1.本發明屬于預應力混凝土用鋼絞線工藝領域，涉及風電工程用鋼絞線的生產技術，尤其是大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線及其制造方法。

　　背景技術：

　　2.隨著我國中東南部地區風電的開發，低風速風電機組成為行業新寵。面對相對較差的風能資源條件，應用更高的風電機組塔架，增加輪轂高度，捕獲更優質的風能資源，是提高低風速風電機組發電效益的重要手段之一。

　　3.基于此開發背景，青島中天斯壯科技有限公司聯合同濟大學研發了“預應力構架式風電機組塔架”，為低風速風電場的開發帶來更優的解決方案。

　　[0004]“預應力抗疲勞構架式風電機組鋼管塔架”由四部分組成：獨立基礎、構架式鋼管塔架、過渡段及傳統塔筒，其中構架式塔架的塔柱內布置預應力鋼絞線，預應力鋼絞線從塔柱底部貫穿至頂部，頂端張拉固定于塔柱頂部，底端錨固于基礎固定裝置中。

　　[0005]

　　預應力構架塔的優點是耐疲勞、抗腐蝕能力強，耐久性好，節約鋼材，造價低，穩定性好，現場施工方便。在塔柱內布置預應力鋼絞線，可有效地解決提升塔架高度后給塔架使用壽命帶來的影響。

　　[0006]

　　目前，國內構架式風電機組鋼管塔架的應用尚屬于起步階段，對塔架正在展開樣機試運行和小批量的示范應用，同時，風電行業還將陸續推出140米、160米、180米甚至更高的風電機組塔架，以更優的解決方案為風電行業創造更高的收益。

　　[0007]

　　通過了解，高塔架架設在沿海地區，鋼絞線會暴露在沿海潮濕環境中進行張拉使用，為了防止鋼絞線銹蝕，需要提高鋼絞線的耐腐蝕性能，并且160米的高塔，需要具備抗風性，要提高鋼絞線的承載能力，從而提高風塔的使用壽命。

　　[0008]

　　鍍鋅保護是目前國際公認的有效防腐形式，預應力熱鍍鋅鋼絞線是具有優良防腐性能的結構材料，目前現行國家標準gb/t5224

　　?

　　2014《預應力混凝土用鋼絞線》中，鋼絞線的最大規格為φ21.6mm，但標準中沒有對熱鍍鋅鋼絞線做出規定。國家標準gb/t33363

　　?

　　2016《預應力熱鍍鋅鋼絞線》和國際上預應力鍍鋅鋼絞線的權威標準法國nf a35

　　?

　　035

　　?

　　2001標準中，1

　　×

　　7結構鍍鋅鋼絞線的最大規格分別為17.80和15.70mm，由此可知，現行的國內外標準中，均沒有對1

　　×7?

　　φ21.6mm熱鍍鋅鋼絞線的產品要求作出規定。而市面上也沒有滿足相關性能要求的產品。基于上述技術空白和應用前景，應設計一種1860mpaφ21.6mm大規格高強度預應力熱鍍鋅鋼絞線產品。

　　技術實現要素：

　　[0009]

　　本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線及其制造方法。

　　[0010]

　　本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

　　[0011]

　　大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線，包括一根中心絲和六根邊絲，其特征在于：所述中心

　　絲的公稱直徑范圍為7.45

　　?

　　7.55mm，邊絲的公稱直徑范圍為7.25

　　?

　　7.35mm，捻制后公稱直徑為21.6mm，允許偏差范圍在21.45～22.20mm之間。

　　[0012]

　　而且，所述鍍鋅鋼絞線的工藝參數中抗拉強度≥1860mpa。

　　[0013]

　　大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，包括步驟如下，盤條選取

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　酸洗、磷化

　　→

　　拉拔

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　熱鍍鋅

　　→

　　鍍后拉拔

　　→

　　捻制

　　→

　　穩定化處理

　　→

　　層繞

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　包裝

　　→

　　入庫，其特征在于：采用φ14.0mm盤條作為中心絲和外層絲的原料，其初始強度不小于1400mpa、斷面收縮率不小于28％。

　　[0014]

　　進一步的，所述盤條選取工序中，φ14.0mm盤條為專門研制，其質量組分為c％：0.90～0.98；si％：0.30～0.50；mn％：0.60～0.90；p％：≤0.025；s％：≤0.025；cr％：≤0.35；n i％：≤0.20；cu％：≤0.20；v％≤0.10；al％：≤0.035；ti％：≤0.025；w％：≤0.025。

　　[0015]

　　進一步的，所述酸洗、磷化工序中，將磷化工藝的時間調整為：1.5～2min，此時獲得的磷化膜的質量為：3～7g/m2。

　　[0016]

　　進一步的，所述熱鍍鋅和拉拔工序中，首先需對鍍鋅前、鍍鋅后、鍍鋅后拉拔的鋼絲直徑進行設計和配絲，其中所述中心絲鍍鋅前鋼絲直徑為7.58mm，允許偏差范圍在7.58

　　?

　　7.60mm之間，鍍鋅后中心絲鋼絲直徑≥7.65mm，中心絲鍍鋅拉拔后直徑為7.50mm，允許偏差范圍在7.48

　　?

　　7.55mm之間；所述邊絲鍍鋅前鋼絲直徑為7.38mm，允許偏差范圍在7.38

　　?

　　7.40mm之間，鍍鋅后邊絲鋼絲直徑≥7.45mm，邊絲鍍鋅拉拔后直徑為7.30mm，允許偏差范圍在7.28

　　?

　　7.35mm之間。

　　[0017]

　　進一步的，所述熱鍍鋅工序中，對于鍍鋅后的鋼絲需進行檢驗，其要求如下，鍍鋅鋼絲在4倍直徑的芯軸上緊密纏繞6圈，鍍鋅層應牢固地附著在鋼絲上不開裂，或用手指摩擦鋅層不會產生脫落起皮；半成品鋼絲的上鋅量≥270g/m2；鍍鋅鋼絲表面應光滑，無鋅疙瘩，鋅層均勻，不允許有局部脫鋅、露鐵的情況。

　　[0018]

　　進一步的，對鍍鋅后鋼絲采用單道次拉拔成型工藝，該單道次拉拔成型壓縮率為2％～4％范圍，拉絲模具定徑帶的尺寸小于光圓鋼絲，工作錐角度大于光圓鋼絲。

　　[0019]

　　進一步的，所述捻制工序中將鋼絞線的捻距設定為300mm，約為公稱直徑的14倍，允許范圍為：290～345mm。

　　[0020]

　　進一步的，所述穩定化處理工序中，鋼絞線的回火溫度范圍為：380

　　±

　　10℃，張力設定為235kn，車速設定為25m/min，回火延伸率為1.0～1.5％。

　　[0021]

　　本發明的優點和積極效果是：

　　[0022]

　　本發明中的風電工程用鋼絞線采用1

　　×

　　7結構，規格為21.60mm，抗拉強度1860mpa的熱鍍鋅鋼絞線。

　　[0023]

　　本發明的鋼絞線的制造工藝中，對于配絲設計，盤條選取，熱鍍鋅工序，拉拔工序，捻制工序和穩定化處理工序都進行了重新設計。其中，為了實現1860mpa高強度級別，在制定研制目標時應考慮適當加大鋼絞線的直徑，對于邊絲，中心絲和鋼絞線的規格均進行了設計。

　　[0024]

　　本發明中的鋼絞線要求大規格高強度，目前市面可采購到的φ13mm以上的大規格原料盤條，技術不夠成熟，性能波動性大。而且，本產品采用熱鍍鋅工藝，熱鍍鋅過程對鋼絲的力學性能影響很大，熱鍍鋅后鋼絲的抗拉強度會損失，因此φ21.6mm熱鍍鋅鋼絞線要實

　　現1860mpa級別變得更加困難，綜上述原因需對原料盤條進行重新研發。本發明所用的盤條中，利用微合金化的手段，尋求大規格高強度原料盤條的突破，通過合作，共同開發了“大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線專用微合金化鋼盤條”。在盤條的化學成分中，提高了c、si元素的含量，同時提出適量增加cr、ni、v微量元素的含量，增加了al、ti、w等微量元素，提高強度的同時起到細化晶粒的作用，并且提高原料的穩定性，避免鋼絞線在鍍鋅后抗拉強度和韌性出現過多的損失。又考慮了大規格原料盤條在拉拔過程中，總壓縮率大、強度高、變形強化劇烈而出現的斷裂等現象，因此對鋼中s、p、cu等有害元素的含量提出了嚴格的要求。

　　[0025]

　　在其原料組分進行控制的基礎上，設計原料規格為φ14.0mm，并按照經驗公式r

　　n

　　＝kr0(d0/d

　　n

　　)1/2進行計算，結合我公司拉絲設備強化系數k的具體情況，確定了盤條的初始強度不小于1400mpa、斷面收縮率不小于28％的參數要求。

　　[0026]

　　本發明中，在熱鍍鋅工序中，為保證鍍鋅層的牢固性和均勻性，盤條的表面酸洗磷化工藝極其重要。一方面要確定酸洗濃度、酸洗時間等工藝參數，用以確保大規格盤條的氧化鐵皮清洗干凈。另一方面在磷化處理工藝時，需重點考慮磷化膜的厚度。磷化膜的厚度既要保證拉拔工序的順暢，又要有利于鍍鋅前的清洗。基于上述原因，經過多次實驗反復論證最終確定了磷化工藝的時間，使獲得的磷化膜質量略低于生產普通鋼絞線磷化膜的質量。

　　[0027]

　　本發明中，在拉拔工序中，需根據鍍鋅層厚度設計相應的鍍鋅前、鍍鋅后、鍍鋅后拉拔的鋼絲直徑。并在鍍鋅工藝后設置相應的指標以驗證鍍鋅后的鋼絲符合相應的生產要求。

　　[0028]

　　本發明中，在熱鍍鋅處理后，鋼絲會產生一定的鋅層堆積。在鋼絞線捻制過程中，會影響合股成型的尺寸和鋼絲表面鍍鋅層的磨損脫落。為確保捻制過程的順利完成，設計了單道次的鍍鋅鋼絲拉拔成型工藝，通過對鍍后鋼絲的一道次拉拔，使鋅層質量更加均勻密實，也能確保鋼絞線的外形尺寸均勻一致，即對熱鍍鋅后的鋼絲進行表面精整的處理。由于鍍后拉拔為雙金屬的拉拔，鍍鋅層與鋼基的延展性不同步。因此，對于模具工裝進行尺寸和角度的設計用以為實現雙金屬的同步拉拔。依據本發明的模具的尺寸和角度設計，在實際生產中沒有出現刮鋅和鋅層不均勻變形等表面缺陷，獲得的鍍鋅層均勻、密實。

　　[0029]

　　本發明中，在捻制工序中，依據國標規定1

　　×

　　7結構預應力鋼絞線的捻距應為鋼絞線公稱直徑的12～16倍，綜合設計要求和性能參數進行考慮，設定捻距為300mm(公稱直徑的14倍)，將捻距參數的范圍確定為290～345mm。

　　[0030]

　　本發明中，在穩定化處理工序中，適當提高了穩定化處理的溫度，降低車速，最終確定的鋼絞線的回火溫度范圍為：380

　　±

　　10℃，張力設定為235kn，車速設定為25m/min，回火延伸率為1.0～1.5％。優化的最佳穩定化處理工藝，確保了熱鍍鋅鋼絞線的抗拉強度、屈服強度和延伸率等性能指標達到了研制目標的要求。

　　[0031]

　　本發明中，基于上述設計和各工序配合實現了工藝優化，其試制的鋼絞線的抗拉強度可達到2000mpa以上。實現了相應的設計要求，采用本發明所述的鋼絞線應用在“預應力抗疲勞構架式風塔”，能夠滿足風機安裝高度提升至160米時對鋼絞線使用性能的要求，從而提高了捕捉風資源的能力，獲得了更多的電能。該風塔比同高度其他塔架的綜合成本直接降低10

　　?

　　20％，但發電量反而增加了3

　　?

　　8％。

　　附圖說明：

　　[0032]

　　圖1為本發明中鋼絞線的截面示意圖。

　　具體實施方式

　　[0033]

　　下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

　　[0034]

　　大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線，包括一根中心絲和六根邊絲，本發明的創新在于，所述中心絲的公稱直徑范圍為7.45

　　?

　　7.55mm，邊絲的公稱直徑范圍為7.25

　　?

　　7.35mm，捻制后公稱直徑為21.60mm，允許偏差范圍在21.45～22.0mm之間。

　　[0035]

　　本實施例中，所述鍍鋅鋼絞線的工藝參數中抗拉強度≥1860mpa。

　　[0036]

　　大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，包括步驟如下，盤條選取

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　酸洗、磷化

　　→

　　拉拔

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　熱鍍鋅

　　→

　　鍍后拉拔

　　→

　　捻制

　　→

　　穩定化處理

　　→

　　層繞

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　包裝

　　→

　　入庫，其特征在于：采用φ14.0mm盤條作為中心絲和外層絲的原料，其初始強度不小于1400mpa、斷面收縮率不小于28％。

　　[0037]

　　在其原料組分進行控制的基礎上，設計原料規格為φ14.0mm，并按照經驗公式r

　　n

　　＝kr0(d0/d

　　n

　　)1/2進行計算，結合我公司拉絲設備強化系數k的具體情況，確定了盤條的初始強度不小于1400mpa、斷面收縮率不小于28％的參數要求。

　　[0038]

　　本實施例中，所述盤條選取工序中，φ14.0mm盤條為專門研制，其質量組分為c％：0.90～0.98；si％：0.30～0.50；mn％：0.60～0.90；p％：≤0.025；s％：≤0.025；cr％：≤0.35；ni％：≤0.20；cu％：≤0.20；v％≤0.10；al％：≤0.035；ti％：≤0.025；w％：≤0.025。其質量組分中提高了c、si元素的含量，適量增加cr、ni、v微量元素的含量，增加了al、ti、w等微量元素，對于s、p、cu和其他有害元素進行嚴格限制。

　　[0039]

　　由于采用了大規格高強度原料盤條，在加工過程中，現有拉絲機的功率和受拉拔道次的限制，會造成拉拔力不足、鋼絲的塑韌性指標差、拉拔出現斷裂等多種后續拉拔不利的因素影響。為此，需對高強度微合金化盤條的控冷進行特殊要求。高速線材控軋控冷工藝流程如下：

　　[0040]

　　鋼坯加熱——粗軋——中軋——精軋——吐絲——控制冷卻——收線——包裝

　　[0041]

　　對鋼坯加熱，出鋼溫度在980～1060℃，經過粗軋、中軋、精軋，最后吐絲溫度在860～880℃左右，之后在斯太爾摩(stelmor)輥道上控制冷卻，盤條成卷散布在輥道上，盤卷在運輸過程中由布置在輥道下的風機吹風進行冷卻，輥道的速度和風機的風冷量是可調的，根據不同的產品鋼號和規格進行調整，用輥道速度和風冷量來控制冷卻速度。

　　[0042]

　　另外，提出經過斯太爾摩(stelmor)輥道上控制冷卻后，增加盤條離線鹽浴索氏體化等溫處理，以等溫鹽浴為淬火介質進行索氏體化處理，可以實現盤條近似等溫相變。斯太爾摩線風冷盤條經離線鹽浴索氏體化處理后,索氏體化率由89％提高至95％，消除了網狀碳化物等不良組織，且顯微組織更加均勻；在獲得盤條高強度的同時，獲得了高索氏體化率盤條，為公司后續拉拔工藝的順利進行創造了條件。

　　[0043]

　　本實施例中，所述酸洗、磷化工序中，將磷化工藝的時間調整為：1.5～2min，此時獲得的磷化膜的質量為：3～7g/m2。

　　[0044]

　　本實施例中，鍍前拉拔，采取了降低拉拔速度、多道次拉拔工藝，盡量減少拉拔應

　　力，確保拉拔工藝的強化系數k值在1.0以下，通常拉拔工藝的強化系數k值為1.02～1.03。按照經驗公式計算，k值低于1.0，會稍稍降低拉拔后半成品鋼絲的抗拉強度，但在原料初始強度滿足的條件下，獲得半成品鋼絲的形變小，抗拉強度性能穩定，這樣會規避由于原料中c、si含量偏高，而導致鋅液與鐵的劇烈反應時造成的鋼絲熱鍍鋅后抗拉強度的過度損失，仍然能夠保持光面拉拔時的抗拉強度水平。

　　[0045][0046]

　　式中：σ

　　b0

　　?

　　盤條初始強度；σ

　　b1

　　?

　　拉拔后鋼絲的抗拉強；d0?

　　盤條直徑；d1?

　　拉拔后鋼絲直徑；k

　　?

　　強化系數。

　　[0047]

　　本實施例中，所述熱鍍鋅和拉拔工序中，首先需對鍍鋅前、鍍鋅后、鍍鋅后拉拔的鋼絲直徑進行設計和配絲，其中所述中心絲鍍鋅前鋼絲直徑為7.58mm，允許偏差范圍在7.58

　　?

　　7.60mm之間，鍍鋅后中心絲鋼絲直徑≥7.65mm，中心絲鍍鋅拉拔后直徑為7.50mm，允許偏差范圍在7.48

　　?

　　7.55mm之間；所述邊絲鍍鋅前鋼絲直徑為7.38mm，允許偏差范圍在7.38

　　?

　　7.40mm之間，鍍鋅后邊絲鋼絲直徑≥7.45mm，邊絲鍍鋅拉拔后直徑為7.30mm，允許偏差范圍在7.28

　　?

　　7.35mm之間。設計的各個階段鋼絲的尺寸見表1。

　　[0048]

　　鍍鋅前后鋼絲的直徑 表1

　　[0049] 鍍鋅前鋼絲直徑(mm)鍍鋅后鋼絲直徑(mm)鍍鋅鋼絲拉拔后直徑(mm)中心絲7.58(0,+0.02)≥7.657.50(+0.05,

　　?

　　0.02)邊絲7.38(0,+0.02)≥7.457.30(+0.05,

　　?

　　0.02)

　　[0050]

　　本實施例中，所述熱鍍鋅工序中，對于鍍鋅后的鋼絲需進行檢驗，其要求如下，鍍鋅鋼絲在4倍直徑的芯軸上緊密纏繞6圈，鍍鋅層應牢固地附著在鋼絲上不開裂，或用手指摩擦鋅層不會產生脫落起皮；半成品鋼絲的上鋅量≥270g/m2；鍍鋅鋼絲表面應光滑，無鋅疙瘩，鋅層均勻，不允許有局部脫鋅、露鐵的情況。對委外后的鍍鋅鋼絲進行逐軸的驗收，鍍鋅鋼絲的尺寸及鋅層質量見表2。

　　[0051]

　　鍍鋅鋼絲的檢驗數據 表2

　　[0052][0053]

　　本實施例中，對鍍鋅后鋼絲采用單道次拉拔成型工藝，該單道次拉拔成型壓縮率為2％～4％范圍，拉絲模具定徑帶的尺寸小于光圓鋼絲，工作錐角度大于光圓鋼絲。經試驗，模具的尺寸和角度設計合理，拉拔順利，沒有出現刮鋅和鋅層不均勻變形等表面缺陷，獲得的鍍鋅層均勻、密實。對鍍后拉拔的半成品鋼絲進行了試驗，試驗數據見表3。

　　[0054]

　　單道次成型后的鍍鋅鋼絲檢驗數據 表3

　　[0055][0056]

　　本實施例中，在國家標準gb/t5224

　　?

　　2014《預應力混凝土用鋼絞線》中規定，1

　　×

　　7結構預應力鋼絞線的捻距應為鋼絞線公稱直徑的12～16倍。因此，我們在設計捻距時既考慮了捻損，又考慮了鋼絞線的緊密性，將鋼絞線的捻距設定為300mm(公稱直徑的14倍)，允許范圍為：290～345mm。

　　[0057]

　　本實施例中，所述穩定化處理工序中，鋼絞線的回火溫度范圍為：380

　　±

　　10℃，張力設定為235kn，車速設定為25m/min，回火延伸率為1.0～1.5％。

　　[0058]

　　對于本專利申請中所述的鋼絞線的檢、試驗過程如下：

　　[0059]

　　公司擁有大噸位拉伸試驗機、應力腐蝕試驗機，蔡司金相顯微鏡，斯派克直讀光譜儀等先進的檢試驗設備，能夠實現新產品從原料盤條、半成品、成品全部檢測項目的自檢。

　　[0060]

　　本項目對原料進行了化學成分、金相組織以及直徑、抗拉強度、斷面收縮率、表面質量等檢測；對半成品進行直徑、抗拉強度、鋅層質量、纏繞等檢測；對成品鋼絞線進行直徑、抗拉強度、屈服強度、松弛性能、鋅層質量和均勻性等力學性能和防腐性能的檢測。試驗方法按照gb/t5224

　　?

　　2014《預應力混凝土用鋼絞線》和試驗方法按照gb/t21839

　　?

　　2019《預應力混凝土用鋼材試驗方法》等現行的檢驗標準和公司制定的《檢試驗操作規程》執行。

　　[0061]

　　通過對大規格原料的開發和對產品制造工藝的技術研究，我們成功的開發研制出“低風速區域風電工程用1860mpaφ21.6mm大規格高強度預應力熱鍍鋅鋼絞線”。對鍍鋅鋼絞線進行了拆股，鋼絲去除鋅皮進行力學性能試驗，檢驗數據見表4。

　　[0062]

　　拆股后鋼絲力學性能數據 表4

　　[0063]

　　直徑mm7.237.217.207.237.227.237.37合力力值kn85.487.084.687.085.086.690.2605.8

　　[0064]

　　對鍍鋅鋼絞線進行了自檢，檢驗數據見表5。

　　[0065]1×7?

　　φ21.6mm鍍鋅鋼絞線檢驗數據 表5

　　[0066][0067]

　　本鋼絞線產品于2019年12月9日送往指定的國家建筑鋼材質量監督檢驗中心進行了委外檢驗，檢驗數據見表6。

　　[0068]

　　鋼絞線委外檢驗數據 表6

　　[0069][0070]

　　本發明中的風電工程用鋼絞線采用1

　　×

　　7結構，規格為21.60mm，抗拉強度1860mpa的熱鍍鋅鋼絞線。

　　[0071]

　　本發明的鋼絞線的制造工藝中，對于配絲設計，盤條選取，熱鍍鋅工序，拉拔工序，捻制工序和穩定化處理工序都進行了重新設計。其中，為了實現1860mpa高強度級別，在制定研制目標時應考慮適當加大鋼絞線的直徑，對于邊絲，中心絲和鋼絞線的規格均進行了設計。

　　[0072]

　　本發明中的鋼絞線要求大規格高強度，目前市面可采購到的φ13mm以上的大規格原料盤條，技術不夠成熟，性能波動性大。而且，本產品采用熱鍍鋅工藝，熱鍍鋅過程對鋼絲的力學性能影響很大，熱鍍鋅后鋼絲的抗拉強度會損失，因此φ21.6mm熱鍍鋅鋼絞線要實現1860mpa級別變得更加困難，綜上述原因需對原料盤條進行重新研發。本發明所用的盤條中，利用微合金化的手段，尋求大規格高強度原料盤條的突破，通過合作，共同開發了“大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線專用微合金化鋼盤條”。在盤條的化學成分中，提高了c、si元素的含量，同時提出適量增加cr、ni、v微量元素的含量，增加了al、ti、w等微量元素，提高強度的同時起到細化晶粒的作用，并且提高原料的穩定性，避免鋼絞線在鍍鋅后抗拉強度和韌性出現過多的損失。又考慮了大規格原料盤條在拉拔過程中，總壓縮率大、強度高、變形強化劇烈而出現的斷裂等現象，因此對鋼中s、p、cu等有害元素的含量提出了嚴格的要求。

　　[0073]

　　在其原料組分進行控制的基礎上，設計原料規格為φ14.0mm，并按照經驗公式r

　　n

　　＝kr0(d0/d

　　n

　　)1/2進行計算，結合我公司拉絲設備強化系數k的具體情況，確定了盤條的初始強度不小于1400mpa、斷面收縮率不小于28％的參數要求。

　　[0074]

　　本發明中，在熱鍍鋅工序中，為保證鍍鋅層的牢固性和均勻性，盤條的表面酸洗磷化工藝極其重要。一方面要確定酸洗濃度、酸洗時間等工藝參數，用以確保大規格盤條的氧化鐵皮清洗干凈。另一方面在磷化處理工藝時，需重點考慮磷化膜的厚度。磷化膜的厚度既要保證拉拔工序的順暢，又要有利于鍍鋅前的清洗。基于上述原因，經過多次實驗反復論證最終確定了磷化工藝的時間，使獲得的磷化膜質量略低于生產普通鋼絞線磷化膜的質量。

　　[0075]

　　本發明中，在拉拔工序中，需根據鍍鋅層厚度設計相應的鍍鋅前、鍍鋅后、鍍鋅后拉拔的鋼絲直徑。并在鍍鋅工藝后設置相應的指標以驗證鍍鋅后的鋼絲符合相應的生產要求。

　　[0076]

　　本發明中，在熱鍍鋅處理后，鋼絲會產生一定的鋅層堆積。在鋼絞線捻制過程中，會影響合股成型的尺寸和鋼絲表面鍍鋅層的磨損脫落。為確保捻制過程的順利完成設計了單道次的鍍鋅鋼絲拉拔成型工藝，通過對鍍后鋼絲的一道次拉拔，使鋅層質量更加均勻密實，也能確保鋼絞線的外形尺寸均勻一致，即對熱鍍鋅后的鋼絲進行表面精整的處理。由于鍍后拉拔為雙金屬的拉拔，鍍鋅層與鋼基的延展性不同步。因此，對于模具工裝進行尺寸和

　　角度的設計用以為實現雙金屬的同步拉拔。依據本發明的模具的尺寸和角度設計，在實際生產中沒有出現刮鋅和鋅層不均勻變形等表面缺陷，獲得的鍍鋅層均勻、密實。

　　[0077]

　　本發明中，在捻制工序中，依據國標規定1

　　×

　　7結構預應力鋼絞線的捻距應為鋼絞線公稱直徑的12～16倍，綜合設計要求和性能參數進行考慮，設定捻距為300mm(公稱直徑的14倍)，將捻距參數的范圍確定為290～345mm。

　　[0078]

　　本發明中，在穩定化處理工序中，適當提高了穩定化處理的溫度，，降低車速，最終確定的鋼絞線的回火溫度范圍為：380

　　±

　　10℃，張力設定為235kn，車速設定為25m/min，回火延伸率為1.0～1.5％。優化的最佳穩定化處理工藝，確保了熱鍍鋅鋼絞線的抗拉強度、屈服強度和延伸率等性能指標達到了研制目標的要求。

　　[0079]

　　本發明中，基于上述設計和各工序配合實現了工藝優化，其試制的鋼絞線的抗拉強度可達到2000mpa以上。實現了相應的設計要求，采用本發明所述的鋼絞線應用在“預應力抗疲勞構架式風塔”，能夠滿足風機安裝高度提升至160米時對鋼絞線使用性能的要求，從而提高了捕捉風資源的能力，獲得了更多的電能。該風塔比同高度其他塔架的綜合成本直接降低10

　　?

　　20％，但發電量反而增加了3

　　?

　　8％。

　　技術特征：

　　1.大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線，包括一根中心絲和六根邊絲，其特征在于：所述中心絲的公稱直徑范圍為7.45

　　?

　　7.55mm，邊絲的公稱直徑范圍為7.25

　　?

　　7.35mm，捻制后公稱直徑為21.6mm，允許偏差范圍在21.45～22.20mm之間。2.根據權利要求1所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線，其特征在于：所述鍍鋅鋼絞線的工藝參數中抗拉強度≥1860mpa。3.根據權利要求1或2所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，包括步驟如下，盤條選取

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　酸洗、磷化

　　→

　　拉拔

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　熱鍍鋅

　　→

　　鍍后拉拔

　　→

　　捻制

　　→

　　穩定化處理

　　→

　　層繞

　　→

　　檢、試驗

　　→

　　包裝

　　→

　　入庫，其特征在于：采用φ14.0mm盤條作為中心絲和外層絲的原料，其初始強度不小于1400mpa、斷面收縮率不小于28％。4.根據權利要求3所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：所述盤條選取工序中，φ14.0mm盤條為專門研制，其質量組分為c％：0.90～0.98；si％：0.30～0.50；mn％：0.60～0.90；p％：≤0.025；s％：≤0.025；cr％：≤0.35；ni％：≤0.20；cu％：≤0.20；v％≤0.10；al％：≤0.035；ti％：≤0.025；w％：≤0.025。5.根據權利要求3所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：所述酸洗、磷化工序中，將磷化工藝的時間調整為：1.5～2min，此時獲得的磷化膜的質量為：3～7g/m2。6.根據權利要求3所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：所述熱鍍鋅和拉拔工序中，首先需對鍍鋅前、鍍鋅后、鍍鋅后拉拔的鋼絲直徑進行設計和配絲，其中所述中心絲鍍鋅前鋼絲直徑為7.58mm，允許偏差范圍在7.58

　　?

　　7.60mm之間，鍍鋅后中心絲鋼絲直徑≥7.65mm，中心絲鍍鋅拉拔后直徑為7.50mm，允許偏差范圍在7.48

　　?

　　7.55mm之間；所述邊絲鍍鋅前鋼絲直徑為7.38mm，允許偏差范圍在7.38

　　?

　　7.40mm之間，鍍鋅后邊絲鋼絲直徑≥7.45mm，邊絲鍍鋅拉拔后直徑為7.30mm，允許偏差范圍在7.28

　　?

　　7.35mm之間。7.根據權利要求5所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：所述熱鍍鋅工序中，對于鍍鋅后的鋼絲需進行檢驗，其要求如下，鍍鋅鋼絲在4倍直徑的芯軸上緊密纏繞6圈，鍍鋅層應牢固地附著在鋼絲上不開裂，或用手指摩擦鋅層不會產生脫落起皮；半成品鋼絲的上鋅量≥270g/m2；鍍鋅鋼絲表面應光滑，無鋅疙瘩，鋅層均勻，不允許有局部脫鋅、露鐵的情況。8.根據權利要求5所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：對鍍鋅后鋼絲采用單道次拉拔成型工藝，該單道次拉拔成型壓縮率為2％～4％范圍，拉絲模具定徑帶的尺寸小于光圓鋼絲，工作錐角度大于光圓鋼絲。9.根據權利要求3所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：所述捻制工序中將鋼絞線的捻距設定為300mm，約為公稱直徑的14倍，允許范圍為：290～345mm。10.根據權利要求3所述的大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線的制造方法，其特征在于：所述穩定化處理工序中，鋼絞線的回火溫度范圍為：380

　　±

　　10℃，張力設定為235kn，車速設定為25m/min，回火延伸率為1.0～1.5％。

　　技術總結

　　本發明屬于預應力混凝土用鋼絞線工藝領域，涉及風電工程用鋼絞線的生產技術，尤其是大規格熱鍍鋅預應力鋼絞線及其制造方法。包括一根中心絲和六根邊絲，其特征在于：所述中心絲的公稱直徑范圍為7.45

　　技術研發人員：王文喜 王鴻利 王莉 張翔 李穎 李博 陳海祥 潘捷 劉祺亮

　　受保護的技術使用者：天津市新天鋼中興盛達有限公司

　　技術研發日：2020.12.23

　　技術公布日：2021/6/24