CN111774425B - 一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于预应力钢丝技术领域,特别是一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝,包括钢丝本体,钢丝本体的长度为2~6m,直径小于8mm;钢丝本体的两端设有螺纹;钢丝本体的中部设有螺旋肋,螺旋肋的肋高不大于0.35mm;高强钢丝的抗拉强度不小于1670MPa。本发明的高强钢丝能够减少轨枕中的钢筋用量,节能减排,提高轨枕制造的自动化水平。由于钢丝的螺旋肋的肋高不大于0.35mm,一方面,当浇筑混凝土,并且混凝土达到一定强度后,钢丝通过螺旋肋可以与混凝土的握裹力达到自锚固的效果,另一方面,由于螺旋肋为低肋,在钢丝服役的过程中,当列车经过时,能够保证应力的长距离传递。
Description
技术领域
本发明属于预应力钢丝技术领域,具体涉及一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝及其制造方法。
背景技术
轨枕是铁路配件的一种,在轨道结构中,轨枕起着支承钢轨,保持钢轨方向、轨距和位置的作用,其承受来自于钢轨上的各种力,再弹性地传递给道床。轨枕按材质分为木枕、钢筋混凝土枕和钢枕等多种形式。混凝土轨枕目前是我国使用最广泛的轨枕,可以满足干线铁路高速度、大运量的要求。
预应力钢丝是制作预应力混凝土轨枕等预应力构件的重要组成部件。通常混凝土轨枕根据线路速度和运量不同,设计配置不同数量的预应力筋,以抵抗轨枕裂纹产生及本体破坏,增强轨枕的抗疲劳性能,提高轨枕使用寿命。
预应力混凝土轨枕目前主要采用长模(2*4/2*5)生产,预应力钢丝根据轨枕型号要求进行定长剪切(一般尺寸定长10m以上),然后将定尺后的一组钢丝两端分别穿过张拉锚固板后,将钢丝两端头进行墩头加工。加工完成将钢丝放入轨枕模具中等待张拉。因钢丝在切定尺及墩头时,存在加工误差,导致一模轨枕中一组待张拉钢丝尺寸不均,在实际张拉时,个别钢丝受力不均匀,影响整模轨枕的应力传递,进而影响混凝土轨枕的静载抗裂及抗疲劳性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述技术问题,本发明提供一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝及其制造方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
本发明提供一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝,包括钢丝本体,所述钢丝本体的长度为2~6m,直径小于8mm;所述钢丝本体的两端设有螺纹,用于钢丝本体的张拉操作;所述钢丝本体的中部设有螺旋肋,所述螺旋肋的肋高不大于0.35mm;所述高强钢丝的抗拉强度不小于1670MPa。
可选地,所述钢丝本体的直径为7.5mm,螺旋肋的肋高为0.275~0.33mm。
可选地,所述钢丝本体的直径为7.0mm,螺旋肋的肋高为0.29~0.34mm。
可选地,所述钢丝本体的直径为6.25mm,螺旋肋的肋高为0.30~0.35mm。
可选地,所述螺纹的规格为M4.5~M8,螺纹的螺距范围为0.5~1.5mm。
可选地,所述螺旋肋的横截面为矩形或梯形。
一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝的制造方法,包括以下步骤:
S1:选取合适直径的热轧盘条经冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经过280~330℃稳定化热处理后,制成相应直径的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;
S2:将盘卷状带有螺旋肋的钢丝经过定尺机定尺,切断成长度2~6m的直条钢丝,长度精度±2mm;
S3:将直条钢丝经倒角机进行端部倒角;
S4:采用减径机对端部倒角后的直条钢丝的两端部进行减径加工;
S5:减径后的钢丝两端部经滚丝机滚压出螺纹,即获得所述小直径高强钢丝。
可选地,所述步骤S1具体包括:
选取直径为14mm~15mm的82B热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经280~330℃稳定化热处理后,制成直径为7.5mm的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;或
选取直径为13mm~14mm的82B热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经280~330℃稳定化热处理后,制成直径为7.0mm的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;或
选取直径为12mm~13mm的82B热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经280~330℃稳定化热处理后,制成直径为6.25mm的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝。
进一步地,所述步骤S4中的减径加工具体包括:采用减径机将钢丝两端部10-60mm长度范围内的螺旋肋的肋高变低,使钢丝两端部减径,减径后的钢丝两端部的直径与螺纹的中径一致。
本发明还提供一种轨枕,包括上述的预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝,所述钢丝与张拉套筒螺纹配合以进行钢丝的张拉,张拉后的钢丝按生产要求设置在混凝土内。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:本发明的钢丝采用两端带有丝扣的高强螺旋肋钢丝,能够减少轨枕中的钢筋用量,节能减排,提高轨枕制造的自动化水平。
由于钢丝为定长直条钢丝,在出厂时就会根据客户需要切割成一定的长度,在施工现场可以直接进行张拉以及混凝土浇筑,能够有效提高工作效率,保证钢丝的尺寸精度。
由于钢丝的直径小于8mm,相对于现有技术的钢丝直径均大于8mm,能够减小钢丝在轨枕中的重量,使轨枕整体的重量减小,降低成本,方便后续施工。并且钢丝直径小于8mm,钢丝上的螺旋肋的肋高为低肋,在钢丝与混凝土达到自锚固的同时,能够保证应力的长距离传递。
由于钢丝的螺旋肋为低肋,即螺旋肋的肋高不大于0.35mm,一方面,当浇筑混凝土,并且混凝土达到一定强度后,钢丝通过螺旋肋可以与混凝土的握裹力达到自锚固的效果,另一方面,由于螺旋肋为低肋,在钢丝服役的过程中,当列车经过时,能够保证应力的长距离传递。
由于钢丝的抗拉强度不小于1670MPa,且在钢丝张拉的过程中不容易断裂,在钢丝的服役过程中,能够延长轨枕的使用寿命。
本发明将热轧盘条经冷拉拔及稳定化热处理后,制备成具有螺旋肋的钢丝,并经过切割、减径、压制螺纹后制备成轨枕用的高强钢丝,能够适用于铁路轨枕用预应力钢丝的规模化生产,提高了生产效率。
在轨枕制作过程中,张拉套筒与钢丝两端部滚压的螺纹旋紧配合完成钢丝的张拉,浇筑混凝土并达到预定强度后,靠钢丝与混凝土的握裹力达到钢丝的自锚固效果,无需配置锚固板,这样可保证张拉力的均匀性,同时能减小应力的损失;而且由于钢丝的螺旋肋为低肋,还可以保证应力的长距离传递。
附图说明
图1为本发明预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
【附图标记说明】
1:钢丝本体;11:螺旋肋;12:螺纹。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1:
参照图1和图2,本发明提供一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝,包括钢丝本体1,钢丝本体1的长度为2~6m,钢丝本体1的直径小于8mm,钢丝本体1的抗拉强度不小于1670MPa;钢丝本体1的中部设有螺旋肋11,螺旋肋11的肋高为0.275~0.33mm,螺旋肋11的横截面为矩形;钢丝本体1的两端设有螺纹12,螺纹12的长度范围为10~60mm,螺纹12的规格为M4.5~M8,螺纹12的螺距范围为0.5~1.5mm。
具体地,本实施例中钢丝本体1的长度为2m,钢丝本体1的直径为7.5mm,钢丝本体1的抗拉强度为1700MPa,螺纹12的长度为20mm,螺纹12的规格为M8,螺纹12的螺距为0.75mm。
本发明制备的钢丝为定长直条钢丝,在出厂时根据需要切割成一定的长度,不需要进行现场切割,方便在施工时进行后续的张拉及浇筑工作,能够提高工作效率,保证钢丝本体的长度精度。
钢丝的直径小于8mm,相对于现有技术的钢丝直径均大于8mm,能够减小钢丝在轨枕中的重量,使轨枕整体的重量减小,方便后续施工。
钢丝的抗拉强度不小于1670MPa,且在钢丝张拉的过程中不容易断裂,在钢丝的服役过程中,能够延长轨枕的使用寿命。
螺旋肋11为低肋,即螺旋肋11的肋高不大于0.35mm,这样的结构设置可以使其与混凝土之间的握裹力大于光圆钢丝与混凝土之间的握裹力;其与混凝土之间的握裹力小于常规的螺旋肋钢丝与混凝土之间的握裹力,这样可以保证应力的长距离传递。钢丝通过螺旋肋11可以与混凝土的握裹力达到自锚固的效果,无需锚固件。该结构可以提高轨枕的抗冲击韧性和抗裂、抗拉、抗剪、抗弯以及抗疲劳强度,延长轨枕的使用寿命。
当轨枕内混凝土的强度达到设计要求后,该应力传递距离为300mm~500mm,能够满足轨枕的设计要求,相对于现有的螺旋肋钢丝,其可以达到应力的长距离传递。
螺旋肋11的横截面为矩形或者梯形,也可以保证高强钢丝通过螺旋肋11与混凝土握裹牢固,由于制作出来的盘卷状钢丝即为带有矩形螺旋肋的钢丝,故采用此结构,也避免了后续再对螺旋肋进行加工,能够减少制作成本,省时省力。
钢丝两端的螺纹12,方便在钢丝张拉时与张拉套筒配合使用。
螺纹12的长度范围为10~60mm,螺纹12的规格为M4.5~M8,螺纹12的螺距范围为0.5~1.5mm,可以保证在高强钢丝张拉过程中,螺纹12与张拉套筒连接更稳固。
本发明还提供一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝的制造方法,包括以下步骤:
S1:选取合适直径的热轧盘条经冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经过280~330℃稳定化热处理后,制成相应直径的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;
S2:将盘卷状带有螺旋肋的钢丝经过定尺机定尺,切断成长度2~6m的直条钢丝,长度精度±2mm;
S3:将直条钢丝经倒角机进行端部倒角;
S4:采用减径机对直条钢丝两端部进行减径加工,减径机使直条钢丝两端部10-60mm的螺旋肋11的肋高变低,使钢丝两端部达到规圆减径的目的,加工后,直条钢丝两端部10~60mm长度范围内的直径尺寸与螺纹12的中径尺寸一致;减径后的钢丝直径小于螺纹的大径,然后再经过滚丝机滚压之后,就可形成符合要求的螺纹,即M4.5-M8的螺纹。
S5:减径后的直条钢丝两端部经滚丝机滚压出螺纹,滚压后的螺纹表面因冷作硬化可进一步提高强度及硬度。
具体地,步骤S1中:选取直径为14mm~15mm/82B的热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经过280~330℃稳定化热处理后,制成公称直径7.5mm,抗拉强度级别1670MPa及以上的螺旋肋钢丝。
本发明还可以选取其他直径的热轧盘条,经过冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经过280~330℃稳定化热处理后,制成公称直径7.0mm或者6.25mm的螺旋肋钢丝。
本发明也可以选取其他合适直径的热轧盘条制备成其他直径小于8mm的螺旋肋钢丝,制备工艺同步骤S1。
切割之后的钢丝为带有螺旋肋的直条钢丝,由于生产要求,需要把螺旋肋钢丝的两端加工成10-60mm长度的螺纹,故采用减径机对钢丝两端的螺旋肋进行减径加工,使钢丝两端的横截面趋近于圆形,便于后续螺纹的加工。钢丝两端的螺纹便于对钢丝进行张拉操作。
滚压后的螺纹在冷态塑性变形中,使钢丝两端的螺纹硬度提高,并且在此过程中钢丝的弹性模量不发生改变,使钢丝具有良好的机械性能。
本发明将热轧盘条经冷拉拔及稳定化热处理后,制备成具有螺旋肋的钢丝,并经过切割、减径、压制螺纹后制备成轨枕用的高强钢丝,能够适用于铁路轨枕用预应力钢丝的规模化生产,提高了生产效率。
本发明还提供一种轨枕,包括上述钢丝,钢丝与张拉套筒螺纹配合以进行钢丝的张拉,张拉后的钢丝按生产要求设置在混凝土内。
在轨枕制作过程中,张拉套筒与钢丝两端部滚压的螺纹旋紧配合完成钢丝的张拉,混凝土浇筑完并达到预定强度后,靠钢丝与混凝土的握裹力达到钢丝的自锚固效果,无需配置锚固板,这样可保证张拉力的均匀性,同时能减小应力的损失;而且由于钢丝的螺旋肋为低肋,还可以保证应力的长距离传递。
需要说明的是,本发明提供的高强钢丝在有锚固板的情况下也可以使用,即将锚固板与钢丝两端的螺纹旋紧配合。
实施例2:
参照图1和图2,本发明提供一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝,包括钢丝本体1,钢丝本体1的长度为3m,钢丝本体1的直径为7.0mm,钢丝本体1的抗拉强度为1800MPa;钢丝本体1的中部设有螺旋肋11,螺旋肋11的肋高为0.29~0.34mm,螺旋肋11的横截面为矩形;钢丝本体1的两端设有螺纹12,螺纹12的长度为30mm,螺纹12的规格为M7,螺纹12的螺距为0.75mm。以上规格尺寸均能够达到实施例1中提到的效果。
实施例3:
参照图1和图2,本发明提供一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝,包括钢丝本体1,钢丝本体1的长度为4m,钢丝本体1的直径为6.25mm,钢丝本体1的抗拉强度为1900MPa;钢丝本体1的中部设有螺旋肋11,螺旋肋11的肋高为0.30~0.35mm,螺旋肋11的横截面为矩形;钢丝本体1的两端设有螺纹12,螺纹12的长度为40mm,螺纹12的规格为M7,螺纹12的螺距为1.0mm。以上规格尺寸均能够达到实施例1中提到的效果。
实施例4:
参照图1和图2,钢丝本体1的长度为5m,本实施例中钢丝本体1的直径为6.00mm,钢丝本体1的抗拉强度为2000MPa,螺纹12的长度为50mm,螺纹12的规格为M6,螺纹12的螺距为0.75mm。其他结构同实施例3。
实施例5:
参照图1和图2,钢丝本体1的长度为6m,本实施例中钢丝本体1的直径为5.00mm,钢丝本体1的抗拉强度为2100MPa,螺纹12的长度为60mm,螺纹12的规格为M5,螺纹12的螺距为0.5mm。其他结构同实施例3。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连;可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”,可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”,可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”,可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:选取合适直径的热轧盘条经冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经过280~330℃稳定化热处理后,制成相应直径的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;
S2:将盘卷状带有螺旋肋的钢丝经过定尺机定尺,切断成长度2~6m的直条钢丝,长度精度±2mm;
S3:将直条钢丝经倒角机进行端部倒角;
S4:采用减径机对端部倒角后的直条钢丝的两端部进行减径加工;
所述步骤S4中的减径加工具体包括:
采用减径机将钢丝两端部10-60mm长度范围内的螺旋肋(11)的肋高变低,使钢丝两端部减径,减径后的钢丝两端部的直径与螺纹(12)的中径一致;
S5:减径后的钢丝两端部经滚丝机滚压出螺纹,即获得所述小直径高强钢丝;
所述小直径高强钢丝,包括钢丝本体(1),所述钢丝本体(1)的长度为2~6m,直径小于8mm;所述钢丝本体(1)的两端设有螺纹(12),用于钢丝本体(1)的张拉操作;所述钢丝本体(1)的中部设有螺旋肋(11),所述螺旋肋(11)的肋高不大于0.35mm;所述高强钢丝的抗拉强度不小于1670MPa;
所述步骤S1具体包括:
选取直径为14mm~15mm的82B热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经280~330℃稳定化热处理后,制成直径为7.5mm的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;其螺旋肋的肋高为0.275~0.33mm;或
选取直径为13mm~14mm的82B热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经280~330℃稳定化热处理后,制成直径为7.0mm的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;其螺旋肋的肋高为0.29~0.34mm;或
选取直径为12mm~13mm的82B热轧盘条,经5~7道次冷拉拔及螺旋肋成型拉拔,再经280~330℃稳定化热处理后,制成直径为6.25mm的盘卷状的带有螺旋肋的钢丝;其螺旋肋的肋高为0.30~0.35mm;
所述螺纹(12)的规格为M4.5~M8,螺纹(12)的螺距范围为0.5~1.5mm。
2.如权利要求1所述的预应力混凝土轨枕用小直径高强钢丝的制造方法,其特征在于,所述螺旋肋(11)的横截面为矩形或梯形。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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