一笺! ! 星堕! ! 望壁生兰查奎鎏叁堡兰! ! 坚兰2 0 0 0 M P a 级低松弛预应力钢绞线的研制刘立军潘捷( 天津高力预一预应力钢绞线有限公司朱龙天津钢线铜缆集团有限公司提要本文重点介绍了l 7 - - 1 2 7 肌及l 7 - - 1 5 2 4 衄，2 0 0 0 M P a 级低松弛预应力饲绞线的研制工艺技术，指出选择合适的盘条，采用合理的工艺设计，是研制出2 0 0 0 M P a 级低松弛预应力钢绞线符合产品标准要求的关键所在。关键词2 0 0 0 M P a 低橙弛预应力钢绞线研制1 概述低松弛预应力混凝土用钢绞线具有强度高、韧性好、耐疲劳、低松弛等特点，由于它与混凝土有极强的握裹力，因此广泛用于工业厂房、高层建筑、悬挑结构、基础、岩土锚固、铁路、公路桥梁、核电站安全壳、电视塔、水塔、水利水电等工程，用其制造的预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比具有抗裂性能优良，承载力高、弹性恢复能力强、耐 疲劳、自重轻、寿命长等特点。我国预应力混凝土钢材是二十世纪5 0 年代后期开发研制的。低松弛预应力混凝土用钢丝、钢绞线于八十年代开始生产，二十年多来，其生产技术有了很大的发展，产品产量及质量均有了很大的提高，品种、规格越来越多，级别越来越高，八十年代以 5 7 0 M P a 为主，九十年代以1 8 6 0 P a 为主。随着预应力钢绞线在国民经济中的应用领域不断扩大，技术水平的提高、工程难度的增大，研制更高强度、更大规格的钢绞线势在必行。根据市场需求，我们研制开发了2 0 0 0 M P a 低松弛预应力钢绞线。2 0 0 0 M P a 低松弛预应力钢绞线与1 8 6 0 M P a 低松弛预应力钢绞线比较，可节省钢材78 ；另外使用2 0 0 0 M P a 低松弛预应力钢绞线为施工带来方便，比如说，在钢绞线配筋时，使用6 根1 8 6 0 M P a 钢绞线拉力不够，使用7 根1 8 6 0 M P a 钢绞线拉力又富裕，此时用6 根2 0 0 0 M P a 钢绞线就完全解决问题了；这样看来使用2 0 0 0 M P a 低松弛预应力钢绞线在节省钢绞线数量、减少梁的截面积、降低梁的高度、节省工程造价、减轻工程结构的自重的同时，又给旆工带来很大的方便。因此，该产品是一种具有广阔前景的产品，研制该产品来适应市场需求也就显得非常重要了。刘立军，男，1 9 6 5 2 出生，高级工程师1 1 8第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年 2 研制内容2 1 研制产品的技术条件目前，生产预应力钢绞线的企业，大多是根据美国A S T MA4 1 6 9 8 ，口本J I SG 3 5 3 6 ，中国G B T 5 2 2 4 以及英国B S5 8 9 6 标准生产1 8 6 0 I P a 级低松弛钢绞线。2 0 0 0 M P a 级低松弛钢绞线属于超高强钢绞线，由于它与 8 6 0 级钢绞线相比，能降低钢绞线使用数量，进一步降低工程造价，给施工带来方便。因此，我们天津钢线钢缆集团及时修订企业标准O 1 2Y B 3 3 0 一2 0 0 0 ，把1 2 7 0 m m 和1 5 2 4 m m2 0 0 0 M P a 低松弛钢绞线纳入企标，现把该企标中2 0 0 0 P a 低松弛钢绞线的主要技术条件摘录如下：2 0 0 0 M P a 低松弛钢绞线的主要技术条件强度钢绞线直径公称公称破断屈服松弛 伸长率 级别规格偏差面积重量负荷负荷蜜M P al 瑚m m 2g mk Nk N2 0 0 01 2 7 0+ o6 69 8 77 7 51 9 7 41 7 7 7一o 1 53 52 5 2 0 0 01 5 2 4】4 0 01 1 0 22 8 0 02 5 2 022 生产工艺流程 盘条+ 检验表面处理 拉丝打轴半成品检验捻制+ 稳定化处理层缠成品检验卜包装入库23 原料的选用2 3 1 化学成份及显微组织要求根据生产1 8 6 0 M P a 级钢绞线盼成熟实践经验，生产2 0 0 0 M P a 级钢绞线需使用8 2 B 高速无扭控冷轧制盘条，8 2 B 盘条的化学成分见下表：原料化学成分化学成份，w t 钢号 CS iPSC r0 1 2 0 6 0 8 2 B0 8 0 0 8 50 0 2 50 0 2 5 0 3 20 9 0由于索氏体是盘条冷拔生产中是最佳拉拔组织，因此，2 0 0 0 ) d P a 级钢绞线生产原料的显微组织应主要为索氏体组织，且要求其含量在8 0 以上。结合国内外的先进实践经验，为了能获得较高的初始强度，提高钢的淬透性，提高索氏体组织的含量，往往在钢中增加了微量的C r 和V 等合金元素以及它们的组合，这样对提高强度非常有效的。2 3 2 盘条直径及抗拉强度的选择1 1 9第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年 由* 厝式中：o ”盘条初始强度o - ，一钢丝拉拔后强度d o 一盘条直径d 拉拔后钢丝直径k 一加丁硬化系数根据生产经验，在低松弛钢绞线的稳定化处理过程中，钢丝的捻制会造成强度损失，但是张力下回火又会增加强度，因此要求半成品强度达到成品强度要求即可，但是为了确保出厂产品强度，根据生产经验及长期统计数据，每趟钢绞线强度标准偏差在2 0 3 0 M P a ，为消除偏差因素，我们制订内控标准增加3 0 M P a ，因此取ob l 为2 0 0 0 M P a 。加工硬化系数k ，各生产厂家生产实际条件不同，取值亦有差异，但通常在1 0 31 1 5 范围内取值。根据我厂的生产实际，计算出生产1 2 7 0 m m 和1 5 2 4 m m 2 0 0 0 M P a 低松弛预应力钢绞线所用原料的力学性能要求如下原料要求 钢绞线规格 公称直径抗拉强度断面收缩率P , I P a1 2 7 01 1 51 2 0 03 01 5 2 41 3 O1 2 0 03 02 3 表面处理工艺。本工序采用酸洗磷化表面处理方式，表面处理的具体工序为： 盘条酸洗卜水冲洗磷化渺冲洗卜皂化+ 烘干该产品强度高，从原料拉至半成品总压缩率最高达8 7 ，如果酸洗磷化质量不好，拉拔到后面几个道次时，磷化膜会受到严重损坏，钢丝表面白亮，影响钢丝的韧性、塑性以及抗腐蚀性能，所以要求磷化膜既要保证有足够的厚度，又要保证有良好的附着力，基于这两个方面的要求，我们选用了一种_ 中温锌系高碳钢专用磷化剂作为表面处理材料，它能在盘条表面生成一定厚度的均匀致细的附着力强的磷化膜。磷化膜表面细密的微孔可以在拉拔过程中有效地带入润滑剂、降低钢丝与模具之间的摩擦力，延长模具奉命，从而减少换模频数，提高劳动生产率。2 4 拉拔工艺的研究拉拔是产品生产过程中的重要工序之一，拉拔过程既要使铜丝合理的减径，又要保证产品的综合性能的获得。第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年2 4 1 在总压缩率确定后，部分压缩率的选取显得极为重要，根据现代流行的连续高速拉拔中，各道次压缩率的分配原则：第一道不宜过大，第二、三道尽可能选择最大压缩率，后面各道次压缩率依次递减，这样可保证钢丝在拉拔过程中变形均匀，润滑良好，从而获得较好的拉拔效果。各道次压缩率分配见下表：各遭次压缩率分配盘条规钢丝规各道次压缩率分配格m m格m1234567891 1 5 04 2 81 7 3 6 。2 2 6 22 2 4 12 1 5 62 I 1 92 0 ，5 21 9 6 31 9 2 41 7 2 81 3 05 11 9 5 22 2 鹋2 2 5 72 2 0 82 1 6 42 1 3 72 0 9 92 0 6 81 9 7 5拉拔速度的确定十分重要，拉拔速度过快会造成钢丝表面拉拔阻力增加，加大了心部与边部变形程度差，同时钢丝发热量增加，降低钢丝的韧性和塑性。拉拔速度的确定除了考虑总压缩率、盘条内在质量之外，还要考虑表面处理质量、模具质量、润滑状态、环境温度等因素，我们选择5 O 6 5 m s 。2 4 2 半成品钢丝性能统计，见下表半成品钢丝- 性能统计情况I 钢绞线规格。钢丝规格I n t o破断负荷k N反复弯曲次伸长率4 2 82 9 6 3 0 81 2 7 083 04 4 03 0 4 3 1 85 1 04 1 4 4 2 81 5 2 463 O5 3 04 2 6 “ 4 4 22 5 捻制及稳定化处理工艺捻制及稳定化处理是钢绞线生产的主要工序。在此工序中，确定张力和回火温度这两个参数，是能否获得综合力学性能优良的钢绞线的关键。根据钢绞线稳定化处理的机理以及我们生产1 8 6 0 M P a 钢绞线的经验，我们对钢绞线旃加一定的张力( 通常为钢绞线破断负荷的4 0 5 0 ) ，同时在3 5 0 4 0 0 。C 温度下回火，以便消除钢绞线的捻制残余应力和钢丝的拉拔残余应力，增强钢绞线的抗蠕变能力，达到降低钢绞线松弛值，获得具有良好综合力学性能的低松弛钢绞线的目的。钢绞线捻制及稳定化处理工艺参数如下表：钢绞线捻制及稳定化处理工艺参数钢绞线规格捻距线速度张力回火温度| mmm 门n l nt1 2 7 01 8 91 1 07 0 9 03 6 0 4 0 01 5 2 42 2 3i 0 01 0 O 1 2 03 6 0 4 0 0第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年 3 研制结果本次研制的2 0 0 0 M P a 级钢绞线经过力学性能检测，各项力学性能指标均达到了研制产品的技术条件要求，详细试验数据对比见下表：实物质量与标准要求对比表绞线规格横截面积破断负荷屈服负荷伸长率1 0 0 0 h 松 项目k Nk N弛率标准要求1 5 2 41 4 0 02 8 02 5 23 52 5实物质量1 53 6 1 54 61 4 3 62 8 5 2 8 82 船2 6 258 6 510 8标准要求1 2 7 09 871 9 7 41 7 7 73 52 5实物质量1 2 8 6 1 28 81 0 0 82 0 1 2 0 51 8 4 1 8 66 0 6 51 2 34 研制结论通过l 7 x 1 2 7 0 1 5 2 4 m m 2 0 0 0 M P a 级钢绞线的试制，可以得出以下结论：4 1 产品选料合理、工艺选定正确，产品质量稳定可靠。4 2 产品研制结果完全达到了预期目标，其力学性能指标，如破断负荷、屈服负荷、伸长率、松弛性能完全达到了标准要求。4 - 3 产品实物质量达到国际先进水平，可以批量供货。4 4 1 5 2 4 m m2 0 0 0 M P a 级钢绞线于2 0 0 2 年底成功用于天津东南半环的海河大桥等工程。