专利名称：一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钢材及其生产的技术领域，尤其是涉及一种高速铁路无砟轨道板用的 大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法。
背景技术：
我国铁路运输正向现代化进军，一方面加速改造原有铁路，一方面加快建设城际 高速铁路客运专线，我国高速铁路客运专线建设如火如荼。根据最新消息，今后三年全国铁 路里程要达11万Km，其中高速铁路客运专线到达1. 3万Km。如此高的列车运行速度，首先轨道建设要创新，以保证高速列车安全运行。根据现有世界建设高速铁路的经验，高速铁路轨道一般采用无砟路基和铺设路基 用的混凝土轨道板。现有技术中，我国通常使用预应力混凝土 CRTS II型轨道板作为无砟路基和铺设 路基用的混凝土轨道板，而预应力混凝土 CRTS II型轨道板的受力主筋，通常使用大直径高 强度预应力螺旋肋钢丝。但现有技术中生产的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝(钢筋)无法满足使用要 求，生产费用高，成本大，需要进一步改进，以适应铁路现代化要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法，其提 高了螺旋肋钢丝的强度和预应力，增加了预应力螺旋肋钢丝与混凝土握裹力。为实现本发明目的而提供的一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝，包括基圆钢 丝，以及4条绕所述基圆钢丝旋转的成连续螺旋状的凸起的螺旋肋；所述4条连续螺旋肋连续绕所述基圆钢丝旋转，所述4条连续凸起的螺旋肋在所 述基圆钢丝的横断面处互成90度。较优地，所述大直径高强度预应力螺旋肋钢丝是以采用SWRH82B钢坯经高速线材 轧机轧制的Φ 15. Omm的无扭控冷盘条为原料，经冷拔变形，再经螺旋肋成型模拉拔，然后 经稳定化处理，制成表面带有4条连续凸起的螺旋肋的大直径高强度预应力钢丝。为实现本发明目的，还提供一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝的生产方法，包 括如下步骤步骤Α，将原料进行酸洗、磷化、硼化，进行表面处理；步骤B，将进行表面处理后的原料进行连续拉拔及微应变和稳定化处理，得到大直 径高强度预应力螺旋肋钢丝。根据拉拨的总压缩率以及拉拨速度过程的冷却润滑要求，对步骤A得到的原料盘条进行拉拔和稳定化处理，得到大直径高强度预应力螺旋肋钢丝。本发明的有益效果本发明的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法，采 用不同于现有技术的先进的工艺方法，产出外形螺旋肋的钢丝，不仅增加了预应力螺旋肋钢丝与混凝土握裹力，而且机械性能优良，提高了钢丝为主筋制造的预应力混凝土轨迹板质量，从而延长了轨道板的使用寿命，对保证高建铁路列车快速安全运行起到关键作用。
图1是本发明大直径高强度预应力螺旋肋钢丝结构示意图。图2是图1.断面结构示意图；图3是本发明大直径高强度预应力螺旋肋钢丝生产方法流程图。其中1_螺旋肋钢丝；2-钢丝表面螺旋肋；3-螺旋肋钢丝中的基圆钢丝；
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明而不是对本发明的限制。如图1所示，本发明实施例的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝，作为一种可实施 方式，包括基圆钢丝，以及4条绕所述基圆钢丝旋转的成连续螺旋状的凸起的螺旋肋，所述 4条连续螺旋肋连续绕所述基圆钢丝旋转，所述4条连续凸起的螺旋肋在所述基圆钢丝的 横断面处互成90度。较佳地，所述大直径高强度预应力螺旋肋钢丝为公称直径(NominalDiameter)为 Φ 10. Omm的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝。较佳地，所述大直径高强度预应力螺旋肋钢丝是以采用SWRH82B钢坯经高速线材 轧机轧制的Φ 15. Omm的无扭控冷盘条(简称高线盘条)为原料，经冷拔变形，再经螺旋肋 成型模拉拔，然后经稳定化处理，制成表面带有4条连续凸起的螺旋肋的大直径高强度预 应力钢丝。所述螺旋肋钢丝的外轮廓直径及偏差10. 60士0. IOmm ；所述基圆钢丝直径及偏差为9. 75士0. 05mm ；所述钢丝螺旋肋高H0. 42-0. 45，肋宽bl. 8-2. Omm,螺旋肋导程L42_51mm ；所述大直径高强度预应力螺旋肋钢丝放在平面上其弦与弧内侧的最大自然失高 ^ 3. 00mm/mo如图3所示，下面详细说明本发明的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝的生产方 法，包括如下步骤步骤S100，将原料进行酸洗、磷化、硼化，进行表面处理；作为一种可实施方式，本发明的螺旋肋钢丝生产中，采用的原料为WRH82B盘条， 盘条规格Φ 15. Omm.盘条，抗拉强度1160 1260MPa，断面收缩率彡30%，伸长率彡10%, 金相组织晶粒度6-8级均勻的索氏体化盘条。将原料进行酸洗、磷化、硼化处理，使其具有良好的涂润滑载体。其目的是保证顺 利拉拔。其中，酸洗采用硫酸处理，其百分含量8_18% ；硫酸亚铁含量< 250g/L ；酸洗温 度彡500C ο
磷化处理磷化液游点3-10点；总点35-60点；总锌量> 8g/L ；磷化池亚铁含量 ^ 8. 5g/L ；磷化温度 70-85 °C。硼化处理；浓度3-8波美度；硼化温度彡80°C。控制原料盘条表面处理的酸洗、磷化、硼化时间，使其磷化膜厚度> 10g/m2。步骤S200，将进行表面处理后的原料进行连续拉丝及微应变和稳定化处理，得到 大直径高强度预应力螺旋肋钢丝。依次将进行表面处理后的原料经过5道次塑性变形，进入旋转形成表面连续凸起 的4条螺旋肋，然后对原料经过矫直后，利用张力盘施加预应力，在微应变下完成应力回 火，然后由牵引拖动，经剪切机导向管进入圆盘收线。较佳地，生产线速度20-110米/分。根据拉拨的总压缩率以及拉拨速度过程的冷却润滑要求，对步 骤SlOO得到的原 料盘条进行拉拔处理，得到大直径高强度预应力螺旋肋钢丝。有效的拉制钢丝的强度，除了盘条原始强度得到保证外，对拉拔的总压缩率以及 拉拔速度过程的冷却润滑均要进行拉拨处理，同时要钢丝在拉丝稳定化时，直径与力学性 能的变化。然后，利用螺旋变形模具和旋转变形器，生产得到公称直径(NominalDiameter) 为Φ 10. Omm的大直径高强度螺旋肋钢丝。较佳地，所述钢丝拉拔工艺为15. 0-13. 90-12. 80-11. 80-10. 95-10. 0 ；稳定化是钢丝取得低松弛的必要手段，即对钢丝在一定张力条件下进行短时加 热。为了达到低松弛的目的，就需要对钢丝方面施加一定张力，同时进行加热，并保持一定 时间后冷却。本发明实施例中，张力控制在破断载荷的42% —45%，加热温度控制在 390 士 20 "C。较佳地，对所述进行表面处理后的原料进行矫直及温度跟踪时，设置应力调节，温 度跟踪，矫直机组，自动排线，保证了钢丝内在质量及伸直度要求。较佳地，所述张应力工艺值为钢丝破断拉力的42-45%，去应力回火工艺温度 390士20°C，所述伸直度彡3mm/m。本发明实施例的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法，其钢丝公称直 径大，钢丝外形及尺寸较GB5223-2003标准加严，相对而言螺旋肋导程短，螺旋肋高，螺旋 肋倾角小(为33度)因而增加了预应力螺旋肋钢丝与混凝土的按触面积，增加了握裹力， 提高了预应力混凝土轨迹板质量，延长了使用寿命。而且具有很高的性能指标抗拉强度 Rm彡1570Mpa ；屈服强度RpO. 2彡1420Mpa ；伸长率AlOO彡6%;最大力伸长Agt ^ 3. 5%； 弹性模量 E (205 士 10) Gpa ； IOOOh 松弛率 < 2.0%.最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变 型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要 求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
权利要求
一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝，其特征在于，包括基圆钢丝，以及4条绕所述基圆钢丝旋转的成连续螺旋状的凸起的螺旋肋；所述4条连续螺旋肋连续绕所述基圆钢丝旋转，所述4条连续凸起的螺旋肋在所述基圆钢丝的横断面处互成90度。
2.根据权利要求1所述的螺旋肋钢丝，其特征在于，所述大直径高强度预应力螺旋肋 钢丝为公称直径为Φ 10. Omm的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝。
3.根据权利要求1所述的螺旋肋钢丝，其特征在于，所述大直径高强度预应力螺旋肋 钢丝是以采用SWRH82B钢坯经高速线材轧机轧制的Φ 15. Omm的无扭控冷盘条为原料，经冷 拔变形，再经螺旋肋成型模拉拔，然后经稳定化处理，制成表面带有4条连续凸起的螺旋肋 的大直径高强度预应力钢丝。
4.根据权利要求2所述的螺旋肋钢丝，其特征在于，所述螺旋肋钢丝的外轮廓直径及 偏差 10. 60 士 0. IOmm ；所述基圆钢丝及直径偏差为9. 75士0. 05mm ；所述钢丝螺旋肋高H0. 42-0. 45，肋宽bl. 8-2. Omm,螺旋肋导程L42_51mm ；所述大直径高强度预应力螺旋肋钢丝放在平面上其弦与弧内侧的最大自然失高 ^ 3. 00mm/mo
5.一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝的生产方法，包括如下步骤步骤A，将原料进行酸洗、磷化、硼化，进行表面处理；步骤B，将进行表面处理后的原料进行连续拉拔及微应变和稳定化处理，得到大直径高 强度预应力螺旋肋钢丝。
6.根据权利要求5所述的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝的生产方法，其特征在于， 所述原料为WRH82B盘条，盘条规格Φ 15. 0mm.盘条，抗拉强度1160 1260MPa，断面收缩率 ^ 30%，伸长率彡10%，金相组织晶粒度68级均勻的索氏体化盘条。
7.根据权利要求6所述的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝的生产方法，其特征在于所述酸洗采用硫酸处理，其百分含量8-18% ；硫酸亚铁含量< 250g/L ；酸洗温度≤50 0C ；所述磷化处理磷化液游点3-10点；总点35-60点；总锌量> 8g/L ；磷化池亚铁含量≤ 8. 5g/L ；磷化温度 70-85 0C ；所述硼化处理浓度3-8波美度；硼化温度> 80°C ；控制原料盘条表面处理的酸洗、磷化、硼化时间，使其磷化膜厚度> 10g/mm2。
8.根据权利要求7所述的大直径高强度预应力螺旋肋钢丝的生产方法，其特征在于， 所述步骤B包括下列步骤依次将进行表面处理后的原料经过5道次塑性变形，进入旋转形成表面连续凸起的4 条螺旋肋，然后对原料经过矫直后，利用张力轨施加预应力，在微应变下完成应力回火，然 后由牵引拖动，经剪切机导向管进入圆盘收线。
全文摘要
本发明公开一种大直径高强度预应力螺旋肋钢丝及其生产方法。该大直径高强度预应力螺旋肋钢丝，包括基圆钢丝，以及4条绕所述基圆钢丝旋转的成连续螺旋状的凸起的螺旋肋；所述4条连续螺旋肋连续绕所述基圆钢丝旋转，所述4条连续凸起的螺旋肋在所述基圆钢丝的横断面处互成90度。其提高了螺旋肋钢丝的强度和预应力，增加了预应力螺旋肋钢丝与混凝土握裹力。
文档编号E04C5/08GK101818545SQ201010159720
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者余景岐, 谢志元, 谢志安, 谢志峰, 谢铁根, 闫崇健 申请人:天津市银龙预应力钢材集团有限公司