CN109518499B - 一种1860MPa级预应力钢绞线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于预应力钢绞线技术领域,涉及1×19结构的钢绞线,尤其是一种1860MPa级预应力钢绞线及其制造方法,包括一根中心丝、六根内层丝、六根外层粗丝和六根外层细丝,其特征在于:19根丝同时捻制,捻向为左捻,捻距为386毫米,所述中心丝的直径为6.62‑6.68毫米,内层丝的直径为6.12‑6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62‑6.68毫米,外层细丝的直径为4.88‑4.94毫米,捻制后的公称直径Φ为28.6毫米;所述预应力钢绞线,相邻内层丝之间的缝隙为0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.23毫米;所述外层粗丝与钢绞线形成的外接圆相内切,外层细丝不超出钢绞线形成的外接圆。
Description
技术领域
本发明属于预应力钢绞线技术领域,涉及1×19结构的钢绞线,尤其是一种1860MPa级预应力钢绞线及其制造方法。
背景技术
国内现有1×19W-Φ28.6mm预应力钢绞线,多应用在煤矿支护领域,且强度级别为1720、1770级,而日本等国家已经将其推广到建筑工程领域,强度级别达到1860级。而国内现有1×19W-Φ28.6mm 1860MPa级钢绞线受制于原料、设备、工艺设计等多方面原因造成钢绞线的成材率极低,甚至无法做到批量生产。
一般厂家只能通过提高原材料直径及强度,来提高1×19W-Φ28.6mm 1860MPa级钢绞线的强度,但现阶段热轧控冷盘条的轧制水平在短时间内,很难有大的飞跃,现阶段多数厂家生产出的钢绞线不能保证钢绞线达到1860MPa级,力学合格率达不到批量生产的需求。
另外,1×19W-Φ28.6mm钢绞线的结构特征,也影响了其力学性能的检测结果。现有1×19W-Φ28.6mm钢绞线的外层丝有粗丝和细丝两种尺寸,经捻制之后,外层细丝多是超出钢绞线形成的外接圆的。因此,在之后的力学试验、松弛试验,还有在混凝土结构中进行使用时,上述结构都会导致外层粗、细钢丝受力不均匀的问题出现,出现外层细丝承受更大的力的情况;而且又受制于直径的影响,外层细钢丝破断力本身就低于外层粗钢丝,所以这种结构下会使钢绞线整体破断力水平难以提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供1×19W-Φ28.6mm 1860MPa预应力钢绞线及其制造方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
1×19W-Φ28.6mm 1860MPa预应力钢绞线,包括一根中心丝、六根内层丝、六根外层粗丝和六根外层细丝,其特征在于:19根丝同时一次捻制成型,捻向为左捻,捻距为386毫米,所述中心丝的直径为6.62-6.68毫米,内层丝的直径为6.12-6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62-6.68毫米,外层细丝的直径为4.88-4.94毫米,捻制后的公称直径Φ为28.6毫米。
而且,所述预应力钢绞线,相邻内层丝之间的缝隙为0.20-0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.20-0.23毫米;所述外层粗丝与钢绞线形成的外接圆相内切,外层细丝不超出钢绞线形成的外接圆。
而且,捻制和稳定化处理后的预应力钢绞线的抗拉强度大于等于1860兆帕,最大力大于等于990千牛,最大力总伸长率达到3.5%以上,1000小时松弛值小于2.5%。
本发明的另一目的是提供一种1×19W-Φ28.6mm 1860MPa预应力钢绞线的制造方法,工序包括,盘条选取→检、试验→酸洗、磷化→检验→拉拔→半成品检、试验→捻股→稳定化处理→层绕→成品检、试验→包装→入库,进一步的,所述盘条选取工序中,选取的盘条直径为16mm,82B盘条高碳线材;盘条化学成分为:C:0.78-0.85%、Si:0.10-0.30%、Mn:0.60-0.90%、S≤0.025%、P≤0.025%、Cr:0.40%、V:0.060-0.090%,其余为Fe和不可避免的杂质元素,盘条索氏体含量应≥90%,各种非金属夹杂物应≤1.5级,中心丝、内层丝和外层粗丝所用的盘条直径为16.0mm,外层细丝所用的盘条直径为12.5毫米。
进一步的,所述拉拔工序中,分别对中心丝、内层丝、外层粗丝和外层细丝采用九道次拉拔,所述中心丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.62-6.68毫米;内层丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.12-6.18毫米;外层粗丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.62-6.68毫米;外层细丝由12.5毫米经九道次拉拔至4.88-4.94毫米;中心丝所用盘条抗拉强度大于1170MPa、内层丝所用盘条抗拉强度大于1150MPa外层粗丝所用盘条抗拉强度大于1170MPa,外层细丝所用盘条抗拉强度大于1200MPa。
所用盘条进一步的,所述捻股工序中,中心丝、内层丝、外层粗丝和外层细丝进行配丝,中心丝的直径为6.62-6.68毫米,内层丝的直径为6.12-6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62-6.68毫米,外层细丝的直径为4.88-4.94毫米;相邻内层丝之间的缝隙为0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.23毫米;外层细丝径向方向的外缘与钢绞线形成的外接圆形成间隙,间隙为0.03毫米;捻制中,多层同时捻制,捻向为左捻,捻距为386毫米。
进一步的,张力系统设置为415kN,回火温度为385~390摄氏度。
本发明的优点和积极效果是:
1、本发明中,包括一根中心丝、六根内层丝、六根外层粗丝和六根外层细丝,通过合理设计中心丝、内层丝、外层粗丝和外层细丝的分布、直径和结构,使得各丝之间既有缝隙,又紧密不松散;外层细丝的外缘位于钢绞线形成的外接圆内,克服现有钢绞线结构上的不足,外层细丝不会由钢绞线形成外接圆表面突出,使得外层粗、细钢丝受力均匀,有效避免在后续的实验和使用过程中,外层细丝由于承受更大的力所导致的断裂情况出现,使钢绞线的抗拉强度大于等于1860兆帕,最大力大于等于990千牛,最大力总伸长率达到3.5%以上,1000小时松弛值小于2.5%的设计目的,达到相应标准和实验的要求。
2、本发明中,采用本发明中所述的制造方式用于生产相应规格的钢绞线,以满足相应的设计要求,首先针对原料的选择,首先确定预应力钢绞线所需达到的强度和设置要求,之后通过公式进行理论推导,选取适合规格和强度的盘条。
3、本发明中,设计相应的拉拔工艺和道次,使得选取的盘条经拉拔之后达到相应的抗拉强度,之后设计相应的配丝,采用中心丝的直径为6.62-6.68毫米,内层丝的直径为6.12-6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62-6.68毫米,外层细丝的直径为4.88-4.94毫米;相邻内层丝之间的缝隙为0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.23毫米;外层细丝径向方向的外缘与钢绞线形成的外接圆形成间隙,间隙为0.03毫米的设计,可使得在之后的捻制工艺中,各丝之间既有缝隙,又紧密不松散;另外,外层细丝也不会由钢绞线外接圆的表面突出,进而达到设计要求。
4、本发明中,根据半成品钢丝合力以及预计成品钢绞线强度级别,将捻制时的张力设定为415kN;同时由于钢绞线直径较大且为多层结构需要更高的回火温度来消除钢丝拉拔时的加工硬化恢复钢丝的韧性以及固化钢绞线结构防止松散,所以将回火温度设定为385-390℃。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
1×19W-Φ28.6mm 1860MPa预应力钢绞线,包括一根中心丝4、六根内层丝2、六根外层粗丝1和六根外层细丝3,本发明的创新在于,19根丝同时一次捻制成型,捻向为左捻,捻距为386毫米,所述中心丝的直径为6.62-6.68毫米,内层丝的直径为6.12-6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62-6.68毫米,外层细丝的直径为4.88-4.94毫米,捻制后的公称直径Φ为28.6毫米。
本实施例中,所述预应力钢绞线,相邻内层丝之间的缝隙为0.20-0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.20-0.23毫米;所述外层粗丝与钢绞线形成的外接圆相内切,外层细丝不超出钢绞线形成的外接圆。
本实施例中,捻制和稳定化处理后的预应力钢绞线的抗拉强度大于等于1860兆帕,最大力大于等于990千牛,最大力总伸长率达到3.5%以上,1000小时松弛值小于2.5%。
本发明的另一目的是提供一种1×19W-Φ28.6mm 1860MPa预应力钢绞线的制造方法,工序包括,盘条选取→检、试验→酸洗、磷化→检验→拉拔→半成品检、试验→捻股→稳定化处理→层绕→成品检、试验→包装→入库,进一步的,所述盘条选取工序中,选取的盘条直径为16mm,82B盘条高碳线材;盘条化学成分质量分数为:C:0.78-0.85%、Si:0.10-0.30%、Mn:0.60-0.90%、S≤0.025%、P≤0.025%、Cr:0.40%、V:0.060-0.090%,其余为Fe和不可避免的杂质元素,盘条索氏体含量应≥90%,各种非金属夹杂物应≤1.5级,中心丝、内层丝和外层粗丝所用的盘条直径为16mm,外层细丝所用的盘条直径为12.5毫米,Φ12.5mm原料盘条的化学成份符合GB/T24238-2009即可。
本实施例中,根据如下公式,选取相应的盘条作为原料
式中:R-原料强度/MPa;R1-半成品钢丝强度/MPa;K-原料拉拔强化系数
D-原料直径/mm;d-半成品钢丝直径/mm
表1原料规格以及性能要求
本实施例中,所述拉拔工序中,分别对中心丝、根内层丝、外层粗丝和根外层细丝采用九道次拉拔,所述中心丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.62-6.68毫米;内层丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.12-6.18毫米;外层粗丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.62-6.68毫米;外层细丝由12.5毫米经九道次拉拔至4.88-4.94毫米;钢绞线半成品钢丝总压缩率在82%-85%,单道次最大压缩率21.12%,中心丝所用原料抗拉强度大于1170MPa、内层丝所用原料抗拉强度大于1150MPa外层粗丝所用原料抗拉强度大于1170MPa,外层细丝所用原料抗拉强度大于1200MPa。
本实施例中,所述捻股工序中,中心丝、根内层丝、外层粗丝和外层细丝进行配丝,中心丝的直径为6.62-6.68毫米,内层丝的直径为6.12-6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62-6.68毫米,外层细丝的直径为4.88-4.94毫米;相邻内层丝之间的缝隙为0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.23毫米;外层细丝径向方向的外缘与钢绞线形成的外接圆形成间隙,间隙为0.03毫米;捻制中,多层同时捻制,捻向为左捻,捻距为386毫米。
本实施例中,张力系统设置为415kN,回火温度为385~390摄氏度。
依照实例生产的钢绞线最大力在994-1045kN之间,最大力总伸长率达到3.5%以上,同时钢绞线1000h松弛率试验结构符合国标要求小于2.5,本发明达到了预期目的。
本发明中,包括一根中心丝、六根内层丝、六根外层粗丝和六根外层细丝,通过合理设计中心丝、内层丝、外层粗丝和外层细丝的分布、直径和结构,使得各丝之间既有缝隙,又紧密不松散;外层细丝的外缘位于钢绞线形成的外接圆内,克服现有钢绞线结构上的不足,外层细丝不会由钢绞线形成外接圆表面突出,使得外层粗、细钢丝受力均匀,有效避免在后续的实验和使用过程中,外层细丝由于承受更大的力所导致的断裂情况出现,使钢绞线的抗拉强度大于等于1860兆帕,最大力大于等于990千牛,最大力总伸长率达到3.5%以上,1000小时松弛值小于2.5%的设计目的,达到相应标准和实验的要求。
Claims (3)
1.一种1860MPa级预应力钢绞线的制造方法,工序包括,盘条选取→检、试验→酸洗、磷化→检验→拉拔→半成品检、试验→捻股→稳定化处理→层绕→成品检、试验→包装→入库,其特征在于:
所述盘条选取工序中,选取的盘条为82B盘条高碳线材;盘条化学成分为:C:0.78-0.85%、Si:0.10-0.30%、Mn:0.60-0.90%、S≤0.025%、P≤0.025%、Cr:0.40%、V:0.060-0.090%,其余为Fe和不可避免的杂质元素,盘条索氏体含量应≥90%,各种非金属夹杂物应≤1.5级,中心丝、内层丝和外层粗丝所用的盘条直径为16mm,外层细丝所用的盘条直径为12.5毫米;
所述拉拔工序中,分别对中心丝、根内层丝、外层粗丝和根外层细丝采用九道次拉拔,所述中心丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.62-6.68毫米;内层丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.12-6.18毫米;外层粗丝由16.0毫米经九道次拉拔至6.62-6.68毫米;外层细丝由12.5毫米经九道次拉拔至4.88-4.94毫米;中心丝所用原料抗拉强度大于1170MPa、内层丝所用原料抗拉强度大于1150MPa外层粗丝所用原料抗拉强度大于1170MPa,外层细丝所用原料抗拉强度大于1200MPa。
2.根据权利要求1所述的一种1860MPa级预应力钢绞线的制造方法,其特征在于:所述捻股工序中,中心丝、内层丝、外层粗丝和外层细丝进行配丝,中心丝的直径为6.62-6.68毫米,内层丝的直径为6.12-6.18毫米,外层粗丝的直径为6.62-6.68毫米,外层细丝的直径为4.88-4.94毫米;相邻内层丝之间的缝隙为0.25毫米,相邻外层粗丝和外层细丝之间的缝隙为0.23毫米;外层细丝径向方向的外缘与钢绞线形成的外接圆形成间隙,间隙为0.03毫米;捻制中,多层同时捻制,捻向为左捻,捻距为386毫米。
3.根据权利要求2所述的一种1860MPa级预应力钢绞线的制造方法,其特征在于:张力系统设置为415kN,回火温度为385~390摄氏度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 301616 No.1, No.1 Road, Jinghai Economic Development Zone (North District), Jinghai District, Tianjin Applicant after: Tianjin new Tiangang Zhongxing Shengda Co.,Ltd. Address before: 300356 No.1 Road, Jinghai Economic Development Zone (North District), Tianjin Applicant before: TIANJIN METALLURGICAL GROUP FLOURISH STEEL INDUSTRIAL Co.,Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
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