《新日铁缆索规范》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新日铁缆索规范（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、解读新日铁解读新日铁桥梁缆索用高强度镀锌钢丝桥梁缆索用高强度镀锌钢丝按语：按语：线材制品的生产工艺技术，各国都作为制造企业的“Know-how” ，不予公开。中国 由于历史原因，这类知识产权在近期才逐步被重视。日本是非常关注这类技术的国家，除 非为商务原因，一般工艺技术不予发布。原文为介绍新日铁的桥梁缆索用高强度镀锌钢 丝 ，寻求用户信任而推出的一篇文章。其主要内容，正如“摘要”所述：“为防止钢丝扭 转裂纹，提高索氏体化盘条强度比增加拉拔的总变形量更为有效。硅和铬两种可提高索氏 体化盘条强度和减少镀锌过程中强度损失。基于这些发现，高强度镀锌钢丝得以成功研制” 。 其中也叙述了一些工艺技术。作为
2、商务宣传，当然一般只讲长处，回避不足，本公司谨以 解读形式，提出我们的看法，供我国同仁和桥梁建设者参考。原文可从国际桥梁和工 程结构联合会(IABSE)的杂志（Structural Engineerign lnternatioal 3/2002）检索。本文按原文 顺序，摘录有关内容，随后解读有关条款，图表都按原文译制，谨此说明。原文强化途径（Methods for strengthening） 本文介绍提高桥梁缆索用镀锌钢丝强度的方法，叙述直径为 5mm，强度 1960MPa 和直 径 7mm，强度 1770MPa 镀锌钢丝的力学性能。钢丝生产过程包括盘条热处理（对高碳钢盘条 加热或奥氏体化，
3、立即浸于 500600铅池或盐池中急冷）或索氏体化、冷拔和 450镀锌。 强化途径可用如下之一： -提高索氏体化盘条的强度： -增加钢丝冷拔的总变形量 -增加钢丝冷拔期间的加工硬化率 -降低镀锌过程的强度损失 选择不同措施以最大限度减少韧性损失很重要。虽然平行钢丝缆索中钢丝并不扭曲，多 年来，因为方便易行，常以扭转实验测试钢丝韧性，并且该试验在 BS(英国)、DIN(德国)、 JIS（日本）标准中都有规定。 图 1 是索氏体化盘条与出现裂纹时冷拉钢丝强度的关系。这也表明，提高索氏体化盘条 强度在提高钢丝强度同时，防止裂纹产生，比提高冷拉总压缩率有效。 提高索氏体盘条强度的机理主要有： -改善珠
4、光片状间距：提高 C（碳）含量、添加 Cr（铬）。 -片状铁素体的固溶硬化和沉淀硬化：添加 Si（硅）和 V（钒）-提高渗碳体的百分含量：增加 C（碳）的含量。.1.索氏体化盘条强度（MPa） 镀锌钢丝强度（MPa） 图图 1 1：索氏体化盘条强度对裂纹的影响：索氏体化盘条强度对裂纹的影响 图图 3 3：直径为：直径为 5mm5mm 和和 7mm7mm 镀锌钢丝镀锌钢丝强度与疲劳应力的关系强度与疲劳应力的关系解读1冷拉钢丝的塑性指标和韧性指标：冷拉钢丝的塑性指标和韧性指标： 冷拉钢丝的塑性和韧性指标是两类不同性质的参数。塑性指标与其他钢材一样，用伸 长率或断面收缩率来表示，在法国标准中，除伸长
5、率有明确指标3.5%（标距100mm） 外，对断面收缩率，仅定性观察塑性断口（具有明显缩颈） ，在有争议时才考核25%。我 国以考核最严格的标距为 250mm 的断后伸长率4%。能做到该指标的钢丝断口，必定是 塑性断口。日本明石大桥企业标准也仅有标距为 250mm 的伸长率4.0%的要求，但其最 大载荷伸长还是断后伸长未加明确。原文也有断面收缩率的相应研制参数。冷拉钢丝的韧 性指标，一般都以反复弯曲，缠绕和扭转三个指标来衡量，随钢丝的实际受力状态作适当 选择。鉴于桥梁索用钢丝本身不受扭曲，法国 NFA35035，中国 GB/T17101，建设部标 准 CJ3077-1998建设缆索用钢丝 ，C
6、J3508-1986塑料护套平行钢丝拉索 ，都选择反复 弯曲和缠绕两个指标。至于日本企标中不作“应力松弛”考核，而追求“扭转”之间的关 系，将另行分析。2盘条强度与出现盘条强度与出现( 扭转扭转) 裂纹时冷拉钢丝强度的关系裂纹时冷拉钢丝强度的关系 原文图 1 表明了“提高索氏体化盘条的强度，在提高钢丝强度同时，防止裂纹产生， 比提高冷拉总压缩率有效” 。但是，与钢丝纤维组织有关的韧性指标，随着变形程度的提高 基本呈抛物线的变化，对高碳钢丝而言，扭转次数的峰值约在 80%总压缩率范围（随生产 条件不同而有一定差异） 。因而过低的总压缩率反而会导致扭转裂纹提前出现。并且图 1 与 桥梁缆索镀锌钢丝
7、制造实践不符。该图纵座标为钢丝强度， “O”点为 2200MPa，若以SWS82B13mm，抗拉强度为 1100MPa 盘条，拉拔到4.9mm 镀锌前光面钢丝，其总压 缩率为 85.8%，抗拉强度约为 2000MPa。在图 1 座标上已“无地自容”了。而该图的最高 强度为 2800MPa，并由盘条直接拉拔，与本钢丝制造实践相差甚远。3 3索氏体化盘条强化途径索氏体化盘条强化途径 3.1 Patent 的含义自铅淬火取得的金相组织成为最佳冷拉组织以后，该专利(Patent)也就作为钢丝制造业 的铅淬火代名词。世界能源危机和熔铅高温污染，使盘条制造业利用盘条轧制成形后的余 热对冷却后取得相当铅淬火
8、组织作了大量研究和实践。这种高碳钢的最佳冷拉组织是细化 珠光体，亦称索氏体（Sorbite） 。由于钢奥氏体冷却转变的 CCT 曲线在珠光体转变时有较 宽的区 .2. 域，按其片层组织的粗细，分为珠光体（Pearlite） 、索氏体（Sorbite）和屈氏体（troostite） 。 日本盘条制造业在这方面做了大量细致的工作。因而 Patent 已作为索氏体化的代名词。所有高碳钢盘条的控制冷却，都是围绕取得良好的索氏体组织为目的，从而为钢丝制造业 直接拉拔作了显微组织的准备。 3.2 盘条的强化途径国际盘条制造普遍采用热处理强化和微合金强化两个途径，有时往往两者结合进行。 国际上约有 90%以
9、上盘条生产线采用斯太尔摩冷却法，也称 DP（Driect patenting） 。为提 高冷却效果,往往和微合金强化结合进行,日本神户制钢的 KKP 盘条(Kobe-Kakogawa- patenting)就是一个典范。日本新日铁开发的盐浴等温淬火索氏体化盘条(DLP),把非合金化 盘条的强度取得与铅淬火接近的水平。 微合金强化是在各国纳标的较高含锰量高碳钢中，添加 cr:(0.10.3%)V:(0.040.08)，锰 含量多数控制在 0.600.90%，以减少锰的晶粒长大和表面脱碳的负面影响。硅的含量高达 (0.901.20%)，已超过“微合金化”范畴，仅见于原文。 3.3 钢中的硅任何合金
10、化元素添加，对钢的性能都有其有利和不利的两重性，硅也一样。 硅是非碳化物形成元素，主要溶于铁素体而形成合金铁素体达到强化目的。但硅的石 墨化(gvaphitization)倾向较大，促进渗碳体形成石墨碳而使钢的韧塑性和抗疲劳性能下降。 因此作为强化高碳钢的添加元素极少应用。合金化概论普遍认为，当 Si 的含量超过 0.6% 时，其冲击韧性就有下降趋势（见图解1）。因而含硅钢多数用于低碳合金结构钢和中 碳合金弹簧钢。就合金弹簧钢而言，美、英、法、德、日和 ISO，其最高含碳量为 0.550.65%，相当于中国 60Si2MnA 和日本 JIS G4801Spring steelSUP7。该文所述
11、新钢 种（C：0.82-0.88%，Si:0.9-1.20%，见表 1） ，由于无法归类，因而也无法纳标。笔者认为， 该类高硅、高碳钢必须有石墨碳的测定数据，钢丝也必须补充石墨碳含量考核的指标。这 也是含硅弹簧钢考核的常规条件，参见 GB5218-85硅锰弹簧钢丝 。(HB)240 Ak(J)220 280200 240 180 200 C160 160140 120120 80100 40 80 Si0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 1 2 3 4 5 6 7溶于铁素体中的合金元素（%） 溶于铁素体中的合金元素（%）（a） (b)图解图解-1 合金元素对铁素体
12、性能的影响（退火状态）合金元素对铁素体性能的影响（退火状态）（a）对硬度的影响；（b）对韧性的影响原文镀锌钢丝（Galvanized Steel wires）.3. 生产条件（Manufacturing Conditions） 基于上述方法，获得的5mm 强度级别 1960MPa 和7mm，强度级别 1770MPa 镀锌钢P Si MnMo VNi WCrNiCrMnMoW丝的化学成分见表 1。为便于比较，明石大桥所用 5mm、强度级别 1770MPa 钢丝与传统钢丝 一并列入表 1。新钢种在氧气顶吹转炉中冶炼、热轧成直径 12mm-13mm 的盘条，盘条经索 氏体化冷拔成钢丝，之后镀锌。索氏
13、体化后盘条的抗拉强度为 1450MP。这就意味着，与 5mm、1770MPa 钢丝用盘条相比，获得了 125MPa 的强度增加值。12mm 盘条经冷拔成 4.9mm 钢丝、镀锌之后则为 5mm、13mm 盘条以冷拔成 6.9mm 钢丝、镀锌之后则为 7mm。表表 1： ： 盘盘条化学成分（条化学成分（质质量百分比）量百分比）强度级别CSiMnCr解读工程实例5mm、1960MPa 与 7mm、1770MPa0.881.200.500.30待开拓5mm、1770MPa0.820.900.75-明石桥一根主缆5mm、1570MPa0.780.250.75-传统桥梁解读4桥梁缆索镀锌钢丝生产流程比较桥梁缆索镀锌钢丝生产流程比较 日本：不分斜拉索和悬索桥都采用同样的工艺流程 盘条（索氏体化）冷拉热镀锌检测12mm 总压缩率 83.3% 4.9mm 5.0mm检测 13mm 总压缩率 71.8% 6.9mm 7.0mm检测
