CN114653765A - 一种1860Mpa级钢绞线的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，属于冶金技术领域。生产方法包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序，酸洗磷化工序包括酸洗、表调、磷化，拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条再进行拉拔；所述捻股工序，回火温度控制在365～380℃；张力为75～85kN；出线温度50～70℃。本发明通过合理的成分设计、工艺设计，实现了具高强度、高平直度、良好抗疲劳性能、低松弛率的1860Mpa级钢绞线的生产。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种1860Mpa级钢绞线的生产方法。
背景技术
低松弛预应力钢绞线是预应力混凝土结构中重要的钢铁结构材料，也是金属制品行业生产的关键产品。预应力钢绞线属于新一代先进结构材料，尽管已广泛应用于公路、铁路、桥梁，边坡锚固等重要工程领域，但应用地质环境大众。极端特定的地质条件极大制约和影响钢绞线性能正常发挥，尤其在常年低温氯盐甚至特殊时段环境温度低至－55℃情况下，若要保证钢绞线的高强度、高平直度、良好抗疲劳性能、低松弛率等优点，按正常工艺组织生产，是难以实现的。
行业内，普遍认为极端低温环境将严重影响材料性能，耦合叠加氯盐等其它变量,极大降低松弛性能和抗疲劳性能，尽管行业开展实施诸多努力，实践应用中仍是难以真正克服解决此类问题。
目前，钢绞线1×7结构中，国标GB/T5224—2014中1860MPa强度级别，没有φ12.4mm规格的钢绞线。俄标GOST13840—68中φ12.4mm钢绞线，没有1860MPa强度级别。针对极端特定环境的特殊应用场景，本发明通过新的过程控制进行专业提升，生产出了一种定向应用于低温氯盐环境的1860MPa强度级别的钢绞线。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，通过合理控制酸洗磷化、拉丝、捻股工序，使生产的钢绞线产品在满足1860Mpa强度级别的同时，兼具高平直度、良好抗疲劳性能、低松弛率，应用更加广泛。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，所述生产方法包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；所述酸洗磷化工序包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；所述酸洗工艺采用质量分数为5～25%的盐酸五槽连洗，单个酸洗槽酸洗时间为330～360秒；所述表调工艺，草酸溶液质量分数为0.2～0.3%，浸泡时间为20～30秒；所述磷化工艺为总酸80～100点，游离酸10～13点，酸比6～10，时间调整至250～300秒，磷化温度为80～86℃，平均磷化膜重6.5～8.5g/m2；
所述拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条再进行拉拔，各道次压缩率≤23%，前3～4道次压缩率19～22%，之后道次压缩率依次减少至14～18%，边丝4.08～4.11mm，芯丝4.25～4.26mm；拉拔道次为1～9；
所述捻股工序，回火温度控制在365～380℃；张力为75～85kN；出线温度50～70℃。控制过低，不利于钢绞线内部蒸汽的充分释放，钢绞线表面容易锈蚀；温度过高，影响松弛性能和伸直性。
本发明所述酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。
本发明所述酸洗磷化工序中的酸洗工艺，酸洗温度常温，酸洗槽的盐酸质量分数分别控制在5～12%、12～15%、15～18%、18～21%、21～25%，所述盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
本发明所述拉丝工序，拉拔过程中，中间道次线径偏差为：±0.07mm，成品道次直径偏差为：-0.01mm～+0.02mm，收窄尺寸控制精度，进一步提升成品控制精度。
本发明所述拉丝工序，为此中间卷筒积线高度≥320mm，成品卷筒积线高度≥130mm，卷筒及模具冷却水开度为100%，有效传导走钢丝的热量，最大限度地冷却钢丝。
本发明所述捻股工序，捻股速度为80～90m/min。
本发明所述钢绞线直径范围
12.35mm～12.40mm。
本发明所述钢绞线抗拉强度1900～1940MPa，屈服强度1700～1785MPa，破断力170～180kN，伸长率5～6.5%，非比率延伸力160～166kN，应力松弛率0.5～1.0%。
本发明所述钢绞线化学成分及质量百分含量如下：C：0.79～0.86%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.60～0.90%，Cr：0.10～0.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明设计思路：
1）酸洗磷化工序
酸洗采用五槽连洗，通过单个酸洗槽时间调整，确保原料夹缝部分酸洗彻底；在酸洗后磷化前，增加表调工艺，进一步改善磷化效果；调整磷化工艺孔子参数，磷化液按每5勾检测一次，磷化补液时间调整至17～18秒；便于形成致密、均匀的磷化模。酸洗磷化期间，所用冲洗水等用水采用城市供水，不再采用酸洗后废水处理循环水，从源头控制氯离子浓度≤1000mg/L，采用技术性措施延缓成品锈蚀。酸洗后磷化盘条表面呈现出均匀的黑色，表面光滑细腻，抽查磷化膜厚度，平均膜重6.5～8.5g/m2，属较好水平。
2）拉丝工序
SWRH82B高碳钢盘条拉拔，各道次压缩率应按照≤23%的原则，控制前几道次钢丝表面具有完整的磷化膜，润滑条件良好，因此制定前3～4道次压缩率较大；随着拉拔不断进行，硬化率不断提高，变形速率和变形抗力不断加大，因此制定后道次压缩率依次减少；拉拔过程中，中间道次线直径偏差为：±0.07mm，成品道次直径偏差为：-0.01mm～+0.02mm，收窄尺寸控制精度，进一步提升成品控制精度。随着钢丝拉拔时温度升高，时效机理被加快。在温度较低时，位错运动的障碍只有境界和渗碳体片；温度升高时铁素体中的间隙原子变得活跃起来，造成运动位错锚固，其结果是钢丝塑性降低，强度升高，扭转性能下降，为此中间卷筒积线高度≥320mm，成品卷筒积线高度≥130mm，卷筒及模具冷却水开度为100%，有效传导走钢丝的热量，最大限度地冷却钢丝。
3）捻股工序
稳定化处理机理研究表明：稳定化处理使轴向拉伸残余应力降低，微观结构中形成柯氏气团，内部大部分位错被钉扎，可动位错数量减少，而且张应力还促使在高温状态下渗碳体的分解,使位错钉扎更有利，因而提高钢材的强度和抗松弛性能；工艺设计包括加热温度和张力两个关键参数。温度过高会造成位错密度减少，松弛性能变差，甚至不如未经过稳定化处理的钢绞线；温度过低则位错的移动、重新组合、原子的跃迁程度减少，松弛性能提高不多，根据积累的生产数据，回火温度控制在365～380℃；出线温度50～70℃，控制过低，不利于钢绞线内部蒸汽的充分释放，钢绞线表面容易锈蚀；温度过高，影响松弛性能和伸直性。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明通过合理的成分设计、工艺设计，实现了具高强度、高平直度、良好抗疲劳性能、低松弛率的1860Mpa级钢绞线的生产。2、本发明填补了GB/T5224—2014《预应力混凝土用钢绞线》中1×7-φ12.4mm-1860MPa的空白，在国标1860MPa强度级别中，没有φ12.4mm规格的钢绞线。
3、填补了俄标GOST13840—68中1×7-φ12.4mm-1860MPa的空白，俄标中只有1×7-φ12.4mm-1770MPa的钢绞线，没有1860MPa强度级别。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例为规格Φ12.35mm的1860Mpa级钢绞线，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；具体工艺步骤如下：
1）酸洗磷化工序：包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；
酸洗工艺采用常温五槽连洗，酸洗槽的盐酸浓度分别控制在5%、12%、15%、18%、21%，单个酸洗槽时间为360秒；表调工艺，草酸溶液质量分数为0.2%，浸泡时间为30秒；磷化工艺为总酸80点，游离酸10点，酸比8，时间调整至300秒，酸洗温度控制在80℃，平均磷化膜重6.5g/m2；
酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
2）拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条进行拉拔，拉拔道次为9，前8道次钢丝尺寸分别为9.85mm、8.7mm、7.72mm、6.88mm、6.15mm、5.53mm、4.98mm、4.5mm，边丝4.08mm，芯丝4.25mm。
拉拔过程中，中间道次线径偏差为：±0.02mm，成品道次直径偏差为：-0.01mm～+0.01mm。
中间卷筒积线高度320mm，成品卷筒积线高度130mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
3）捻股工序，回火温度控制在365℃；张力为75kN；出线温度50℃；捻股速度为80m/min。
本实施例1860Mpa级钢绞线成品性能检测数据见表2。
实施例2
本实施例为规格Φ12.35mm的1860Mpa级钢绞线，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例预一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；具体工艺步骤如下：
1）酸洗磷化工序：包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；
酸洗工艺采用常温五槽连洗，酸洗槽的盐酸浓度分别控制在8%、13%、16%、19%、22%，单个酸洗槽时间为350秒；表调工艺，草酸溶液质量分数为0.22%，浸泡时间为27秒；磷化工艺为总酸82点，游离酸10点，酸比8.2，时间调整至290秒，酸洗温度控制在81℃，平均磷化膜重6.9g/m2；
酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
2）拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条进行拉拔，拉拔道次为9，前8道次钢丝尺寸分别为9.85mm、8.7mm、7.72mm、6.88mm、6.16mm、5.54mm、4.99mm、4.51mm，边丝4.09mm，芯丝4.25mm。
拉拔过程中，中间道次线径偏差为：±0.03mm，成品道次直径偏差为：0mm～+0.02mm。
中间卷筒积线高度325mm，成品卷筒积线高度140mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
3）捻股工序，回火温度控制在370℃；张力为77kN；出线温度53℃；捻股速度为82m/min。
本实施例1860Mpa级钢绞线成品性能检测数据见表2。
实施例3
本实施例为规格Φ12.35mm的1860Mpa级钢绞线，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例预一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；具体工艺步骤如下：
1）酸洗磷化工序：包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；
酸洗工艺采用常温五槽连洗，酸洗槽的盐酸浓度分别控制在9%、14%、17%、20%、22%，单个酸洗槽时间为340秒；表调工艺，草酸溶液质量分数为0.24%，浸泡时间为26秒；磷化工艺为总酸86点，游离酸11点，酸比7.8，时间调整至280秒，酸洗温度控制在82℃，平均磷化膜重7.32g/m2；
酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
2）拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条进行拉拔，拉拔道次为9，前8道次钢丝尺寸分别为9.87mm、8.71mm、7.72mm、6.88mm、6.16mm、5.53mm、4.98mm、4.51mm，边丝4.095mm，芯丝4.25mm。
拉拔过程中，中间道次线径偏差为：±0.04mm，成品道次直径偏差为：-0.01mm～0mm。
中间卷筒积线高度327mm，成品卷筒积线高度145mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
3）捻股工序，回火温度控制在375℃；张力为80kN；出线温度55℃；捻股速度为84m/min。
本实施例1860Mpa级钢绞线成品性能检测数据见表2。
实施例4
本实施例为规格Φ12.4mm的1860Mpa级钢绞线，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例预一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；具体工艺步骤如下：
1）酸洗磷化工序：包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；
酸洗工艺采用常温五槽连洗，酸洗槽的盐酸浓度分别控制在10%、14%、17%、20%、23%，单个酸洗槽时间为340秒；表调工艺，草酸溶液质量分数为0.26%，浸泡时间为24秒；磷化工艺为总酸90点，游离酸11.5点，酸比7.82，时间调整至270秒，酸洗温度控制在83℃，平均磷化膜重7.68g/m2；
酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
2）拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条进行拉拔，拉拔道次为9，前8道次钢丝尺寸分别为9.86mm、8.71mm、7.73mm、6.89mm、6.16mm、5.54mm、4.99mm、4.51mm，边丝4.1mm，芯丝4.255mm。
拉拔过程中，中间道次线径偏差为：-0.07mm～0mm，成品道次直径偏差为：-0.01mm～+0.02mm。
中间卷筒积线高度322mm，成品卷筒积线高度143mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
3）捻股工序，回火温度控制在375℃；张力为82kN；出线温度60℃；捻股速度为86m/min。
本实施例1860Mpa级钢绞线成品性能检测数据见表2。
实施例5
本实施例为规格Φ12.4mm的1860Mpa级钢绞线，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例预一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；具体工艺步骤如下：
1）酸洗磷化工序：包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；
酸洗工艺采用常温五槽连洗，酸洗槽的盐酸浓度分别控制在11%、14%、17%、20%、23%，单个酸洗槽时间为340秒；表调工艺，草酸溶液质量分数为0.28%，浸泡时间为22秒；磷化工艺为总酸95点，游离酸12.5点，酸比7.6，时间调整至260秒，酸洗温度控制在85℃，平均磷化膜重8.02g/m2；
酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
2）拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条进行拉拔，拉拔道次为9，前8道次钢丝尺寸分别为9.86mm、8.71mm、7.73mm、6.89mm、6.16mm、5.54mm、4.99mm、4.51mm，边丝4.1mm，芯丝4.26mm。
拉拔过程中，中间道次线径偏差为：0mm～+0.07mm，成品道次直径偏差为：0mm～+0.01mm。
中间卷筒积线高度330mm，成品卷筒积线高度150mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
3）捻股工序，回火温度控制在375℃；张力为84kN；出线温度65℃；捻股速度为88m/min。
本实施例1860Mpa级钢绞线成品性能检测数据见表2。
实施例6
本实施例为规格Φ12.4mm的1860Mpa级钢绞线，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例预一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；具体工艺步骤如下：
1）酸洗磷化工序：包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；
酸洗工艺采用常温五槽连洗，酸洗槽的盐酸浓度分别控制在12%、15%、18%、21%、25%，单个酸洗槽时间为330秒；表调工艺，草酸溶液质量分数为0.3%，浸泡时间为20秒；磷化工艺为总酸100点，游离酸13点，酸比7.7，时间调整至250秒，酸洗温度控制在86℃，平均磷化膜重8.5g/m2；
酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
2）拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条进行拉拔，拉拔道次为9，前8道次钢丝尺寸分别为9.86mm、8.71mm、7.73mm、6.89mm、6.16mm、5.54mm、4.99mm、4.51mm，边丝4.11mm，芯丝4.26mm。
拉拔过程中，中间道次线径偏差为：-0.03mm～+0.04mm，成品道次直径偏差为：0mm～+0.02mm。
中间卷筒积线高度330mm，成品卷筒积线高度150mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
3）捻股工序，回火温度控制在380℃；张力为85kN；出线温度70℃；捻股速度为90m/min。
本实施例1860Mpa级钢绞线成品性能检测数据见表2。
表1 实施例1～6钢绞线成品化学成分及质量百分含量（%）
表1中余量为Fe和不可避免的杂质
表2 实施例1～6钢绞线成品性能检测结果
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述生产方法包括酸洗磷化、拉丝、捻股工序；
所述酸洗磷化工序包括酸洗、表调、磷化，盘条经过酸洗磷化工序后，得到了磷化膜涂层；所述酸洗工艺采用质量分数为5～25%的盐酸五槽连洗，单个酸洗槽酸洗时间为330～360秒；所述表调工艺，草酸溶液质量分数为0.2～0.3%，浸泡时间为20～30秒；所述磷化工艺为总酸80～100点，游离酸10～13点，酸比6～10，时间调整至250～300秒，磷化温度为80～86℃，平均磷化膜重6.5～8.5g/m2；
所述拉丝工序，将获得磷化膜涂层的盘条再进行拉拔，拉拔各道次压缩率≤23%，前3～4道次压缩率19～22%，之后道次压缩率依次减少至14～18%，边丝4.08～4.11mm，芯丝4.25～4.26mm；
所述捻股工序，回火温度控制在365～380℃；张力为75～85kN；出线温度50～70℃。
2.根据权利要求1所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述酸洗磷化工序，全部冲洗用水的氯离子浓度≤1000mg/L，PH值≥7.5。
3.根据权利要求1所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述酸洗磷化工序中的酸洗工艺，酸洗温度常温，酸洗槽的盐酸质量分数分别控制在5～12%、12～15%、15～18%、18～21%、21～25%，所述盐酸为工业合成盐酸，单个酸洗池的Fe2+含量均≤300g/L。
4.根据权利要求1所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述拉丝工序，拉拔过程中，中间道次线径偏差为：±0.07mm，成品道次直径偏差为：-0.01mm～+0.02mm。
5.根据权利要求1所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述拉丝工序，为此中间卷筒积线高度≥320mm，成品卷筒积线高度≥130mm，卷筒及模具冷却水开度为100%。
6.根据权利要求1所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述捻股工序，捻股速度为80～90m/min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所
述钢绞线直径范围
12.35mm～12.40mm。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述钢绞线抗拉强度1900～1940MPa，屈服强度1700～1785MPa，破断力170～180kN，伸长率5～6.5%，非比率延伸力160～166kN，应力松弛率0.5～1.0%。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种1860Mpa级钢绞线的生产方法，其特征在于：所述钢绞线化学成分及质量百分含量如下：C：0.79～0.86%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.60～0.90%，Cr：0.10～0.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
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