第一次预张拉给钢索施加的张力为钢索最小破断拉力的60%，保持70分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持4～5分钟，第二次预张拉给钢索施加张力为钢索最小破断拉力的55%，保持60分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持3～4分钟，第三次预张拉给钢索施加张力为钢索最小破断拉力的50%，保持50分钟，然后缓慢卸载至松弛状态，并在此状态保持2～3分钟，钢索经过三次预张拉后，即可消除钢索结构伸长，确保其残余结构伸长率≤0.10‰；
（5）低温回火稳定化处理
钢索经预张拉稳定化处理后，再进行低温回火稳定化处理，钢索在承受其46%～55%破断负荷的张力下，于370～385℃之间进行回火处理，能有消除残余应力，增加抗蠕变能力，获得低松弛级的钢索产品，确保钢索松弛率≤2.3%；
（6）涂层
最后对钢索外层进行注塑涂层处理，注塑材料采用高密度改性塑胶。
2.一种高强度牵引结构用钢索的制造方法，其特征在于：所述的高强度牵引结构用钢索为单股绳，结构为1×145-38mm。
3.如权利要求1所述的高强度牵引结构用钢索的制造方法，其特征在于：所述的去应力回火处理的回火工艺参数优选为：回火张力30%，回火温度380℃。
4.如权利要求1或2或3所述的高强度牵引结构用钢索的制造方法，其特征在于：所述的涂层厚度为1.5mm。
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