[发明专利]一种2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝及其制造方法

说明书

本发明涉及一种2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝及其制备方法。钢丝的化学成分按照重量百分比计包括：C 0.88‑0.94％、Si 1.05‑1.35％、Mn 0.40‑0.50％、Cr 0.25‑0.35％、Cu≤0.07％、余量为Fe和不可避免的杂质元素，还包括B 0.0005‑0.0015％、Nb 0.01‑0.03％和Mo 0.01‑0.03％中的任意一种或一种以上。该钢丝的制备方法包括盘条前处理、拉拔、热镀锌稳定化过程。通过对所使用盘条的化学成分、表面质量和夹杂物的严格控制，拉拔、热镀锌工艺优化，提高镀锌钢丝的扭转性能。本发明生产的镀锌钢丝抗拉强度可以达到2000MPa级以上，扭转值不小于18圈。

技术领域

本发明属于桥梁缆索镀锌钢丝领域，具体涉及一种2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝及其制造方法。

背景技术

桥梁缆索镀锌钢丝作为索承式桥梁缆索核心部件，服役过程中始终处于拉扭受力状态，对其成分设计、组织、力学均匀性等都有极其苛刻的要求。

随着大跨度桥梁建设的飞速发展，在节约材料用量、降低生产成本、适应特大跨度桥梁建设方面，对桥梁缆索镀锌钢丝提出了超高强度、高扭转性能的要求(如悬索桥要求钢丝扭转值≥14圈，斜拉桥要求钢丝扭转值≥8圈)。随桥梁跨度的增加，全球范围内已开始设计使用1960MPa以上等级的桥梁钢丝，如我国正在建设的虎门二桥、杨泗港大桥、沪通大桥，都将使用1960MPa级和2000MPa级镀锌钢丝。目前国内各生产企业在生产高强度镀锌钢丝，尤其是生产1960MPa级以上级别的钢丝时都存在扭转合格率不高的问题。高强度桥梁缆索镀锌钢丝的稳定生产不仅需要原材料质量稳定，还需要钢丝的拉拔以及热处理过程相互匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝及其制造方法，通过对盘条的夹杂物以及表面缺陷严格控制，优化拉拔及镀锌工艺，生产得到抗拉强度在2000MPa以上，断后伸长率不小于5％，扭转值不小于18圈的桥梁缆索镀锌钢丝。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝，其特征在于，钢丝的化学成分按照重量百分比计包括：C 0.88-0.94％、Si 1.05-1.35％、Mn 0.40-0.50％、Cr 0.25-0.35％、Cu≤0.07％、余量为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步，所述的2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝的化学成分还包括B0.0005-0.0015％、Nb 0.01-0.03％和Mo 0.01-0.03％中的任意一种或一种以上。

以下具体说明各元素的作用及原理：

C含量每增加0.01％，盘条强度约增加10MPa，碳含量超过一定范围容易引起中心碳偏析超标，造成盘条中心出现网状渗碳体等异常组织，影响钢丝的拉拔，因此C的范围选为0.88-0.94％。

Si是铁素体强化元素，Si含量大于0.7时能够显著的降低钢丝在镀锌过程中强度的损失。过多的Si会造成盘条表面的全脱碳，影响最终钢丝的疲劳寿命，同时Si含量过高会导致盘条塑性的下降。因此Si的范围选为1.05-1.35％。

Cr是强碳化物生成元素，它在钢中主要存在于渗碳体片层中通过置换作用形成合金渗碳体。Cr的添加，在相同的冷速下可以细化珠光体片层间距，提高盘条的抗拉强度。由于Cr提高了珠光体中渗碳体的稳定性，不利于钢丝在扭转过程中位错的传递，因此其添加量为0.25-0.35％。

Mn在钢中主要用于增加钢的强度，但如果Mn含量过高使得盘条的淬透性增加，容易造成盘条中淬火组织的出现，因此本发明中，Mn控制在0.40-0.50％。

加入微量B可以抑制P在晶界的偏聚，增加盘条的塑性，同时可以抑制晶界铁素体的形成。本发明中B控制范围在：0.0005-0.0015％。