CN109174997A - 一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法 - Google Patents

一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法：对经热轧后的盘条常规酸洗及磷化；拉丝；热镀锌；在保证镀锌丝直径不变的前提下进行屈强化；待用。本发明突破了现有的技术瓶颈，提供了一种能在保证镀锌钢丝直径不变及不改变现有工艺条件下，通过屈强化处理，使抗拉强度Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的扭转性能≥16圈，且屈强比值提高2~8%，且操作简单可行，提高生产合格率。

Description

一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁用缆索用钢丝的生产方法，确切地属于一种能提高桥梁缆索用镀层钢丝的生产方法，其特别适用于能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法。
背景技术
随着国内各类大型建筑的快速发展，镀层钢丝由于其良好的耐腐蚀性和性能稳定性而受到极大的关注。镀层钢丝的高强化可以降低工程自身重量，并提高工程安全性能，是镀层钢丝发展的必然趋势。然而，目前国内高强镀锌钢丝扭转性能不稳定，无法稳定满足工程要求。
钢丝的强度和扭转次数是桥索用镀层钢丝必需的性能指标，然而两者又是相互制约的，即强度的提高往往伴随着的是扭转性能的迅速恶化。
目前，在国内1860MPa级别镀锌钢丝，其存在扭转性能不稳定，波动较大，即最高可达30余次，最低会到1-2次；1960MPa级以上钢丝强度级别镀锌钢丝的存在的不足是扭转性能整体偏低，且大多都低于8次。
经检索：中国专利申请号为CN201610514000.2的文献，公开了《一种高强度高扭转性能大桥缆索用镀锌钢丝的生产方法》，其生产过程包括酸洗、磷化、连续冷拉拔、热镀、水箱冷拉拔、稳定化处理。其采用水箱冷拉拔变形，形变量在8％～15％，拉拔速度≤2.5m/s，该文献需要考虑首次连续拉拔和第二次水箱拉拔过程中的直径变化和对应的强度变化，且钢丝的强度控制难度更大；该文献由于是通过对镀锌钢丝进行水箱冷拉拔，使得镀锌钢丝中已经结晶的纳米晶渗碳体颗粒转变为非晶态渗碳体，进而消除扭转过程中的应力集中，改善扭转性能。该专利添加了一种新的生产工序——水箱冷拉拔，水箱冷拉拔对于大规格桥索用高碳钢丝而言是较难实现的，需要在设备上进行创新。
中国专利申请号为CN201610151358.3的文献，其公开了《一种提高大桥缆索用镀锌钢地扭转性能的方法》，其为提高抗拉强度在1850～2050MPa镀层钢丝扭转性能的生产方法。生产过程包括酸洗、磷化、连续冷拉拔、低温回火加热(热风或高压蒸汽)、热镀、稳定化处理，其中低温回火温度为200～260℃，时间为24～48h。该文献增加了一个低温回火处理，工艺路线较长。
中国专利申请号为CN201610106449.5的文献，其公开了《一种具有高扭转性能的精制线材及其制备方法和用途》，该文献碳含量≤0.06％，主要生产制备工艺包括：酸洗、磷化、粗拉、中间热处理、表面处理、精拉。该文献适用于低碳系列材料生产。
在现有技术中，钢丝通过镀锌后，均要进行稳定化处理，其作用在于仅为了对镀层钢丝进行一定程度的矫直，以减小镀层钢丝在后期制索过程中的应力。该过程速度较快，对钢丝的扭转性能及强度等无较大影响。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证镀锌钢丝直径不变的前提下，并在不改变现有工艺条件下，通过屈强化处理，能使抗拉强度Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的扭转性能≥16圈，且屈强比值提高2～8％的桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法。
实现上述目的的措施：
一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法，其步骤：
1)对经热轧后的盘条进行常规酸洗及磷化；
2)进行拉丝：控制拉丝速度在1～3.5m/s，并控制拉丝模前温度不超过45℃，拉丝模后温度不超过145℃；
3)进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在10～20m/min，锌液温度在445～467℃，镀层厚度在0.04～0.06mm；镀锌介质为纯锌或锌铝合金；
4)在保证镀锌丝直径不变的前提下进行屈强化：在拉速为210～245m/min下进行牵引，其牵引压力按照以下公式进行：
(1.02～1.08)·FQ
式中：FQ—表示钢丝发生屈服时对应的拉伸力；
5)待用。
优选地：所述屈强化时的拉速为218～237m/min，牵引压力为(1.04～1.07)·FQ。
其在于：当拉丝模前温度超过45℃或拉丝模后温度超过145℃时，通过降低拉丝速度进行，但拉丝速度不能低于1m/s；当通过降低拉丝速度而无法实现钢丝温度降低时，加大模具冷却系统予以调节。
本发明中主要工序的作用及机理：
本发明的主要原理在于加大稳定化过程中的钢丝张力，使其产生屈服，释放被碳原子钉扎的位错，降低柯氏气团密度，提高镀层钢丝塑性和扭转性能。
这是因为钢丝在热镀过程中会发生渗碳体球化，碳原子加速扩散，对钢丝组织中的位错进行钉扎，而这种钉扎作用主要发生于变形更大的钢丝表层，所以造成了钢丝扭转过程中产生内应力集中，显著恶化扭转性能。本发明之所以在对经镀锌后的钢丝采取屈强化的技术措施，是由于通过加大镀锌钢丝的牵引张力，以使其产生屈服，可以释放被钢丝组织中被碳原子钉扎的位错，降低柯氏气团密度，减缓钢丝在扭转过程中发生的内应力集中，提高镀层钢丝塑性和扭转性能，可保证扭转性能≥22圈光面丝制得的镀锌丝扭转性能≥16圈，对于1860MPa级强度级别镀层钢丝的扭转性能改善更为明显。
本发明突破了现有的技术瓶颈，提供了一种能在保证镀锌钢丝直径不变的前提下，并在不改变现有工艺条件下，通过屈强化处理，使抗拉强度Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的扭转性能≥16圈，且屈服强度提高2～8％，且操作简单可行，提高生产合格率。
附图说明
图1为镀层钢丝未经屈强化处理前的金相组织图；
图2为本发明镀层钢丝经屈强化处理后金相组织图；
说明：图1由于镀层钢丝未经过屈强化处理，经过稳定化处理，其片层珠光体组织中存在大量位错处于被碳原子钉扎，或被碳化物颗粒缠绕或塞积的状态；
图2由于镀层钢丝经过屈强化处理，材料发生了屈服，其中被钉扎、缠绕和塞积的位错发生了移动，恢复到了自由运动状态。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
本实施例产品要求产品直径为6.2mm，抗拉强度为1860MPa；
选择直径13.0mm的高碳盘条，盘条的主要成分为C 0.85％、Si 0.35％、Mn0.55％；盘条表面质量良好，抗拉强度为1310MPa，面缩为30％；
其生产步骤：
1)对盘条进行常规酸洗及磷化处理；经处理后盘条表面无黑色氧化铁皮质点；
2)进行拉丝：控制拉丝速度在2.5m/s，并控制拉丝模前温度最大值为39℃，拉丝模后温度最大值为138.5℃；经9道次拉拔，制成直径为6.1mm的光面钢丝，扭转次数为26圈；
3)进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在15m/min，锌液温度在452℃，镀层厚度为0.05mm；
镀锌介质为纯锌；镀层后钢丝的直径为6.2mm，抗拉强度为1886MPa，屈服强度为1680MPa，屈强比为0.891，扭转次数为13圈；
4)在保证镀锌丝直径6.2mm不变的前提下进行屈强化：在拉速为225m/min下进行牵引；
由于钢丝屈服强度为1680MPa，直径为6.2mm，钢丝发生屈服时对应的拉伸力FQ＝50.73KN，取FQ的1.02倍，代入公式1.02·FQ，则本实施例的牵引力为51.75KN；
5)待用。
经检测屈强化处理后镀层钢丝的直径为6.2mm，扭转次数为23圈，屈服强度为1713.6MPa，抗拉强度为1886MPa，满足抗拉强度要求达到1860MPa的需求。
实施例2
本实施例产品要求产品直径为5.0mm，抗拉强度为1860MPa；
选择直径12.0mm的高碳盘条，盘条的主要成分为C 0.83％、Si 0.65％、Mn0.25％；盘条表面质量良好，抗拉强度为1305MPa，面缩为31％；
其生产步骤：
1)对盘条进行常规酸洗及磷化处理；经处理后盘条表面无黑色氧化铁皮质点；
2)进行拉丝：控制拉丝速度在2.0m/s，并控制拉丝模前温度最大值为38℃，拉丝模后温度最大值为139℃；经8道次拉拔，制成直径为4.9mm的光面钢丝，扭转次数为24圈；
3)进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在16m/min，锌液温度在455℃，镀层厚度为0.05mm；
镀锌介质为纯锌；镀层后钢丝的直径为5.0mm，抗拉强度为1902MPa，屈服强度为1716MPa，屈强比为0.902，扭转次数为6圈；
4)在保证镀锌丝直径5.0mm不变的前提下进行屈强化：在拉速为231m/min下进行牵引；
由于钢丝屈服强度为1716MPa，直径为5.0mm，钢丝发生屈服时对应的拉伸力FQ＝33.69KN，取FQ的1.05倍，代入公式1.05·FQ，则本实施例的牵引力为35.37KN；
5)待用。
经检测屈强化处理后镀层钢丝的直径为5.0mm，扭转次数为23圈，屈服强度为1801.8MPa，抗拉强度为1902MPa，满足抗拉强度要达到1860MPa的要求。
实施例3
本实施例产品要求产品直径为7.0mm，抗拉强度为2000MPa；
选择直径14.0mm的高碳盘条，盘条的主要成分为C 0.94％、Si 0.95％、Mn0.35％；盘条表面质量良好，抗拉强度为1442MPa，面缩为29％；
其生产步骤：
1)对盘条进行常规酸洗及磷化处理；经处理后盘条表面无黑色氧化铁皮质点；
2)进行拉丝：控制拉丝速度在1.2m/s，并控制拉丝模前温度最大值为37℃，拉丝模后温度最大值为138℃；经9道次拉拔，制成直径为6.9mm的光面钢丝，扭转次数为23圈；
3)进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在10m/min，锌液温度在451℃，镀层厚度为0.05mm；
镀锌介质为纯锌；镀层后钢丝的直径为7.0mm，抗拉强度为2056MPa，屈服强度为1877MPa，屈强比为0.913，扭转次数为3圈；
4)在保证镀锌丝直径7.0mm不变的前提下进行屈强化：在拉速为210m/min下进行牵引；
由于钢丝屈服强度为1877MPa，直径为7.0mm，钢丝发生屈服时对应的拉伸力FQ＝72.24KN，取FQ的1.03倍，代入公式1.03·FQ，则本实施例的牵引力为74.4KN；
5)待用。
经检测屈强化处理后镀层钢丝的直径为7.0mm，扭转次数为17圈，屈服强度为1933.3MPa，抗拉强度为2056MPa，满足抗拉强度要达到2000MPa要求。
实施例4
本实施例产品要求产品直径为6.2mm，抗拉强度为1960MPa；
选择直径14.0mm的高碳盘条，盘条的主要成分为C 0.90％、Si 0.65％、Mn0.25％；盘条表面质量良好，抗拉强度为1385MPa，面缩为32％；
其生产步骤：
1)对盘条进行常规酸洗及磷化处理；经处理后盘条表面无黑色氧化铁皮质点；
2)进行拉丝：控制拉丝速度在2.6m/s，并控制拉丝模前温度最大值为41℃，拉丝模后温度最大值为141℃；经9道次拉拔，制成直径为6.1mm的光面钢丝，扭转次数为26圈；
3)进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在18m/min，锌液温度在455℃，镀层厚度为0.05mm；
镀锌介质为纯锌；镀层后钢丝的直径为6.2mm，抗拉强度为2006MPa，屈服强度为1789MPa，屈强比为0.892，扭转次数为3圈；
4)在保证镀锌丝直径6.2mm不变的前提下进行屈强化：在拉速为238m/min下进行牵引；
由于钢丝屈服强度为1789MPa，直径为6.2mm，钢丝发生屈服时对应的拉伸力FQ＝54.02KN，取FQ的1.06倍，代入公式1.06·FQ，则本实施例的牵引力为57.26KN；
5)待用。
经检测屈强化处理后镀层钢丝的直径为6.2mm，扭转次数为21圈，屈服强度为1896.3MPa，抗拉强度为2006MPa，满足抗拉强度要达到1960MPa的要求。
实施例5
本实施例产品要求产品直径为5.0mm，抗拉强度为1960MPa；
选择直径12.0mm的高碳盘条，盘条的主要成分为C 0.87％、Si 0.35％、Mn0.65％；盘条表面质量良好，抗拉强度为1384MPa，面缩为35％；
其生产步骤：
1)对盘条进行常规酸洗及磷化处理；经处理后盘条表面无黑色氧化铁皮质点；
2)进行拉丝：控制拉丝速度在2.8m/s，并控制拉丝模前温度最大值为41℃，拉丝模后温度最大值为141℃；经9道次拉拔，制成直径为4.9mm的光面钢丝，扭转次数为24圈；
3)进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在20m/min，锌液温度在460℃，镀层厚度为0.05mm；
镀锌介质为纯锌；镀层后钢丝的直径为5.0mm，抗拉强度为2015MPa，屈服强度为1783MPa，屈强比为0.885，扭转次数为6圈；
4)在保证镀锌丝直径5.0mm不变的前提下进行屈强化：在拉速为242m/min下进行牵引；
由于钢丝屈服强度为1783MPa，直径为5.0mm，钢丝发生屈服时对应的拉伸力FQ＝35.01KN，取FQ的1.08倍，代入公式1.08·FQ，则本实施例的牵引力为37.81KN；
5)待用。
经检测屈强化处理后镀层钢丝的直径为5.0mm，扭转次数为25圈，屈服强度为1925.6MPa，抗拉强度为2015MPa，满足抗拉强度要达到1960MPa的要求。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (3)

1.一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法，其步骤：
1）对经热轧后的盘条进行常规酸洗及磷化；
2）进行拉丝：控制拉丝速度在1~3.5m/s，并控制拉丝模前温度不超过45℃，拉丝模后温度不超过145℃；
3）进行热镀锌，并控制：热镀锌速度在10~20m/min，锌液温度在445~467℃，镀层厚度在0.04~0.06mm；镀锌介质为纯锌或锌铝合金；
4）在保证镀锌丝直径不变的前提下进行屈强化：在拉速为210~245m/min下进行牵引，其牵引压力按照以下公式进行：
（1.02~1.08）•FQ
式中：FQ—表示钢丝发生屈服时对应的拉伸力；
5）待用。
2.如权利要求1所述的一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法，其特征在于：所述屈强化时的拉速为218~237m/min，牵引压力为（1.04~1.07）•FQ 。
3.如权利要求1所述的一种能提高Rm≥1860MPa桥梁钢缆索用镀层钢丝的生产方法，其特征在于：当拉丝模前温度超过45℃或拉丝模后温度超过145℃时，通过降低拉丝速度进行，但拉丝速度不能低于1m/s；当通过降低拉丝速度而无法实现温度降低时，加大模具冷却系统予以调节。
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