大规格热镀锌预应力钢绞线及其制造方法及步骤

　　

　　1.本发明属于预应力混凝土用钢绞线工艺领域，涉及风电工程用钢绞线的生产技术，尤其是大规格热镀锌预应力钢绞线及其制造方法。

　　背景技术：

　　2.随着我国中东南部地区风电的开发，低风速风电机组成为行业新宠。面对相对较差的风能资源条件，应用更高的风电机组塔架，增加轮毂高度，捕获更优质的风能资源，是提高低风速风电机组发电效益的重要手段之一。

　　3.基于此开发背景，青岛中天斯壮科技有限公司联合同济大学研发了“预应力构架式风电机组塔架”，为低风速风电场的开发带来更优的解决方案。

　　[0004]“预应力抗疲劳构架式风电机组钢管塔架”由四部分组成：独立基础、构架式钢管塔架、过渡段及传统塔筒，其中构架式塔架的塔柱内布置预应力钢绞线，预应力钢绞线从塔柱底部贯穿至顶部，顶端张拉固定于塔柱顶部，底端锚固于基础固定装置中。

　　[0005]

　　预应力构架塔的优点是耐疲劳、抗腐蚀能力强，耐久性好，节约钢材，造价低，稳定性好，现场施工方便。在塔柱内布置预应力钢绞线，可有效地解决提升塔架高度后给塔架使用寿命带来的影响。

　　[0006]

　　目前，国内构架式风电机组钢管塔架的应用尚属于起步阶段，对塔架正在展开样机试运行和小批量的示范应用，同时，风电行业还将陆续推出140米、160米、180米甚至更高的风电机组塔架，以更优的解决方案为风电行业创造更高的收益。

　　[0007]

　　通过了解，高塔架架设在沿海地区，钢绞线会暴露在沿海潮湿环境中进行张拉使用，为了防止钢绞线锈蚀，需要提高钢绞线的耐腐蚀性能，并且160米的高塔，需要具备抗风性，要提高钢绞线的承载能力，从而提高风塔的使用寿命。

　　[0008]

　　镀锌保护是目前国际公认的有效防腐形式，预应力热镀锌钢绞线是具有优良防腐性能的结构材料，目前现行国家标准gb/t5224

　　?

　　2014《预应力混凝土用钢绞线》中，钢绞线的最大规格为φ21.6mm，但标准中没有对热镀锌钢绞线做出规定。国家标准gb/t33363

　　?

　　2016《预应力热镀锌钢绞线》和国际上预应力镀锌钢绞线的权威标准法国nf a35

　　?

　　035

　　?

　　2001标准中，1

　　×

　　7结构镀锌钢绞线的最大规格分别为17.80和15.70mm，由此可知，现行的国内外标准中，均没有对1

　　×7?

　　φ21.6mm热镀锌钢绞线的产品要求作出规定。而市面上也没有满足相关性能要求的产品。基于上述技术空白和应用前景，应设计一种1860mpaφ21.6mm大规格高强度预应力热镀锌钢绞线产品。

　　技术实现要素：

　　[0009]

　　本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大规格热镀锌预应力钢绞线及其制造方法。

　　[0010]

　　本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

　　[0011]

　　大规格热镀锌预应力钢绞线，包括一根中心丝和六根边丝，其特征在于：所述中心

　　丝的公称直径范围为7.45

　　?

　　7.55mm，边丝的公称直径范围为7.25

　　?

　　7.35mm，捻制后公称直径为21.6mm，允许偏差范围在21.45～22.20mm之间。

　　[0012]

　　而且，所述镀锌钢绞线的工艺参数中抗拉强度≥1860mpa。

　　[0013]

　　大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，包括步骤如下，盘条选取

　　→

　　检、试验

　　→

　　酸洗、磷化

　　→

　　拉拔

　　→

　　检、试验

　　→

　　热镀锌

　　→

　　镀后拉拔

　　→

　　捻制

　　→

　　稳定化处理

　　→

　　层绕

　　→

　　检、试验

　　→

　　包装

　　→

　　入库，其特征在于：采用φ14.0mm盘条作为中心丝和外层丝的原料，其初始强度不小于1400mpa、断面收缩率不小于28％。

　　[0014]

　　进一步的，所述盘条选取工序中，φ14.0mm盘条为专门研制，其质量组分为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]

　　进一步的，所述酸洗、磷化工序中，将磷化工艺的时间调整为：1.5～2min，此时获得的磷化膜的质量为：3～7g/m2。

　　[0016]

　　进一步的，所述热镀锌和拉拔工序中，首先需对镀锌前、镀锌后、镀锌后拉拔的钢丝直径进行设计和配丝，其中所述中心丝镀锌前钢丝直径为7.58mm，允许偏差范围在7.58

　　?

　　7.60mm之间，镀锌后中心丝钢丝直径≥7.65mm，中心丝镀锌拉拔后直径为7.50mm，允许偏差范围在7.48

　　?

　　7.55mm之间；所述边丝镀锌前钢丝直径为7.38mm，允许偏差范围在7.38

　　?

　　7.40mm之间，镀锌后边丝钢丝直径≥7.45mm，边丝镀锌拉拔后直径为7.30mm，允许偏差范围在7.28

　　?

　　7.35mm之间。

　　[0017]

　　进一步的，所述热镀锌工序中，对于镀锌后的钢丝需进行检验，其要求如下，镀锌钢丝在4倍直径的芯轴上紧密缠绕6圈，镀锌层应牢固地附着在钢丝上不开裂，或用手指摩擦锌层不会产生脱落起皮；半成品钢丝的上锌量≥270g/m2；镀锌钢丝表面应光滑，无锌疙瘩，锌层均匀，不允许有局部脱锌、露铁的情况。

　　[0018]

　　进一步的，对镀锌后钢丝采用单道次拉拔成型工艺，该单道次拉拔成型压缩率为2％～4％范围，拉丝模具定径带的尺寸小于光圆钢丝，工作锥角度大于光圆钢丝。

　　[0019]

　　进一步的，所述捻制工序中将钢绞线的捻距设定为300mm，约为公称直径的14倍，允许范围为：290～345mm。

　　[0020]

　　进一步的，所述稳定化处理工序中，钢绞线的回火温度范围为：380

　　±

　　10℃，张力设定为235kn，车速设定为25m/min，回火延伸率为1.0～1.5％。

　　[0021]

　　本发明的优点和积极效果是：

　　[0022]

　　本发明中的风电工程用钢绞线采用1

　　×

　　7结构，规格为21.60mm，抗拉强度1860mpa的热镀锌钢绞线。

　　[0023]

　　本发明的钢绞线的制造工艺中，对于配丝设计，盘条选取，热镀锌工序，拉拔工序，捻制工序和稳定化处理工序都进行了重新设计。其中，为了实现1860mpa高强度级别，在制定研制目标时应考虑适当加大钢绞线的直径，对于边丝，中心丝和钢绞线的规格均进行了设计。

　　[0024]

　　本发明中的钢绞线要求大规格高强度，目前市面可采购到的φ13mm以上的大规格原料盘条，技术不够成熟，性能波动性大。而且，本产品采用热镀锌工艺，热镀锌过程对钢丝的力学性能影响很大，热镀锌后钢丝的抗拉强度会损失，因此φ21.6mm热镀锌钢绞线要实

　　现1860mpa级别变得更加困难，综上述原因需对原料盘条进行重新研发。本发明所用的盘条中，利用微合金化的手段，寻求大规格高强度原料盘条的突破，通过合作，共同开发了“大规格热镀锌预应力钢绞线专用微合金化钢盘条”。在盘条的化学成分中，提高了c、si元素的含量，同时提出适量增加cr、ni、v微量元素的含量，增加了al、ti、w等微量元素，提高强度的同时起到细化晶粒的作用，并且提高原料的稳定性，避免钢绞线在镀锌后抗拉强度和韧性出现过多的损失。又考虑了大规格原料盘条在拉拔过程中，总压缩率大、强度高、变形强化剧烈而出现的断裂等现象，因此对钢中s、p、cu等有害元素的含量提出了严格的要求。

　　[0025]

　　在其原料组分进行控制的基础上，设计原料规格为φ14.0mm，并按照经验公式r

　　n

　　＝kr0(d0/d

　　n

　　)1/2进行计算，结合我公司拉丝设备强化系数k的具体情况，确定了盘条的初始强度不小于1400mpa、断面收缩率不小于28％的参数要求。

　　[0026]

　　本发明中，在热镀锌工序中，为保证镀锌层的牢固性和均匀性，盘条的表面酸洗磷化工艺极其重要。一方面要确定酸洗浓度、酸洗时间等工艺参数，用以确保大规格盘条的氧化铁皮清洗干净。另一方面在磷化处理工艺时，需重点考虑磷化膜的厚度。磷化膜的厚度既要保证拉拔工序的顺畅，又要有利于镀锌前的清洗。基于上述原因，经过多次实验反复论证最终确定了磷化工艺的时间，使获得的磷化膜质量略低于生产普通钢绞线磷化膜的质量。

　　[0027]

　　本发明中，在拉拔工序中，需根据镀锌层厚度设计相应的镀锌前、镀锌后、镀锌后拉拔的钢丝直径。并在镀锌工艺后设置相应的指标以验证镀锌后的钢丝符合相应的生产要求。

　　[0028]

　　本发明中，在热镀锌处理后，钢丝会产生一定的锌层堆积。在钢绞线捻制过程中，会影响合股成型的尺寸和钢丝表面镀锌层的磨损脱落。为确保捻制过程的顺利完成，设计了单道次的镀锌钢丝拉拔成型工艺，通过对镀后钢丝的一道次拉拔，使锌层质量更加均匀密实，也能确保钢绞线的外形尺寸均匀一致，即对热镀锌后的钢丝进行表面精整的处理。由于镀后拉拔为双金属的拉拔，镀锌层与钢基的延展性不同步。因此，对于模具工装进行尺寸和角度的设计用以为实现双金属的同步拉拔。依据本发明的模具的尺寸和角度设计，在实际生产中没有出现刮锌和锌层不均匀变形等表面缺陷，获得的镀锌层均匀、密实。

　　[0029]

　　本发明中，在捻制工序中，依据国标规定1

　　×

　　7结构预应力钢绞线的捻距应为钢绞线公称直径的12～16倍，综合设计要求和性能参数进行考虑，设定捻距为300mm(公称直径的14倍)，将捻距参数的范围确定为290～345mm。

　　[0030]

　　本发明中，在稳定化处理工序中，适当提高了稳定化处理的温度，降低车速，最终确定的钢绞线的回火温度范围为：380

　　±

　　10℃，张力设定为235kn，车速设定为25m/min，回火延伸率为1.0～1.5％。优化的最佳稳定化处理工艺，确保了热镀锌钢绞线的抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标达到了研制目标的要求。

　　[0031]

　　本发明中，基于上述设计和各工序配合实现了工艺优化，其试制的钢绞线的抗拉强度可达到2000mpa以上。实现了相应的设计要求，采用本发明所述的钢绞线应用在“预应力抗疲劳构架式风塔”，能够满足风机安装高度提升至160米时对钢绞线使用性能的要求，从而提高了捕捉风资源的能力，获得了更多的电能。该风塔比同高度其他塔架的综合成本直接降低10

　　?

　　20％，但发电量反而增加了3

　　?

　　8％。

　　附图说明：

　　[0032]

　　图1为本发明中钢绞线的截面示意图。

　　具体实施方式

　　[0033]

　　下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

　　[0034]

　　大规格热镀锌预应力钢绞线，包括一根中心丝和六根边丝，本发明的创新在于，所述中心丝的公称直径范围为7.45

　　?

　　7.55mm，边丝的公称直径范围为7.25

　　?

　　7.35mm，捻制后公称直径为21.60mm，允许偏差范围在21.45～22.0mm之间。

　　[0035]

　　本实施例中，所述镀锌钢绞线的工艺参数中抗拉强度≥1860mpa。

　　[0036]

　　大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，包括步骤如下，盘条选取

　　→

　　检、试验

　　→

　　酸洗、磷化

　　→

　　拉拔

　　→

　　检、试验

　　→

　　热镀锌

　　→

　　镀后拉拔

　　→

　　捻制

　　→

　　稳定化处理

　　→

　　层绕

　　→

　　检、试验

　　→

　　包装

　　→

　　入库，其特征在于：采用φ14.0mm盘条作为中心丝和外层丝的原料，其初始强度不小于1400mpa、断面收缩率不小于28％。

　　[0037]

　　在其原料组分进行控制的基础上，设计原料规格为φ14.0mm，并按照经验公式r

　　n

　　＝kr0(d0/d

　　n

　　)1/2进行计算，结合我公司拉丝设备强化系数k的具体情况，确定了盘条的初始强度不小于1400mpa、断面收缩率不小于28％的参数要求。

　　[0038]

　　本实施例中，所述盘条选取工序中，φ14.0mm盘条为专门研制，其质量组分为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。其质量组分中提高了c、si元素的含量，适量增加cr、ni、v微量元素的含量，增加了al、ti、w等微量元素，对于s、p、cu和其他有害元素进行严格限制。

　　[0039]

　　由于采用了大规格高强度原料盘条，在加工过程中，现有拉丝机的功率和受拉拔道次的限制，会造成拉拔力不足、钢丝的塑韧性指标差、拉拔出现断裂等多种后续拉拔不利的因素影响。为此，需对高强度微合金化盘条的控冷进行特殊要求。高速线材控轧控冷工艺流程如下：

　　[0040]

　　钢坯加热——粗轧——中轧——精轧——吐丝——控制冷却——收线——包装

　　[0041]

　　对钢坯加热，出钢温度在980～1060℃，经过粗轧、中轧、精轧，最后吐丝温度在860～880℃左右，之后在斯太尔摩(stelmor)辊道上控制冷却，盘条成卷散布在辊道上，盘卷在运输过程中由布置在辊道下的风机吹风进行冷却，辊道的速度和风机的风冷量是可调的，根据不同的产品钢号和规格进行调整，用辊道速度和风冷量来控制冷却速度。

　　[0042]

　　另外，提出经过斯太尔摩(stelmor)辊道上控制冷却后，增加盘条离线盐浴索氏体化等温处理，以等温盐浴为淬火介质进行索氏体化处理，可以实现盘条近似等温相变。斯太尔摩线风冷盘条经离线盐浴索氏体化处理后,索氏体化率由89％提高至95％，消除了网状碳化物等不良组织，且显微组织更加均匀；在获得盘条高强度的同时，获得了高索氏体化率盘条，为公司后续拉拔工艺的顺利进行创造了条件。

　　[0043]

　　本实施例中，所述酸洗、磷化工序中，将磷化工艺的时间调整为：1.5～2min，此时获得的磷化膜的质量为：3～7g/m2。

　　[0044]

　　本实施例中，镀前拉拔，采取了降低拉拔速度、多道次拉拔工艺，尽量减少拉拔应

　　力，确保拉拔工艺的强化系数k值在1.0以下，通常拉拔工艺的强化系数k值为1.02～1.03。按照经验公式计算，k值低于1.0，会稍稍降低拉拔后半成品钢丝的抗拉强度，但在原料初始强度满足的条件下，获得半成品钢丝的形变小，抗拉强度性能稳定，这样会规避由于原料中c、si含量偏高，而导致锌液与铁的剧烈反应时造成的钢丝热镀锌后抗拉强度的过度损失，仍然能够保持光面拉拔时的抗拉强度水平。

　　[0045][0046]

　　式中：σ

　　b0

　　?

　　盘条初始强度；σ

　　b1

　　?

　　拉拔后钢丝的抗拉强；d0?

　　盘条直径；d1?

　　拉拔后钢丝直径；k

　　?

　　强化系数。

　　[0047]

　　本实施例中，所述热镀锌和拉拔工序中，首先需对镀锌前、镀锌后、镀锌后拉拔的钢丝直径进行设计和配丝，其中所述中心丝镀锌前钢丝直径为7.58mm，允许偏差范围在7.58

　　?

　　7.60mm之间，镀锌后中心丝钢丝直径≥7.65mm，中心丝镀锌拉拔后直径为7.50mm，允许偏差范围在7.48

　　?

　　7.55mm之间；所述边丝镀锌前钢丝直径为7.38mm，允许偏差范围在7.38

　　?

　　7.40mm之间，镀锌后边丝钢丝直径≥7.45mm，边丝镀锌拉拔后直径为7.30mm，允许偏差范围在7.28

　　?

　　7.35mm之间。设计的各个阶段钢丝的尺寸见表1。

　　[0048]

　　镀锌前后钢丝的直径 表1

　　[0049] 镀锌前钢丝直径(mm)镀锌后钢丝直径(mm)镀锌钢丝拉拔后直径(mm)中心丝7.58(0,+0.02)≥7.657.50(+0.05,

　　?

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

　　?

　　0.02)

　　[0050]

　　本实施例中，所述热镀锌工序中，对于镀锌后的钢丝需进行检验，其要求如下，镀锌钢丝在4倍直径的芯轴上紧密缠绕6圈，镀锌层应牢固地附着在钢丝上不开裂，或用手指摩擦锌层不会产生脱落起皮；半成品钢丝的上锌量≥270g/m2；镀锌钢丝表面应光滑，无锌疙瘩，锌层均匀，不允许有局部脱锌、露铁的情况。对委外后的镀锌钢丝进行逐轴的验收，镀锌钢丝的尺寸及锌层质量见表2。

　　[0051]

　　镀锌钢丝的检验数据 表2

　　[0052][0053]

　　本实施例中，对镀锌后钢丝采用单道次拉拔成型工艺，该单道次拉拔成型压缩率为2％～4％范围，拉丝模具定径带的尺寸小于光圆钢丝，工作锥角度大于光圆钢丝。经试验，模具的尺寸和角度设计合理，拉拔顺利，没有出现刮锌和锌层不均匀变形等表面缺陷，获得的镀锌层均匀、密实。对镀后拉拔的半成品钢丝进行了试验，试验数据见表3。

　　[0054]

　　单道次成型后的镀锌钢丝检验数据 表3

　　[0055][0056]

　　本实施例中，在国家标准gb/t5224

　　?

　　2014《预应力混凝土用钢绞线》中规定，1

　　×

　　7结构预应力钢绞线的捻距应为钢绞线公称直径的12～16倍。因此，我们在设计捻距时既考虑了捻损，又考虑了钢绞线的紧密性，将钢绞线的捻距设定为300mm(公称直径的14倍)，允许范围为：290～345mm。

　　[0057]

　　本实施例中，所述稳定化处理工序中，钢绞线的回火温度范围为：380

　　±

　　10℃，张力设定为235kn，车速设定为25m/min，回火延伸率为1.0～1.5％。

　　[0058]

　　对于本专利申请中所述的钢绞线的检、试验过程如下：

　　[0059]

　　公司拥有大吨位拉伸试验机、应力腐蚀试验机，蔡司金相显微镜，斯派克直读光谱仪等先进的检试验设备，能够实现新产品从原料盘条、半成品、成品全部检测项目的自检。

　　[0060]

　　本项目对原料进行了化学成分、金相组织以及直径、抗拉强度、断面收缩率、表面质量等检测；对半成品进行直径、抗拉强度、锌层质量、缠绕等检测；对成品钢绞线进行直径、抗拉强度、屈服强度、松弛性能、锌层质量和均匀性等力学性能和防腐性能的检测。试验方法按照gb/t5224

　　?

　　2014《预应力混凝土用钢绞线》和试验方法按照gb/t21839

　　?

　　2019《预应力混凝土用钢材试验方法》等现行的检验标准和公司制定的《检试验操作规程》执行。

　　[0061]

　　通过对大规格原料的开发和对产品制造工艺的技术研究，我们成功的开发研制出“低风速区域风电工程用1860mpaφ21.6mm大规格高强度预应力热镀锌钢绞线”。对镀锌钢绞线进行了拆股，钢丝去除锌皮进行力学性能试验，检验数据见表4。

　　[0062]

　　拆股后钢丝力学性能数据 表4

　　[0063]

　　直径mm7.237.217.207.237.227.237.37合力力值kn85.487.084.687.085.086.690.2605.8

　　[0064]

　　对镀锌钢绞线进行了自检，检验数据见表5。

　　[0065]1×7?

　　φ21.6mm镀锌钢绞线检验数据 表5

　　[0066][0067]

　　本钢绞线产品于2019年12月9日送往指定的国家建筑钢材质量监督检验中心进行了委外检验，检验数据见表6。

　　[0068]

　　钢绞线委外检验数据 表6

　　[0069][0070]

　　本发明中的风电工程用钢绞线采用1

　　×

　　7结构，规格为21.60mm，抗拉强度1860mpa的热镀锌钢绞线。

　　[0071]

　　本发明的钢绞线的制造工艺中，对于配丝设计，盘条选取，热镀锌工序，拉拔工序，捻制工序和稳定化处理工序都进行了重新设计。其中，为了实现1860mpa高强度级别，在制定研制目标时应考虑适当加大钢绞线的直径，对于边丝，中心丝和钢绞线的规格均进行了设计。

　　[0072]

　　本发明中的钢绞线要求大规格高强度，目前市面可采购到的φ13mm以上的大规格原料盘条，技术不够成熟，性能波动性大。而且，本产品采用热镀锌工艺，热镀锌过程对钢丝的力学性能影响很大，热镀锌后钢丝的抗拉强度会损失，因此φ21.6mm热镀锌钢绞线要实现1860mpa级别变得更加困难，综上述原因需对原料盘条进行重新研发。本发明所用的盘条中，利用微合金化的手段，寻求大规格高强度原料盘条的突破，通过合作，共同开发了“大规格热镀锌预应力钢绞线专用微合金化钢盘条”。在盘条的化学成分中，提高了c、si元素的含量，同时提出适量增加cr、ni、v微量元素的含量，增加了al、ti、w等微量元素，提高强度的同时起到细化晶粒的作用，并且提高原料的稳定性，避免钢绞线在镀锌后抗拉强度和韧性出现过多的损失。又考虑了大规格原料盘条在拉拔过程中，总压缩率大、强度高、变形强化剧烈而出现的断裂等现象，因此对钢中s、p、cu等有害元素的含量提出了严格的要求。

　　[0073]

　　在其原料组分进行控制的基础上，设计原料规格为φ14.0mm，并按照经验公式r

　　n

　　＝kr0(d0/d

　　n

　　)1/2进行计算，结合我公司拉丝设备强化系数k的具体情况，确定了盘条的初始强度不小于1400mpa、断面收缩率不小于28％的参数要求。

　　[0074]

　　本发明中，在热镀锌工序中，为保证镀锌层的牢固性和均匀性，盘条的表面酸洗磷化工艺极其重要。一方面要确定酸洗浓度、酸洗时间等工艺参数，用以确保大规格盘条的氧化铁皮清洗干净。另一方面在磷化处理工艺时，需重点考虑磷化膜的厚度。磷化膜的厚度既要保证拉拔工序的顺畅，又要有利于镀锌前的清洗。基于上述原因，经过多次实验反复论证最终确定了磷化工艺的时间，使获得的磷化膜质量略低于生产普通钢绞线磷化膜的质量。

　　[0075]

　　本发明中，在拉拔工序中，需根据镀锌层厚度设计相应的镀锌前、镀锌后、镀锌后拉拔的钢丝直径。并在镀锌工艺后设置相应的指标以验证镀锌后的钢丝符合相应的生产要求。

　　[0076]

　　本发明中，在热镀锌处理后，钢丝会产生一定的锌层堆积。在钢绞线捻制过程中，会影响合股成型的尺寸和钢丝表面镀锌层的磨损脱落。为确保捻制过程的顺利完成设计了单道次的镀锌钢丝拉拔成型工艺，通过对镀后钢丝的一道次拉拔，使锌层质量更加均匀密实，也能确保钢绞线的外形尺寸均匀一致，即对热镀锌后的钢丝进行表面精整的处理。由于镀后拉拔为双金属的拉拔，镀锌层与钢基的延展性不同步。因此，对于模具工装进行尺寸和

　　角度的设计用以为实现双金属的同步拉拔。依据本发明的模具的尺寸和角度设计，在实际生产中没有出现刮锌和锌层不均匀变形等表面缺陷，获得的镀锌层均匀、密实。

　　[0077]

　　本发明中，在捻制工序中，依据国标规定1

　　×

　　7结构预应力钢绞线的捻距应为钢绞线公称直径的12～16倍，综合设计要求和性能参数进行考虑，设定捻距为300mm(公称直径的14倍)，将捻距参数的范围确定为290～345mm。

　　[0078]

　　本发明中，在稳定化处理工序中，适当提高了稳定化处理的温度，，降低车速，最终确定的钢绞线的回火温度范围为：380

　　±

　　10℃，张力设定为235kn，车速设定为25m/min，回火延伸率为1.0～1.5％。优化的最佳稳定化处理工艺，确保了热镀锌钢绞线的抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标达到了研制目标的要求。

　　[0079]

　　本发明中，基于上述设计和各工序配合实现了工艺优化，其试制的钢绞线的抗拉强度可达到2000mpa以上。实现了相应的设计要求，采用本发明所述的钢绞线应用在“预应力抗疲劳构架式风塔”，能够满足风机安装高度提升至160米时对钢绞线使用性能的要求，从而提高了捕捉风资源的能力，获得了更多的电能。该风塔比同高度其他塔架的综合成本直接降低10

　　?

　　20％，但发电量反而增加了3

　　?

　　8％。

　　技术特征：

　　1.大规格热镀锌预应力钢绞线，包括一根中心丝和六根边丝，其特征在于：所述中心丝的公称直径范围为7.45

　　?

　　7.55mm，边丝的公称直径范围为7.25

　　?

　　7.35mm，捻制后公称直径为21.6mm，允许偏差范围在21.45～22.20mm之间。2.根据权利要求1所述的大规格热镀锌预应力钢绞线，其特征在于：所述镀锌钢绞线的工艺参数中抗拉强度≥1860mpa。3.根据权利要求1或2所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，包括步骤如下，盘条选取

　　→

　　检、试验

　　→

　　酸洗、磷化

　　→

　　拉拔

　　→

　　检、试验

　　→

　　热镀锌

　　→

　　镀后拉拔

　　→

　　捻制

　　→

　　稳定化处理

　　→

　　层绕

　　→

　　检、试验

　　→

　　包装

　　→

　　入库，其特征在于：采用φ14.0mm盘条作为中心丝和外层丝的原料，其初始强度不小于1400mpa、断面收缩率不小于28％。4.根据权利要求3所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：所述盘条选取工序中，φ14.0mm盘条为专门研制，其质量组分为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.根据权利要求3所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：所述酸洗、磷化工序中，将磷化工艺的时间调整为：1.5～2min，此时获得的磷化膜的质量为：3～7g/m2。6.根据权利要求3所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：所述热镀锌和拉拔工序中，首先需对镀锌前、镀锌后、镀锌后拉拔的钢丝直径进行设计和配丝，其中所述中心丝镀锌前钢丝直径为7.58mm，允许偏差范围在7.58

　　?

　　7.60mm之间，镀锌后中心丝钢丝直径≥7.65mm，中心丝镀锌拉拔后直径为7.50mm，允许偏差范围在7.48

　　?

　　7.55mm之间；所述边丝镀锌前钢丝直径为7.38mm，允许偏差范围在7.38

　　?

　　7.40mm之间，镀锌后边丝钢丝直径≥7.45mm，边丝镀锌拉拔后直径为7.30mm，允许偏差范围在7.28

　　?

　　7.35mm之间。7.根据权利要求5所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：所述热镀锌工序中，对于镀锌后的钢丝需进行检验，其要求如下，镀锌钢丝在4倍直径的芯轴上紧密缠绕6圈，镀锌层应牢固地附着在钢丝上不开裂，或用手指摩擦锌层不会产生脱落起皮；半成品钢丝的上锌量≥270g/m2；镀锌钢丝表面应光滑，无锌疙瘩，锌层均匀，不允许有局部脱锌、露铁的情况。8.根据权利要求5所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：对镀锌后钢丝采用单道次拉拔成型工艺，该单道次拉拔成型压缩率为2％～4％范围，拉丝模具定径带的尺寸小于光圆钢丝，工作锥角度大于光圆钢丝。9.根据权利要求3所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：所述捻制工序中将钢绞线的捻距设定为300mm，约为公称直径的14倍，允许范围为：290～345mm。10.根据权利要求3所述的大规格热镀锌预应力钢绞线的制造方法，其特征在于：所述稳定化处理工序中，钢绞线的回火温度范围为：380

　　±

　　10℃，张力设定为235kn，车速设定为25m/min，回火延伸率为1.0～1.5％。

　　技术总结

　　本发明属于预应力混凝土用钢绞线工艺领域，涉及风电工程用钢绞线的生产技术，尤其是大规格热镀锌预应力钢绞线及其制造方法。包括一根中心丝和六根边丝，其特征在于：所述中心丝的公称直径范围为7.45

　　技术研发人员：王文喜 王鸿利 王莉 张翔 李颖 李博 陈海祥 潘捷 刘祺亮

　　受保护的技术使用者：天津市新天钢中兴盛达有限公司

　　技术研发日：2020.12.23

　　技术公布日：2021/6/24