橋梁纜索用hdpe熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法
【專利摘要】本發明提供一種橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法，該方法包括步驟：拉絲；熱鍍鋅；捻制、穩定化處理；經該方法生產出的熱鍍鋅預應力鋼絞線的技術指標：拉伸強度≧1860MPa；最大力伸長率≥5.0％；單絲面縮率≥25％；鞍座系統抗彎曲疲勞試驗施加800MPa周期載荷，200萬次不斷裂。本發明的效果是該熱鍍鋅預應力鋼絞線應用在橋梁建設中，可節省鋼材用量15％，縮短建設時間，保證工程質量穩定性。由于其具有較高的耐腐蝕性能和較好的耐疲勞性能，可提高纜索的使用壽命一倍以上，該產品應用在橋梁建設中，將產生顯著的經濟效益和社會效益。
【專利說明】橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法。
【背景技術】
[0002]橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的研制項目是我公司根據市場需求自主研發的新型金屬材料，產品適用于橋梁的索纜、錨固拉力構件、提升及固定用拉力構件和土木工程中其它構件。作為目前橋梁纜索的基本原材料“橋梁纜索用鋼絲及其制品”就要不斷提高耐疲勞性能指標，不斷研究提高壽命的方法，以適應橋梁的發展要求。
[0003]由于纜索內部鋼絲銹蝕問題，既難檢查又難處理，因此用戶對防化學腐蝕問題也非常重視。
[0004]20世紀90年代以來，我國建設了百余座纜索橋梁(如:懸索橋、斜拉橋和拱吊橋)，但是這些橋梁多為雙塔承載或多塔承載，對纜索鋼絲及其制品的承載力、韌性和塑性、抗彎曲耐疲勞性能要求并不高，橋梁設計使用壽命約60-80年。隨著空氣污染的日益加重，橋梁纜索系統的耐久性問題開始顯現，很多纜索橋梁的纜索腐蝕程度和速度大大超出預期，設計30年更換一次的纜索，往往用了 10多年后就因各種腐蝕出現纜索斷裂等嚴重的現象。甚至為了保證橋梁的安全性，提前更換纜索。纜索的更換需要大量的人力物力，造成了巨大的經濟損失，因此對橋梁纜索系統的腐蝕進行研究已經迫在眉睫。國家的產業政策和潛力巨大的市場需求，都呼喚一種高強度高韌性高疲勞性能和高耐腐蝕的新型橋梁纜索用預應力筋的出現。
[0005]中國境內設計了第一座必須滿足鞍座彎曲疲勞試驗相關要求的柱式獨塔空間雙索面混合梁斜拉橋-徐州至明光高速公路安徽段五河淮河特大橋。該橋特點是:柱式獨塔結構，橋梁設計使用年限120年。因此，對纜索鋼絲及其制品的承載力、韌性和塑性、尤其是鞍座系統抗彎曲耐疲勞性能要求很高。
[0006]總之，高速公路橋梁纜索用無粘接高強度低松弛預應力熱鍍鋅鋼絞線生產技術亟待研發。
【發明內容】
[0007]針對現有技術中結構上的不足，本發明的目的是提供一種橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法，以利于達到提高纜索抗腐蝕性能、提高抗彎曲耐疲勞性能和耐腐蝕性能，延長使用壽命的目的。
[0008]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法，
[0009](I)、拉絲工藝采用攪拌潤滑和旋轉冷卻模具組合技術，解決拉絲鋼絲表面質量及提高半成品鋼絲的塑性和扭轉指標，同時采用“小角度+長模芯”拉絲模的拔絲工藝、鈉基G88潤滑劑，嚴格控制拉拔速度，保證鋼絲的各項技術指標在可控范圍內。
[0010](2)、熱鍍鋅工藝在采用多組電解堿洗+電解酸洗+EMW電磁感應抹拭組合技術的同時，采用全新的熱鍍鋅(提高鋅溫并延長浸鋅時間)生產工藝。
[0011](3)、在捻制、穩定化工序，產品的松弛性能與鍍層表面質量互相制約，因此尋找一個合理的回火溫度和張力，取得綜合性能的最優化是該工序的難點，我們經過多次試驗，最終確定了該工序的工藝參數。
[0012](4)、該低松弛預應力產品可達到1860MPa ;最大力伸長率≥5.0% ;單絲面縮率^ 25% ;鞍座彎曲疲勞試驗施加800MPa周期載荷，200萬次不斷裂。
[0013]本發明的效果是:該熱鍍鋅預應力鋼絞線應用在橋梁建設中，可節省大量的建橋材料，縮短建設時間，保證工程質量穩定性，由于其具有較高的耐腐蝕性能(化學腐蝕和應力腐蝕)和較好的耐疲勞性能，可大大提高纜索使用壽命，經濟效益和社會效益顯著。
[0014]該熱鍍鋅預應力鋼絞線由于其特有的防腐性能和較高的耐疲勞性能，預計可提高纜索的使用壽命一倍以上，具有很強的市場競爭力。
[0015]在橋梁建設中鋼索是橋梁的主要承載結構，而橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線是橋梁建設用纜索的主要材料，該產品應用在橋梁建設中，和同等條件的梁橋比較，可節省鋼材用量15%。縮短建設時間，保證工程質量穩定性，由于其具有較高的耐腐蝕性能(化學腐蝕和應力腐蝕)和200萬次鞍座彎曲疲勞不斷裂的疲勞性能，可提高纜索的使用壽命一倍以上，經濟效益和社會效益顯著。又由于其外觀敷有靚麗色彩，用于城市橋梁建設增加美感。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線流程圖。
[0017]圖2是本發明的拉絲模結構示意圖；
[0018]圖3是本發明的壓縮率分布曲線圖。
【具體實施方式】
[0019]結合附圖對本發明的橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法加以說明。
[0020]本發明的橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法:
[0021]⑴拉絲
[0022]采用意大利RI9/1200拔絲設備，拉絲工藝采用主動攪拌潤滑和旋轉冷卻模具組合技術，改善潤滑條件，保證半成品鋼絲的表面質量并提高鋼絲的塑性和扭轉性能，其工業特點為:
[0023]a.采用“小角度+長模芯”拉絲模，拉絲模工作錐角度:8 - 10°，模芯長度:28 —35mm,如圖2所示。
[0024]b.九道次連續拉拔，選用駝峰型壓縮率分布的拔絲工藝路線，壓縮率分布如圖3所示，冷卻方式為罐體水冷加窄縫風冷。
[0025]c.潤滑劑:全部采用軟化點較高，不易結焦的鈉基G88潤滑劑。 [0026]d.合理控制拉拔速度3.5-4.0m/s,保證鋼絲拉拔過程中，線溫小于臨界溫度70-80。。。
[0027](2)熱鍍鋅[0028]鋼絲表面雜質清除不凈，鋅液易生成氧化物而產生鋅層堆積，嚴重的可造成露鐵，采用多組電解堿洗+酸洗組合鍍前處理技術，以保證鍍前鋼絲表面的清潔度，不允許有油污、殘銹和雜質等，獲得連續無漏鍍的鍍鋅層，提高鍍層均勻性。
[0029]采用新西蘭的EMW電磁感應抹拭技術，改善鍍鋅鋼絲表面質量。鋅溫與浸鋅時間是影響鍍鋅質量和鋼基扭轉性能的重要工藝參數，通過長時間大量試驗數據的積累，確定鋅鍋溫度與浸鋅時間的最佳工藝結合點，以此為依據設定合理鍍鋅生產工藝:
[0030]a.鋅溫:460-467°C，浸鋅時間:37s_46s ；
[0031]b.在鋅鍋內部使用雙軸，以延長浸鋅距離，同時調整車速，達到控制浸鋅時間的目的。
[0032]c.EMW電流，在235A-242A之間，根據鋼絲表面的光潔度和實際上鋅量進行電流調
[0033](3)捻制、穩定化處理
[0034]確定合適的穩定化處理溫度和張力是保證鍍鋅鋼絞線抗拉強度、松弛性能、延伸性和伸直性的關鍵，采用在張力下的快速感應加熱完成穩定化處理過程，通過線速度、張力和溫度的調節達到最佳工藝狀態。該環節的難點在于張力和加熱溫度的選擇:張力過小或過大，都會對穩定化處理產生不利的影響；加熱溫度過高，鋼絞線表面的鋅層容易被破壞甚至熔化，加熱溫度過低，鋼絞線的殘余應力無法徹底消除。獲得綜合性能的最優化是該工序的難點。經過多次反復試驗，最終確立了熱鍍鋅預應力鋼絞線的穩定化生產工藝參數:
[0035]a.加熱溫度:390-405 °C
[0036]b.設定張力:99-1 IOkN
[0037]c.搶制速度:40_70m/min
[0038]d.捻距:220-230mm。
[0039]同時，為保證熱鍍鋅預應力鋼絞線有良好的表面質量，對捻制工序中，為保證鋼絲行走過程不發生意外的剮蹭，特別對捻制設備進行了改造，在絞線放線機部位所有通線孔處都加了大直徑的光滑的硬質合金模；將金屬合線模換成硬質塑料合線模以減少對鋼絲的磨損；第二張力輪加裝一組清除鋅屑的抹拭器，以上措施保證了捻制環節中對鋼絞線鍍鋅層的保護。
[0040](4)經上述工藝生產出的熱鍍鋅預應力鋼絞線可以達到以下技術指標:
[0041]
【權利要求】
1.一種橋梁纜索用HDPE熱鍍鋅預應力鋼絞線的生產方法，該方法包括以下步驟: (1)拉絲 采用意大利RI9/1200拔絲設備，通過主動攪拌潤滑和旋轉冷卻模具組合，即: a.采用小角度+長模芯的拉絲模，拉絲模工作錐角度:8-10°，模芯長度:28 —35mm ； b.九道次連續拉拔，冷駝峰型的拔絲工藝路線，冷卻方式為罐體水冷加窄縫風冷； c.潤滑劑:采用軟化點較高、不易結焦的鈉基G88潤滑劑； d.控制拉拔速度3.5-4.0!11/%(3，保證鋼絲拉制過程中，線溫不超過臨界溫度70-801:； (2)熱鍍鋅 清除鋼絲表面雜質，采用多組電解堿洗+酸洗組合進行鍍前處理，不允許有油污潰、殘銹和雜質，以保證鍍前鋼絲表面的清潔，獲得連續均勻的無漏鍍的鍍鋅層； 采用新西蘭的EMW電磁感應抹拭設備，依設備中設定的鋅溫與浸鋅時間的關系模型，設定鍍鋅生產工藝為: a.鋅溫:460-467°C，浸鋅時間:37s_46s； b.在鋅鍋內部使用雙軸，以延長浸鋅距離，同時調整車速，達到控制浸鋅時間的目的； c.EMW 電流，在 235A-242A 之間， (3)搶制、穩定化處理 所述熱鍍鋅預應力鋼絞線的穩定化生產工藝參數: a.加熱溫度:390-405°C b.設定張力:99-1IOkN c.搶制速度:40-70m/min d.捻距:220-230mm； (4)經上述工藝生產出的熱鍍鋅預應力鋼絞線的技術指標:抗拉強度31860MPa ;最大力伸長率> 5.0% ;單絲面縮率> 25% ;鞍座彎曲疲勞試驗中施加800MPa周期載荷，200萬次不斷裂。
【文檔編號】D07B3/00GK103952932SQ201410173048
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】郭鑫, 王雅志, 翟巧玲, 王志永, 蘇子波, 劉毅, 俞振根, 李桂林, 朱樹行, 王國良, 孔慶林 申請人:天津冶金鋼線鋼纜集團有限公司