一種製造φ5.0mm1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法
2023-05-29 03:48:41 2
專利名稱：一種製造φ5.0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法
技術領域：
本發明涉及特種鋼絲製造技術領域，特別是一種可直接用於超大跨徑懸索橋主纜 的Φ5.0πιπι 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的製造方法。
背景技術：
隨著橋梁建設技術的飛速發展，橋梁建築設計跨徑在不斷地增大，特別是懸索橋 的跨徑已從開始時的幾百米發展到現在的近二千米，用作懸索橋的主要承載構件「主纜」也 相應地經歷了從最初的使用鐵鏈進展到了採用高強度鍍鋅鋼絲，且鍍鋅鋼絲的強度也經歷 了從最初的不足IOOOMPa提高到了目前的1770MPa的歷程。隨著懸索橋跨徑的增大，對用 作主纜的鍍鋅鋼絲的強度也相應提出了更高要求，以便控制橋梁主纜的自重和超大型橋梁 的建設成本。懸索橋主纜所用的鍍鋅鋼絲是一個「綜合性能要求較高的產品」。目前我國在跨 徑低於2000米的懸索橋建設中已開始採用Φ 7. Omm 1770MPa高強度低鬆弛鍍鋅鋼絲，但這 種規格的鍍鋅鋼絲如果要用於2000米以上跨徑的懸索橋上時勢必會面臨因負荷的增加而 要求進一步提高鋼絲強度、增加鋼絲用量和提高提高工程造價的現實問題。目前，國際上已 開始使用Φ 5. Omm系列、強度級別為1770MPa的鍍鋅鋼絲，在法國NF A35-035標準資料中 還出現了 Φ 5. Omm系列、1860MPa的鍍鋅鋼絲，但這種Φ 5. Omm系列、1860MPa的鍍鋅鋼絲至 今未見相應產品面市和應用於橋梁實踐中的相關報導。此外，在法國NF A35-035標準中， 對Φ 5. Omm系列、1860MPa鍍鋅鋼絲的韌性指標「扭轉」的技術要求沒有加以明確，這在一 定程度上降低了這種鍍鋅鋼絲的技術指標和生產工藝的複雜度。然而，在實踐中發現，鍍鋅 鋼絲的韌性指標「扭轉」是一項不可忽視的技術指標，我國在「橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲」GB/ T17101-2008技術標準中對5. Omm系列的鍍鋅鋼絲除增加了 1860MPa強度級別產品外，還對 韌性指標「扭轉」提出了不小於8次的要求。然而，正是由於「扭轉」不小於8次的韌性指 標要求，給5. Omm系列1860MPa強度級別鍍鋅鋼絲的製造工藝帶來了難度。在鍍鋅鋼絲的生產過程中，拉絲是一道對鋼絲盤條進行逐道減徑的基礎工序，它 不僅是產品生產全過程中的主要工序，而且也是決定產品性能的關鍵工藝。在此工序中， 首先要根據最終產品所需的強度及韌性要求提出對原料規格及力學性能要求，確定總壓縮 率，其次是對各道次部分壓縮率進行合理分配，再根據設備狀況確定合適的拉絲速度。對於 5. Omm系列1860MPa強度級別的鍍鋅鋼絲，由於產品強度要求較高，且還有「扭轉」不小於 8次的韌性要求，再加上生產過程中會發生強度及韌性損失的因素，導致對原材料要求比較 苛刻，生產工藝也相對比較複雜。目前在生產Φ7. Omm 1770MPa高強度低鬆弛鍍鋅鋼絲的 方法中所使用的以含碳量較高的「高碳鋼」為原材料，採用極限為80%的總壓縮率和「兩 頭低中間高」的各道次部分壓縮率分配方法的拉絲工藝，由於中間高的部分壓縮率容易使 金屬內部已變形的「片狀滲碳體」組織出現破碎，致使材料韌性遭受破壞，從而導致引發產 品強度及韌性損失的不良後果而不適宜用於製造兼具有超高強度和特殊韌性要求的5. Omm 系列1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲。
發明內容
本發明的目的是要解決現有的傳統工藝不適宜用於製造符合國標要求的5. 0mm 系列1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的不足之處，提供一種既能滿足產品強度要求，又能滿 足產品韌性要求和部分壓縮率分配科學合理的製造6 5.0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼 絲的方法。本發明的製造 5. 0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法的工藝流程如下盤 條復驗一表面準備一拉絲一熱鍍鋅一穩定化處理一檢驗。首先選用熔煉成分和力學性能符合預定要求、由上海寶鋼研製的 13. 5mm、強度 範圍為1210士50MPa的B82MnQL橋梁纜索專用盤條，並通過酸洗方式清除盤條表面的氧化 鐵皮；然後對洗清後的盤條表面進行磷化和硼化處理及烘乾，使盤條表面具有良好潤滑條 件和能產生良好的潤滑載體作用；按大於85%的超高總壓縮率和採用「前高后低」分配部 分壓縮率的方法對專用盤條實施減徑拉絲至成品直徑規格；對鋼絲表面作熱鍍鋅處理，使 之具有良好的表面質量；在「雙張緊」工藝設備的生產線上增加設置一個僅對鋼絲表面起擦 拭和光滑作用及限制鋼絲直徑的作用、對鋼絲的整體不產生變形作用的「限徑模」對鋼絲作 穩定化處理，在對鋼絲施加張力的同時對鋼絲進行低溫回火及表面光滑化處理，使鋼絲在 獲取低鬆弛的同時還擁有一個光滑的表面，同時也不影響產品最終的韌性和塑性。其中所述的穩定化處理的張力為25% -45%公稱破斷力。穩定化處理的溫度為 350-400 °C。基於上述構思的本發明製造小5. 0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法，由於 選用了熔煉成分和力學性能符合預定要求、由上海寶山鋼鐵總廠研製的613. 5mm、B82MnQL 橋梁纜索專用盤條，在拉絲總壓縮率大於85%、部分壓縮率採用「前高后低」分配方法的工 藝條件下進行拉絲，充分利用了金屬材料變形初期塑性好，變形能力較大的特點，在變形開 始就給予較大的部分壓縮率，以後隨著金屬材料變形及硬化程度的增加，部分壓縮率逐道 減小，從而確保了超大壓縮率情況下材料的綜合性能，並在對盤條逐道減徑拉絲及硬化處 理的基礎上，經「雙張緊」和「限徑模」的穩定化工藝處理後，生產出同時具有超高強度、低 鬆弛和較高韌性和塑性的6 5.0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲，能有效克服現有技術中 所存在的不能生產同時兼顧超高強度和高扭轉性能鍍鋅鋼絲的弊端，只要選擇熔煉成分和 力學性能符合預定要求的原材料，在拉絲工藝中採用在超大總壓縮率下的前高后低分配方 法，便可使生產出全面符合超強度、高扭轉韌性技術指標要求的65.0mm 1860MPa超高強 度熱鍍鋅鋼絲成為現實，滿足現代跨徑日趨增大的橋梁建設需求，因而本發明製造65. 0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法具有顯著的技術先進性，很強的實用性和可貴經濟性。
具體實施例方式下面結合典型實施例對本發明作進一步說明。本發明的製造65. 0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲產品的工藝流程如下盤條 復驗一表面準備一拉絲一熱鍍鋅一穩定化處理一檢驗。1.盤條復驗選用上海寶鋼研製的 13. 5mm、B82MnQL橋梁纜索專用盤條，主要技術條件如下
⑴熔煉成分 (2)力學性能抗拉強度1210士50MPa、斷面收縮彡30% (盤條經過14天時效後， 彡 35% )。(3)工藝性能盤條可拉拔總壓縮率不小於85%。(4)表面質量盤條應將頭尾有害缺陷切除，表面應光滑，不應有摺疊、耳子、結疤、分層及肉眼可 見的裂紋。允許有局部的壓痕、凸塊、劃痕及麻面、其深度或高度應不大於0. 10mm。(5)顯微組織盤條應進行索氏體含量檢驗，索氏體含量應大於90 %。盤條不得有淬火組織、網狀 滲碳體及對性能有害的組織。(6)脫碳層深度按GB/T224-1987要求進行，總脫碳層(全脫碳+過渡層)應不大於0. 07mm。(7)非金屬夾雜物盤條非金屬夾雜物含量按JISG0555-1998標準要求進行檢驗，盤條取樣分析非金 屬夾雜物含量應不大於0.10%。(8)晶粒度盤條應按YB/T5148標準進行晶粒度的檢測，晶粒度檢測的合格範圍為7-9級。2.表面準備表面準備通過酸洗方式清除盤條表面的氧化鐵皮；然後對洗清後的盤條表面進行磷化和硼 化處理及烘乾。表面準備工序工藝流程盤條一酸洗一清洗(漂洗、衝洗)一磷化一熱水清洗一塗 硼一烘乾一卸料3.拉絲根據產品強度要求，本發明初選原料規格為13. 5mm、強度範圍1210士50MPa，拉絲 成品規格為5. 0mm系列。採用拉絲總壓縮率為86. 12%，各道次部分壓縮率的分配採用「前 高后低」方法。本發明對拉絲工序的基本要求(1)供拉絲用的原料，應具有良好的表面磷化質量。(2)拉絲過程中的潤滑條件應保持良好。(3)拉拔速度應適中。4.熱鍍鋅
鍍鋅工序是產品生產全過程中的關鍵工序，這一工序的質量控制一方面關係到產 品的耐腐蝕性能的好壞。另一方面還應將熱鍍鋅，對產品強度及韌性影響控制在一定的範 圍內。本發明對鍍鋅工序的基本要求(1)具有良好的表面質量。(2)鍍鋅半成品的橢圓度必須控制在一個合適的範圍內。5.穩定化處理穩定化處理的基本原理是「在對鋼絲施加張力的同時對鋼絲進行低溫回火處理」。 在現行穩定化處理中張力的獲取方式有兩種一種是靠「模拔」的方式獲取(模拔需要鋼絲 有10%以上的變形量才能獲取足夠的張力)，另一種是以「雙張緊」的方式獲取。「模拔」方 式設備簡單，但對產品的韌、塑性有影響；「雙張緊」方式設備相對複雜，但對產品韌、塑性沒 有影響。本發明穩定化處理採用的雙張緊方式生產，其主要工藝參數穩定化處理張力25% -45%公稱破斷力。穩定化處理溫度350-400°C。本發明主要技術指標和國標GB/T17101-2008及國際先進的法國NFA35-035標準
比較見下表。
權利要求
一種製造φ5.0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法，工藝流程為盤條復驗→表面準備→拉絲→熱鍍鋅→穩定化處理→檢驗；選用熔煉成分和力學性能符合預定要求、由上海寶山鋼鐵總廠研製的φ13.5mm、強度範圍為1210±50MPa的B82MnQL橋梁纜索專用盤條，並通過酸洗方式清除盤條表面的氧化鐵皮；然後對洗清後的盤條表面進行磷化和硼化處理及烘乾，使盤條表面具有良好潤滑條件和能產生良好的潤滑載體作用；按大於85％的超高總壓縮率和採用「前高后低」的部分壓縮率分配方法對專用盤條實施減徑拉絲至成品直徑規格；對鋼絲表面作熱鍍鋅處理，使之具有良好的表面質量；在「雙張緊」工藝設備的生產線上增加設置一個工作範圍為「0.00-0.10」mm、僅對鋼絲表面起擦拭和光滑作用及限制鋼絲直徑的作用、對鋼絲的整體不產生變形作用的「限徑模」對鋼絲作穩定化處理，在對鋼絲施加張力的同時對鋼絲進行低溫回火及表面光滑化處理，使鋼絲在獲取低鬆弛的同時還擁有一個光滑的表面，同時也不影響產品最終的韌性和塑性；所述的穩定化處理的張力為25％-45％公稱破斷力，穩定化處理的溫度為350-400℃。
全文摘要
本發明涉及一種製造φ5.0mm 1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲的方法，工藝流程為盤條復驗→表面準備→拉絲→熱鍍鋅→穩定化處理→檢驗，選用熔煉成分和力學性能符合預定要求的寶鋼φ13.5mm、B82MnQL橋梁纜索專用盤條，通過酸洗方式清除盤條表面的氧化鐵皮，然後對洗清後的盤條表面進行磷化和硼化處理及烘乾，再按大於85％的超高總壓縮率和採用「前高后低」的部分壓縮率分配方法，對專用盤條實施減徑拉絲至成品直徑規格，再經表面熱鍍鋅處理、鋼絲穩定化處理，確保滿足產品強度要求和韌性要求，有效克服了現有技術工藝的不足之處，使製造符合國標要求的5.0mm系列1860MPa超高強度熱鍍鋅鋼絲成為現實，以滿足現代懸索橋跨徑日趨增大的建設需求。
文檔編號C23C2/06GK101875059SQ20101017997
公開日2010年11月3日 申請日期2010年5月20日 優先權日2010年5月20日
發明者周代義, 張海東, 沈愛國 申請人:寶鋼集團上海二鋼有限公司