第４７卷 第３期金 属 制 品２０２１年６月 Ｖｏｌ ４７ Ｎｏ ３ＭｅｔａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＪｕｎｅ２０２１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－４２２６．２０２１．０３．００５
蔺秀艳１， 陈广川２
（１．天津市新天钢中兴盛达有限公司， 天津 ３０１６１６； ２．中铁大桥局集团第一工程有限公司， 河南 郑州 ４５００５３）
摘要：为满足煤矿支护工程领域的防腐需求，需要提高预应力钢绞线的耐腐蚀性能。研制开发１×１９Ｓ－ ２１．８ｍｍ高强度镀锌钢绞线。介绍钢绞线研制过程，重点研究了热镀锌和精整工艺。热镀锌钢绞线成品达到１８６０ＭＰａ强度级别，各项性能指标完全符合企业标准的要求，产品已经在煤矿特殊盐碱环境的巷道支护中应用，提高了煤矿支护工程的安全性。 关键词：钢绞线；抗拉强度；拉拔；热镀锌；捻制；稳定化处理 中图分类号：ＴＧ３５６．４ 文献标识码：Ａ 开放科学二维标识码（ＯＳＩＤ码）：
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｉａｍｅｔｅｒ２１．８ｍｍｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｇａｌｖａｎｉｚｅｄｓｔｅｅｌｓｔｒａｎｄ
ＬｉｎＸｉｕｙａｎ１，ＣｈｅｎＧｕａｎｇｃｈｕａｎ２
（１．ＴｉａｎｊｉｎＮｅｗＴｉｎＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＦｌｏｕｒｉｓｈＳｔｅｅｌＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３０１６１６，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＭａｊｏｒＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔａｎｔｉ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｓｕｐｐｏｒｔｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅａｎｔｉ ｃｏｒ ｒｏｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｓｔｅｅｌｓｔｒａｎｄ，１×１９Ｓｄｉａｍｅｔｅｒ２１．８ｍｍｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｇａｌｖａｎｉｚｅｄｓｔｅｅｌｓｔｒａｎｄｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｈｏｔ ｄｉｐｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇａｎｄｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｒｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｆｉｎｉｓｈｅｄｐｒｏｄｕｃｔｏｆｈｏｔ ｄｉｐｇａｌｖａｎｉｚｅｄｓｔｅｅｌｓｔｒａ
ｎｄｈａｓｒｅａｃｈｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈｇｒａｄｅｏｆ１８６０ＭＰａ，ａｎｄａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｅｓｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｒｏａｄｗａｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｓｐｅｃｉａｌｓａｌｉｎｅａｌｋａｌｉｅｎ ｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｃｏａｌｍｉｎｅ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｓａｆｅｔｙｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｓｕｐｐｏｒｔｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌｓｔｒａｎｄ；ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｄｒａｗｉｎｇ；ｈｏｔ ｄｉｐｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ；ｌａｙ；ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ
原天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司（简称中兴盛达）于２０１２年在行业率先成功研制出１×１９结构多层丝预应力混凝土用钢绞线。该产品突破了预应力钢绞线传统的１×７两层丝结构，设计为１×１９三层丝结构，通过钢绞线结构的改变，实现大规格和高强度，并形成了系列产品，抗拉强度１８６０ＭＰａ以上。该系列产品在大型国有煤矿进行了推广使用，用其制作的锚索有效控制了顶板下沉，避免了钢绞线易拉断等问题，使用效果良好。但在一些特殊煤矿中，存在着盐碱潮湿等易腐蚀环境，钢绞线容易发生腐蚀，威胁煤矿巷道安全。需要提高预应力钢绞线的耐腐蚀性能。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具有优良防腐性能，我国预应力工程中普遍采用１×７－ １５．２ｍｍ热镀锌钢绞线。既能保证高承载力又具有防腐性能的大规格１×１９结构热镀锌钢
绞线产品在国内外市场尚未开发。为充分满足特殊煤矿用户的使用需求，中兴盛达自主立项研发１×１９Ｓ－ ２１．８ｍｍ大规格高强度预应力镀锌钢绞线。
１ 研制过程
１．１ 研制目标
中兴盛达自主研制开发的１×１９结构系列钢绞线，在煤矿巷道支护领域中已获得了较好的应用。但这类产品在热镀锌方面的研究较少，现有标准中，均没有对１×１９结构热镀锌钢绞线做出规定。ＧＢ／Ｔ５２２４—２０１４《预应力混凝土用钢绞线》只适用于冷拉光圆和刻痕预应力钢绞线，没有对涂镀层做出规定。ＹＢ／Ｔ１５２—１９９９《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》和国际上热镀锌预应力钢绞线权威标准ＮＦＡ３５ ０３５—２００１中，也只规定了１×７结构，最大规格为１５．７ｍｍ，中兴盛达参照ＧＢ／Ｔ５２２４—２０１４《预应力混凝土用钢绞线》起草了Ｑ／１２ＹＢ３１６６—２０１５《多层丝预应力混凝土用热镀锌钢绞线》，对热
第３期蔺秀艳，等： ２１．８ｍｍ高强度镀锌钢绞线研制
镀锌钢绞线的力学性能、镀锌层质量、锌层均匀性等指标作出相应的规定。本项目以Ｑ／１２ＹＢ３１６６—２０１５《多层丝预应力混凝土用热镀锌钢绞线》企业
标准作为研制依据，凭借长期生产预应力钢绞线和热镀锌钢绞线产品的技术积累和经验，制定研制目标，研制目标值与相关标准值对比见表１。
表１ 研制目标值与相关标准值对比
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔａｒｇｅｔｖａｌｕｅａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｓｔａｎｄａｒｄｖａｌｕｅ
标准名称
结构规格／
ｍｍ最大力／ｋＮ抗拉强度／ＭＰａ最大力总伸长率／％防腐性能
锌层面质量／（ｇ·ｍ－２）锌层均匀性ＹＢ／Ｔ１５２ １９９９１×７－ １５．７≥２７９１８６０≥３．５１９０～３５０２次未露铜ＮＦＡ３５ ０３５ ２００１１×７－ １５．７≥２７９１８６０≥３．５１９０～３５０２次未露铜Ｑ／１２ＹＢ３１６６ ２０１５
１×１９Ｓ－ ２１．８≥５８３１８６０≥３．５１９０～３５０２次未露铜研制目标
１×１９Ｓ－ ２１．８
≥５
８５１８６０
≥４
．５２２０～３００
４次未露铜
１．２ 工艺流程
在普通光圆钢绞线生产的基础上，把研制过程分成５部分：
盘条表面处理、镀前拉拔、热镀锌、镀后表面精整和捻制稳定化处理。重点设计了拉拔工艺和热镀锌工艺过程。工艺流程为：盘条放线→检验、试验→酸洗、磷化→拉拔→检验、试验→热镀锌→表面精整→捻制→稳定化处理→层绕→检验、试验→包装→入库。１．３ 产品尺寸结构
产品结构设计为西鲁式１×１９Ｓ（１＋９＋９），如图１
所示。
ａ）横截面 ｂ）实物照片
图１ １×１９Ｓ（１＋９＋９）西鲁式结构钢绞线Ｆｉｇ．１ １×１９Ｓ（１＋９＋９）Ｓｅａｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｓｔｅｅｌｓｔｒａｎｄ
钢丝镀锌层厚度需要满足防腐性能的要求，设计钢丝尺寸既要保证钢绞线的外接圆直径符合用户要求，还要满足防腐要求。镀锌后钢丝直径等于镀锌前钢丝直径和镀锌层厚度之和，钢丝镀锌前直径太小会影响力学性能，可能达不到１８ ６０ＭＰａ的设计要求，直径太大镀锌层厚度可能满足不了防腐性能的要求。
锌层面质量按设计目标满足２
２０～３００ｇ／ｍ２
的要求，设计锌层厚度为０．０７～０．０８ｍｍ，按照配丝原则，确定镀前中心丝、内层丝和外层丝的公称直径分别为：６．１３～６．１７ｍｍ，３．０４～３．０８ｍｍ，５．５８～５．６２ｍｍ。１．４ 原料选择
１×１９结构２１．８ｍｍ预应力钢绞线生产多采用微合金化的 １３．０ｍｍ盘条。生产的１×１９结构预应力镀锌钢绞线采用热镀锌工艺，热镀锌过程中对钢丝力学性能的影响很大，考虑镀锌后强度损失，采用微合金化的
１３．０ｍｍ盘条无法实现１８６０ＭＰａ研制目标。按照产品的结构设计以及三层丝的配丝尺寸，充分考虑拉拔工艺等条件，按照热镀锌抗拉强度性能损失不超过１０％的原则，设计使用ＳＷＲＨ８
２Ｂ优质控冷热轧盘条， １５．０ｍｍ用于生产中心丝， １４．０ｍｍ生产外层丝， ８．０ｍｍ生产内层丝，以满足产品性能的要求。
热镀锌过程对钢丝的力学性能产生重要的影响。严格控制盘条化学成分中的Ｃ、Ｓｉ和Ｍｎ质量分数，并添加Ｃ
ｒ、Ｖ元素，降低Ｐ、Ｓ、Ｃｕ等有害元素的质量分数［１］
。尤其对Ｓｉ的质量分数做了限制，控
制在０
．２２％～０．２７％。由于钢中硅元素的存在，会导致锌液与铁剧烈反应，锌层中的脆相ζ相快速增
长，获得过厚的镀锌层，呈现灰，性能下降［２］
。经验证明，钢材较高的含硅量对热镀锌的不利影响并不随硅质量分数的增高而加剧。特别是在镀锌温度较高、浸锌时间较长时。在４６０℃镀锌时，即使硅质量分数较低，经短时间浸锌就可以产生厚的镀锌层，硅质量分数为０
．０６％～０．０８％时，镀层厚度达到最大值，硅质量分数为０．１２％～０．２５％时，其镀层厚度又转为正常。当硅质量分数超过０．２５％时，镀层厚度又急剧增长。因此化学成分中硅质量分数应严格控制在０．２２％～０．２７％，以便更好地控制钢丝热镀锌的锌层面质量。中兴盛达与某钢厂合作，共同研制了化学成分达到表２要求的大规格盘条。并根据经验公式进行计算，确定了ＳＷＲＨ８２Ｂ盘条的初始抗拉强度要求： １５．０ｍｍ盘条不小于１２００
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９１·
金 属 制 品第４７卷
ＭＰａ， １４．０ｍｍ盘条不小于１２３０ＭＰａ， ８．０ｍｍ盘条不小于１２００ＭＰａ，断面收缩率均不小于３０％。
表２ ＳＷＲＨ８２Ｂ盘条化学成分
Ｔａｂｌｅ２ ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＳＷＲＨ８２Ｂｗｉｒｅｒｏｄｗ／％ＣＳｉＭｎＳＰＣｒＮｉＶＣｕ０．８０～０．８４０．２２～０．２７０．７０～０．８０≤０．０２≤０．０２０．２３～０．２７≤０．１００．０３～０．０５≤０．１２
１．５ 酸洗、磷化工艺
钢丝拉拔后进行热镀锌，为保证镀锌层的牢固性和均匀性，钢丝需要进行表面处理。盘条磷化后磷化膜厚度要适当，既能保证拉拔工序顺畅，又要有利于热镀锌前的清洗。一般磷化时间控制在３～５ｍｉｎ，盘条磷化膜面质量不低于７ｇ／ｍ２，能够满足９道次高速拉拔需求。为了适应后续镀锌要求，在大量实践经验的基础上，制定磷化工艺参数要求见表３。
表３ 磷化工艺参数要求
Ｔａｂｌｅ３ Ｐｈｏｓｐｈａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
温度／℃磷化时间／ｍｉｎ总酸度／点游离酸／点酸比磷化膜面质量／（ｇ·ｍ－２）６５～８０１．５～２．０８０～１１０１１～１６５～１０３．０～７．０
１．６ 拉拔工艺
制订拉拔工艺路线必须考虑锌层的厚度。根据
理论计算和实际经验，镀锌前后与精整处理后钢丝
直径应满足表４的要求。
表４ 镀锌前后与精整处理后钢丝直径
Ｔａｂｌｅ４ Ｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｓｔｅｅｌｗｉｒｅｂｅｆｏｒｅａｎｄ
ａｆｔｅｒｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇａｎｄｆｉｎｉｓｈｉｎｇ
镀锌前／ｍｍ镀锌后／
ｍｍ
精整处理后／
ｍｍ
中心丝６．１３～６．１７６．２２～６．２６６．１０±０．０２
内层丝３．０４～３．０８３．１１～３．１５３．１０±０．０２
外层丝５．５８～５．６２５．６６～５．７０５．５５～５．５８
拉拔在直进式拉丝机上进行。拉丝机卷筒采用水冷加风冷两种冷却方式，冷却能力优良，使拉拔的钢丝强度高，塑性、韧性指标良好。总压缩率分别为８３．３０％，８４．１１％，８５．５６％，平均道次压缩率分别为１８．０３％，１８．４９％，１９．５４％，单道次压缩率最大不超过２２％。设计拉拔工艺的原则遵循第１道次压缩率小于平均道次压缩率，目的是进行规圆，消除盘条由于轧制造成的椭圆度，以利于后面道次的拉拔。第２道次采用最大的压缩率，形成较大的塑性变形，最大限度提高加工硬化，使钢丝的抗拉强度得到快速的升高。第３道次后依次降低压缩率，末道次压缩率略低于平均压缩率。为了确保半成品钢丝综合力学性能，既要达到所需的抗拉强度，还要保证钢丝的塑性和韧性，一般末道次压缩率设计为１６．５％～１８．０％。
在Ｌ１２０－９型拉丝机上分别进行９道次拉拔。实际拉拔速度控制为中心丝不大于５．０ｍ／ｓ，内层丝不大于８．０ｍ／ｓ，外层丝不大于５．５ｍ／ｓ。合理控制拉拔速度，适当减少形变速率，以便钢丝获得高抗拉强度的同时，能够获得更好的塑性和韧性。拉拔过程要保证良好的冷却和润滑，以保证后续进行热镀锌时所需的塑性和韧性。末道次模盒不添加润滑剂，钢丝表面的润滑完全依靠前一道次拉丝润滑剂，以利于镀锌表面的彻底清洗，增加镀锌层的牢固度。１．６ 热镀锌工艺
１．６．１ 热镀锌工艺流程
放线→铅浴炉脱脂→冷却→碱洗→热水洗→酸洗（盐酸）→温水洗→助镀→烘干→热镀锌→电磁抹拭→水冷却→收线→检验、试验。
１．６．２ 热镀锌前表面处理工艺
钢丝经过拉拔后，表面会附着残余润滑剂。热镀锌生产线采用了等温铅浴脱脂工艺进行钢丝表面脱脂处理。加热方式为电加热，加热段由可控硅自动控制调节炉温，温度波动±３℃，铅浴炉温度太低，铅液的黏稠性比较大，容易使钢丝表面挂铅；温度太高，会影响钢丝的力学性能，降低钢丝抗拉强度。实际铅温控制在４２０℃。钢丝在铅浴池里经过，在有效消除钢丝表面润滑油脂的同时，一定程度上可以减少钢丝拉拔的残余内应力，使钢丝晶格得到恢复。预应力钢丝在３８０～４２０℃的铅液里进行瞬时低温回火，消除钢丝拉拔产生的残余应力，恢复钢丝的塑性，对钢丝的抗拉强度影响不大。
热镀锌生产线采用铅浴脱脂、在线碱洗、盐酸洗、烘干及热镀锌的连续化生产线，Ｄｖ值１２０～１５０ｍｍ·ｍ／ｍｉｎ。生产线碱洗槽池长度１２．６ｍ，碱洗温度（８０±５）℃，氢氧化钠质量浓度（５０±５）ｇ／Ｌ，碳酸钠质量浓度小于８０ｇ／Ｌ。盐酸槽池分前后两槽池进行表面清洗，总长度２５ｍ。助镀温度（７５±５）℃，氯化铵质量浓度１００～１４０ｇ／Ｌ，亚铁离子质量浓度小于
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０２·
第３期蔺秀艳，等： ２１．８ｍｍ高强度镀锌钢绞线研制
４５ｇ／Ｌ。烘干箱体长度６ｍ，采用热风循环方式进行烘干，烘干温度：（１６０±５）℃。酸洗工艺参数见表５。
表５ 酸洗工艺参数
Ｔａｂｌｅ５ Ｐｉｃｋｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
温度／℃前酸质量浓度／
（ｇ·Ｌ－１）
亚铁离子质量
浓度／（ｇ·Ｌ－１）
后酸质量浓度／
（ｇ·Ｌ－１）
亚铁离子质量
浓度／（ｇ·Ｌ－１）
４０～５０℃８０～１５０＜１２０１５０～１９５＜８０
１．６．３ 热镀锌工艺
钢丝经过铅浴脱脂，碱洗、酸洗、热水洗后获得清洁的表面。清洗后的钢丝为了防止二次氧化，还需要进行助镀处理，使钢丝表面获得一层保护层，同时使钢丝在锌锅内进行正常反应。再经过热空气烘干进入熔融状态的锌锅，钢丝浸入锌锅中，发生界面反应和扩散反应生成镀锌层。
如何获得所需抗拉强度的镀锌钢丝，避免钢丝在镀锌过程中强度损失过大，同时满足锌层面质量的要求，是镀锌工艺中的主要研制内容。镀锌生产线采用电磁抹拭加氮气保护。锌槽的有效长度５．３ｍ。钢丝在锌槽中滞留的时间和锌温决定钢丝的力学性能，生产线运行速度越快，则钢丝浸锌时间越短，钢丝力学性能损失越小，电磁抹拭时间越短，锌层厚度越厚；锌槽温度越高，钢丝力学性能损失越大。锌的熔点为４１９．５３℃，温度低时黏稠度较大，镀锌钢丝表面容易形成锌层堆积，温度越高，锌液的稀释度越好，镀层表面质量越好，但受自身重力的影响，锌层厚度不易控制。一般高碳钢热镀锌随着总压缩率的增加，抗拉强度的损失在１０％～１５％［３］。为了达到成品钢绞线１８６０ＭＰａ级的抗拉强度级别，热镀锌工序强度损失越小越有利，设计原则为不超过１０％，对热镀锌工艺进行控制。抹拭电流的大小，生产线的运行速度和氮气流量、温度决定镀锌层的厚度和表面质量，是热镀锌质量的关键。钢丝从锌槽出口直接进入电磁抹拭装置，抹拭电流越大，电磁力对钢丝表
面锌层的抹拭力越大，锌层厚度越薄，锌层面质量越小；反之锌层面质量越大，锌层厚度越厚，防腐性能越好。电磁力经过钢丝四周，从上往下穿过，钢丝表面所受电磁力均匀一致，镀层表面越光滑，表面质量越好。合理控制锌槽温度和钢丝浸锌时间是获得所需抗拉强度的关键。通过多次试验，设计合适的抹拭电流，控制合理的Ｄｖ值，通过工艺参数的控制，实现锌层面质量的可控性，同时确保锌层表面光滑、均匀。热镀锌工艺参数见表６。
表６ 热镀锌工艺参数
Ｔａｂｌｅ６ Ｈｏｔ ｄｉｐｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
规格／ｍｍ锌温／
℃
车速／
（ｍ·ｍｉｎ－１）
Ｄｖ／
（ｍｍ·ｍ·ｍｉｎ－１）
抹拭电流／
Ａ
氮气温度／
℃
氮气流量／
（Ｌ·ｍｉｎ－１）
３．１１４０．０１２４．４０
５．６６４６０±５２６．０１４７．１６１９０～２１０４００４００６．２２２４．０１４９．２８
１．７ 精整工艺
热镀锌工艺无论采用哪种抹拭方式，均会出现一些锌层堆积。在钢绞线捻制过程，会影响钢绞线合股成型的尺寸和造成钢丝表面镀锌层的磨损脱落。为了捻制更加顺利，确保钢绞线的外形尺寸均匀一致，
锌层更加均匀密实，增加钢丝的防腐性能，又能一定程度提高钢丝的抗拉强度，对热镀锌后钢丝进行表面精整处理，也就是进行单道次的拉拔处理，通过镀后拉拔实现表面精整的目的。
精整工艺为双金属拉拔，镀锌层与钢基的延展性不同步。要实现双金属拉拔过程的同步进行，关键在拉拔模具的尺寸和工作锥的角度，拉拔过程中要注意模盒角度、模孔出线口与收线盘相切成直线。对于成品模，高碳钢拉拔的光圆钢丝定径带长度为公称直径的０．２５～０．３０倍，工作锥角度一般为８°～１１°。对于双金属拉拔，模具的定径带尺寸要比光圆钢丝的小，工作锥角度比光圆钢丝的大，以利于拉拔时产生的锌屑排除。经过多次试验确定了定径带长度为０．２ｄ（ｄ为镀后直径）；镀锌后拉拔模具角度１４°±１°，拉拔速度设定为不大于２ｍ／ｓ，一道次拉拔完成，压缩率控制在２％～４％。经过精整工艺处理的钢丝表面镀层晶粒排列更加紧密［４］，消除了锌瘤、锌疤等热镀层表面缺陷，同时增加钢丝表面的光洁美观性，改善了锌层的保护作用，钢丝的抗拉强度也有一定的提高。
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金 属 制 品第４７卷
１．８ 捻制及稳定化处理工艺
钢绞线捻制关键在于捻角和捻距的设计，捻角和
捻距合理的匹配既能够保证钢绞线的紧密度要求，又
能满足所需力学性能。捻角大，钢绞线在受到拉伸力
时，能够增加伸长率。捻角过大钢丝在合股过程中所
受剪切力大，钢丝抗拉强度损失大，增大了大规格钢
绞线实现高强度的难度。在煤矿行业，为了安全考
虑，对１×１９结构预应力钢绞线适当增大捻角，在控
制抗拉强度损失的前提下，增加结构伸长，提高延伸
率。最大力总伸长率要求不小于５．０％。捻角过小，
对紧密度有一定的影响，也降低钢绞线的结构伸长。
确定捻角９．８°～１０．５°、捻距２８３～３０５ｍｍ时为最佳，
既保证了钢绞线的紧密度，又能保证钢绞线的抗拉强
度损失最小，有效增加了结构伸长，使钢绞线的最大
力总伸长率不小于５．０％。捻制在１×７和１×１９混
合型预应力钢绞线生产线上进行，一次完成１×１９结
构钢绞线的平行捻制合股过程，捻制速度４０ｍ／ｍｉｎ。
稳定化处理是在施加一定张力的状态下进行的
中频感应加热回火，消除钢丝拉拔产生的内应力。
设计的稳定化处理工艺与普通光圆钢绞线没有区
别，中频炉回火温度３８５～３９０℃，张力２３５～２４５
ｋＮ，弹性伸长率１．０％～１．５％。
２ 研制结果
２．１ 半成品钢丝力学性能
２．１．１ 镀前半成品钢丝力学性能
按照设计的工艺路线，在Ｌ１２０－９拉丝机上进
行９道次拉拔。半成品钢丝力学性能见表７。
表７ 镀前半成品钢丝力学性能
Ｔａｂｌｅ７ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｅｍｉ ｆｉｎｉｓｈｅｄ
ｓｔｅｅｌｗｉｒｅｂｅｆｏｒｅｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ
半成品钢丝平均抗拉
强度／ＭＰａ
平均伸长
率／％
平均弯曲
次数
中心丝１９８０４．７５８．５
内层丝２０３３４．３９．１
外层丝２０３５４．４８．８２．１．２ 镀后半成品性能
按照设计的工艺参数进行热镀锌，镀锌钢丝表面光滑均匀。镀后钢丝力学性能和锌层面质量见表８；抽检外层丝进行硫酸铜试验，每次浸入硫酸铜溶液１ｍｉｎ，锌层均匀性平均２．５次不出现铜。
根据表７和表８数据，镀锌后钢丝平均抗拉强度：中心丝降低了７．０７％；内层丝降低了１１．４６％；外层丝降低了６．６３％。
表８ 镀后半成品钢丝性能
Ｔａｂｌｅ８ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｅｍｉ ｆｉｎｉｓｈｅｄｓｔｅｅｌｗｉｒｅ
ａｆｔｅｒｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ
半成品
钢丝
热镀锌合金平均抗拉
强度／ＭＰａ
平均锌层
面质量／
（ｇ·ｍ－２）
缠绕
性能中心丝１８４０２８６８圈不断裂、不起皮内层丝１８００２８５８圈不断裂、不起皮外层丝１９００２９１８圈不断裂、不起皮２．１．３ 精整半成品钢丝性能
按照设计的工艺参数进行表面精整处理。精整处理后钢丝力学性能和锌层面质量见表９；进行硫酸铜试验，每次浸入硫酸铜溶液１ｍｉｎ，锌层均匀性平均４次不出现铜。
表９ 表面精整处理后半成品钢丝性能Ｔａｂｌｅ９ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｅｍｉ ｆｉｎｉｓｈｅｄｓｔｅｅｌｗｉｒｅａｆｔｅｒ
ｓｕｒｆａｃｅｄｒａｗｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ
平均抗拉
强度／ＭＰａ
平均锌层
面质量／
（ｇ·ｍ－２）
缠绕
性能中心丝１９２０２７２８圈不断裂、不起皮内层丝１８９３２７１８圈不断裂、不起皮外层丝１
９４７２７７８圈不断裂、不起皮 经过一道次的表面精整处理后，根据表１０和表１１数据，抗拉强度平均值分别为中心丝提高８０ＭＰａ，占比４．３％；内层丝提高９３ＭＰａ，占比５．２％；外层丝提高４７ＭＰａ，占比２．５％。锌层面质量平均降低１４ｇ／ｍ２，占约５％。锌层均匀性平均提高１．５次，占比６０％。锌层牢固性基本上没有变化。２．２ 成品性能
２．２．１ 力学性能
经国家建筑钢材质量监督检验中心检验，钢绞线成品平均抗拉强度１８９８ＭＰａ；０．２％屈服强度１７５４ＭＰａ，最大力总伸长率５．０％。成品镀锌钢绞线力学性能试验数据见表１０。
２．２．２ 松弛性能
经国家建筑钢材质量监督检验中心检验，按ＧＢ／Ｔ５２２４标准要求做松弛试验，施加实测抗拉强度７０％的破断力，实测１２０ｈ的松弛值为１．３％，进行推算１０００ｈ的松弛值为１．８％。
２．２．３ 锌层面质量
经国家建筑钢材质量监督检验中心检验，实测锌层面质量２４０～２９４ｇ／ｍ２，浸入硫酸铜溶液１ｍｉｎ，
·
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