影響預(yù)應(yīng)力鋼絞線表面質(zhì)量的因素

呂芳（天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司，天津301616）

影響預(yù)應(yīng)力鋼絞線表面質(zhì)量的因素

呂芳
（天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司，天津301616）

針對(duì)鋼絞線在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的表面生銹、劃傷、包裝破損等質(zhì)量問(wèn)題，分析出其影響因素包括盤條表面質(zhì)量、盤條表面處理工序工藝參數(shù)、設(shè)備工件、包裝方式、存儲(chǔ)環(huán)境等。通過(guò)控制原、輔料質(zhì)量，表面處理、鋼絲拉拔、鋼絞線捻制過(guò)程生產(chǎn)工藝參數(shù)，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)鋼絞線噴涂防銹油、改進(jìn)包裝方式等措施，提高了鋼絞線表面質(zhì)量，滿足了客戶對(duì)鋼絞線表面質(zhì)量的生產(chǎn)要求。

預(yù)應(yīng)力；鋼絞線；表面質(zhì)量

1 引言

預(yù)應(yīng)力鋼絞線具有高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞性能、松弛性能好的特點(diǎn)，作為一種重要的建筑用材料，廣泛應(yīng)用于核電、鐵路、公路、橋梁、建筑等重要工程領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著鋼絞線國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，客戶對(duì)鋼絞線表面質(zhì)量的要求不斷提高。根據(jù)客戶反映預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作工藝精良、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，但鋼絞線表面質(zhì)量有待提高，主要是鋼絞線經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間海上運(yùn)輸后出現(xiàn)包裝破損、表面生銹、擦傷等質(zhì)量問(wèn)題。

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5224-2004對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定，除非用戶有特殊要求，鋼絞線表面不得有油、潤(rùn)滑脂等物質(zhì)；鋼絞線表面不得有影響使用性能的有害缺陷，允許存在軸向表面缺陷，但其深度應(yīng)不小于單根鋼絲直徑的4%；允許鋼絞線表面有輕微浮銹，表面不能有目視可見的銹蝕凹坑；鋼絞線表面允許存在回火顏色［1］。日本JIS 3536標(biāo)準(zhǔn)、英標(biāo)BS 5896、美標(biāo)ASTMA416對(duì)外觀要求鋼絲及鋼絞線不應(yīng)存在有害的傷痕、銹等缺點(diǎn)，允許鋼絞線表面有輕微浮銹，目視鋼絞線表面光滑。為滿足客戶要求，提高鋼絞線表面質(zhì)量，本文從生產(chǎn)各環(huán)節(jié)對(duì)影響表面質(zhì)量的因素進(jìn)行控制和改善。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線的生產(chǎn)流程一般包括盤條表面處理、鋼絲拉拔、捻制、鋼絞線穩(wěn)定化處理、層繞、包裝等工序，在生產(chǎn)過(guò)程中常見的鋼絞線表面質(zhì)量缺陷包括表面生銹、顏色不均、存在回火顏色、表面劃傷等。

2 影響原料盤條表面質(zhì)量的因素

盤條表面有一層氧化膜，這層氧化膜主要成分為FeO、Fe3O4、Fe2O3，其組織結(jié)構(gòu)疏松多孔，在外力作用下易碎成粉末，幾乎無(wú)延展性，因此盤條在酸中，表面氧化層被溶解僅小部分，更多是在化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣剝離的。在鋼絞線生產(chǎn)過(guò)程中，氧化膜是否去除干凈對(duì)生產(chǎn)順利進(jìn)行和鋼絲的質(zhì)量有著嚴(yán)重影響。如果盤條銹蝕嚴(yán)重，盤條的表面處理不好，會(huì)造成鋼絲表面有銹皮、銹斑、銹蝕和結(jié)疤，也會(huì)導(dǎo)致模具磨損引起鋼絲表面刮傷、劃痕。因此，對(duì)原料盤條進(jìn)行常規(guī)物理性能檢驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原料表面質(zhì)量檢測(cè)，確保盤條表面沒有影響使用的裂紋、折疊、夾雜、耳子、結(jié)疤、分層等缺陷，更重要的是做好盤條的表面處理。

盤條表面處理的目的是去除盤條表面氧化膜，并涂敷磷化膜潤(rùn)滑層，經(jīng)表面處理后的盤條表面應(yīng)呈均勻的黑色或者灰黑色，無(wú)肉眼可見的氧化鐵皮、紅銹、黑銹、油污等。流程一般為：酸洗→浸洗→沖洗→溫洗→磷化→沖洗→溫洗→皂化→烘干，在此過(guò)程中影響盤條表面處理效果的原因，主要有以下幾個(gè)方面。

（1）酸洗不徹底，盤條表面的氧化膜未洗凈。酸洗用鹽酸濃度不達(dá)標(biāo)，酸洗槽中亞鐵離子含量超標(biāo)，盤條浸酸時(shí)間過(guò)短。酸洗工序應(yīng)保證盤條浸酸時(shí)間足夠長(zhǎng)，嚴(yán)格控制酸洗槽池濃度和亞鐵離子含量滿足工藝要求，及時(shí)調(diào)整槽池液面高度，保證盤條徹底浸酸。

（2）盤條表面磷化膜質(zhì)量差，厚度不足。

酸洗后的盤條表面殘留的酸液未洗凈就進(jìn)入磷化工序，酸洗后的盤條要經(jīng)過(guò)浸洗、高壓水沖洗、溫洗將盤條表面酸液洗凈后再進(jìn)入磷化槽，防止有酸水帶入磷化槽，破壞磷化膜的防護(hù)性。

磷化液游離酸、總酸度未達(dá)標(biāo)。磷化液游離酸指游離的磷酸，它促使鐵的溶解，以形成較多的晶核，使磷化膜結(jié)晶細(xì)致，磷化液游離酸度過(guò)高導(dǎo)致膜層結(jié)構(gòu)疏松、多孔、耐蝕性下降，游離酸度過(guò)低導(dǎo)致磷化膜變薄甚至無(wú)膜?？偹岫纫话阋钥刂圃谝?guī)定范圍上限為好，有利于加速磷化反應(yīng)，使膜層晶粒細(xì)密，但總酸度過(guò)高，膜層變薄，總酸度過(guò)低，膜層疏松粗糙。應(yīng)定期更換磷化槽母液，確保磷化液濃度。

磷化槽內(nèi)積渣高度超標(biāo)，造成磷化膜局部塊狀條狀掛灰，磷化膜不均勻并出現(xiàn)彩色膜，積渣過(guò)多還會(huì)影響加熱管加熱，降低磷化槽正常反應(yīng)，應(yīng)及時(shí)清理磷化槽池內(nèi)的積渣。

磷化溫度、盤條磷化時(shí)間未達(dá)到工藝參數(shù)要求。磷化溫度愈高，時(shí)間愈長(zhǎng)，磷化成膜速度愈快，磷化層愈厚，但溫度不宜過(guò)高，否則磷化盤條表面會(huì)生成一層結(jié)晶體，而且亞鐵離子易被氧化成鐵離子，加大沉淀物，溶液不穩(wěn)定。

（3）工序間隔時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)造成盤條二次生銹，酸洗后盤條在空氣中停留一段時(shí)間再進(jìn)入磷化槽池，會(huì)與空氣接觸氧化生銹，表面泛黃，嚴(yán)重影響磷化效果，不能形成完整的磷化膜，因此應(yīng)盡量縮短工序間隔時(shí)間。

（4）高壓水沖洗不凈。沖洗時(shí)間短，沖洗壓力不夠，沖洗噴嘴數(shù)量少，位置不合理，未將盤條表面殘存液體洗凈，磷化盤條表面殘存大量氯離子，氯離子氧化性強(qiáng)，產(chǎn)生返銹現(xiàn)象。

（5）皂化池內(nèi)的雜物過(guò)多，影響盤條質(zhì)量，應(yīng)及時(shí)清理槽池內(nèi)的雜物，避免雜物影響盤條質(zhì)量，保證皂化質(zhì)量和潤(rùn)滑條件，皂化液不得呈糊狀，以免影響烘干工序。

（6）盤條存放與地面隔離，鋪膠皮墊，減少二次傷害。

3 影響鋼絲表面質(zhì)量的因素

3.1 拉絲模具

拉絲模具模芯主要由入口區(qū)、壓縮區(qū)、定徑區(qū)、出口區(qū)4個(gè)部分組成。模具結(jié)構(gòu)的形狀和光潔度直接影響鋼絲的表面質(zhì)量，如果工作錐角度過(guò)小、不正、呈斜孔或定徑帶長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)、橫截面不呈正圓形而呈橢圓形，不但增大鋼絲與內(nèi)孔的摩擦，而且妨礙潤(rùn)滑劑的帶入，使拉絲過(guò)程中的潤(rùn)滑效果變差，對(duì)鋼絲造成刮傷、產(chǎn)生竹節(jié)等表面缺陷。合適的拉絲模能有效地避免對(duì)鋼絲的擦傷，而且利于潤(rùn)滑劑的帶入，增強(qiáng)潤(rùn)滑效果，減少模芯磨損，提高鋼絲的表面質(zhì)量，同時(shí)也提高拉絲模的使用壽命。模具尺寸不合格，拉拔時(shí)總壓縮率或部分壓縮率過(guò)大，產(chǎn)生過(guò)拉，造成鋼絲橫裂［2］。拉絲模是高損耗品，要對(duì)模具經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)損壞、超直徑要立即更換。

3.2 拉絲潤(rùn)滑劑

在鋼絲拉拔過(guò)程中，拉絲模具與鋼絲之間會(huì)發(fā)生摩擦，這種摩擦多數(shù)情況下是有害的，必須設(shè)法減少，采用的方法就是使用拉絲潤(rùn)滑劑。拉絲潤(rùn)滑劑在被拉鋼絲與拉絲模模壁之間形成一層潤(rùn)滑膜，減小界面間的摩擦，保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量，使其變形均勻。在高速拉拔時(shí)產(chǎn)生的高壓和高溫條件下，潤(rùn)滑劑容易焦化、結(jié)塊對(duì)鋼絲產(chǎn)生刮傷，或生成影響鋼絲性能的化合物，對(duì)鋼絲產(chǎn)生腐蝕。潤(rùn)滑劑不足會(huì)造成潤(rùn)滑不良，鋼絲表面發(fā)亮［3］或使鋼絲變形不均而形成“竹節(jié)”。潤(rùn)滑劑長(zhǎng)時(shí)間使用后顏色發(fā)黑，吸附在鋼絲上造成鋼絲顏色不均。因此，應(yīng)選擇耐高壓和高溫、具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能、有良好的延伸性和潤(rùn)滑性的拉絲潤(rùn)滑劑，并及時(shí)對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行清理，去除結(jié)塊等雜質(zhì)，更換新的潤(rùn)滑劑。

3.3 設(shè)備

拉絲過(guò)程中與鋼絲接觸的導(dǎo)線輪表面不光滑或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活時(shí)，鋼絲會(huì)在導(dǎo)輪上產(chǎn)生滑動(dòng)，從而導(dǎo)致鋼絲劃傷。拉絲機(jī)卷筒積線過(guò)多、過(guò)重，鋼絲不易順利地向上推移，相互壓線，造成機(jī)械擱傷。?？纵S線與模套端面不垂直，模盒位置角度不正確，造成模具軸線與卷筒未成切線方向，偏角過(guò)大，模盒活動(dòng)，使鋼絲變形不均。因此要定期檢查設(shè)備部件，將模盒、角度調(diào)整到合理位置，更換損壞的導(dǎo)輪，防止鋼絲劃傷和變形不均［4］。

3.4 拉絲速度

拉絲速度過(guò)快，鋼絲線溫急劇升高，會(huì)破壞潤(rùn)滑劑的性能，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，引起鋼絲表面產(chǎn)生裂紋和劃傷。應(yīng)控制拉絲的速度，保證冷卻水循環(huán)，確保積線高度已達(dá)到降低鋼絲線溫的目的［5］。

3.5 存貯環(huán)境

鋼絲受環(huán)境影響，在潮濕氣氛或腐蝕性氣氛（如酸霧）的存放過(guò)程中表面容易生銹，應(yīng)改善存放環(huán)境的通風(fēng)條件，確保鋼絲表面干燥。

4 影響鋼絞線表面質(zhì)量的因素

4.1 設(shè)備

捻股機(jī)合線模的位置、角度不合理，捻股機(jī)后變形器輪損壞，壓下量過(guò)大，造成鋼絞線表面出現(xiàn)劃傷、劃痕，因此在開車前對(duì)合線模、后變形器壓下量進(jìn)行檢查，將模盒位置、角度調(diào)整到合理位置。

捻制開車時(shí)如果中頻爐加熱升溫速度過(guò)慢，會(huì)導(dǎo)致鋼絞線表面局部顏色不正常、出現(xiàn)白線黃線，因此應(yīng)加快捻制開車時(shí)的升溫速度，對(duì)出現(xiàn)的白線黃線做好標(biāo)記，層繞生產(chǎn)時(shí)將白線黃線切除。

噴淋器給水量過(guò)大，噴氣量過(guò)小、壓力不足，鋼絞線表面存在大量水分，鋼絞線表面余溫不足以將殘留的水分蒸發(fā)干凈時(shí)，鋼絞線表面會(huì)出現(xiàn)浮銹。在鋼絞線生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)調(diào)整合理的噴淋給水量和吹干用壓縮空氣氣壓，加大噴氣量，確保鋼絞線生產(chǎn)收線時(shí)表面干燥。

4.2 防銹液

鋼絞線在長(zhǎng)期存放及運(yùn)輸過(guò)程中受空氣中水蒸氣或海上鹽霧影響也會(huì)造成表面銹蝕。為防止鋼絞線在存放和運(yùn)輸過(guò)程中生銹，阻止易使金屬表面銹蝕的物質(zhì)與金屬接觸，將水溶性防銹液均勻涂于鋼絞線表面。

4.3 產(chǎn)品包裝

包裝破損或包裝方式不正確，沒有起到保護(hù)鋼絞線，隔離有害物質(zhì)的作用。采用三層包裝，以保持鋼絞線表面無(wú)雜質(zhì)并防止與有害物質(zhì)接觸，第一層用塑料布纏繞、第二層用三合一塑料編織布纏繞、第三層用塑料編織布包裹一圈。在裝卸和運(yùn)輸過(guò)程中輕裝輕吊軟著陸，避免外包裝破損影響鋼絞線表面質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

提高和改善鋼絞線的表面質(zhì)量要把好原料關(guān)，選擇表面質(zhì)量好的盤條；嚴(yán)格執(zhí)行盤條表面處理工序的工藝參數(shù)；選擇合適的模具，并對(duì)其及時(shí)進(jìn)行檢查更換，及時(shí)添加和清理拉絲潤(rùn)滑劑，確保鋼絲表面質(zhì)量；做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)及時(shí)更換損壞的工件；對(duì)鋼絞線涂抹防銹液起到防銹作用；采用三層包裝方式，起到防潮作用；車間保持通風(fēng)良好，為產(chǎn)品提供良好的存儲(chǔ)環(huán)境。

［1］中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 5224—2014預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

［2］陶維琪，柴進(jìn)才，王松林，等.PC鋼絲生產(chǎn)中的質(zhì)量問(wèn)題分析［J］.金屬制品，2005（1）：18-20.

［3］王庸祿，仁潤(rùn)清.拉絲潤(rùn)滑劑及相關(guān)的鋼絲生產(chǎn)問(wèn)題［J］.金屬制品，1992（6）：5-7.

［4］戴寶昌.重要用途線材制品生產(chǎn)新技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001：119.

［5］毛愛菊.預(yù)應(yīng)力鋼絲連續(xù)高速拉拔時(shí)的溫升與溫降［J］.金屬制品，2003（1）：10-12.

Factors Influencing Surface Quality of Pre-stressed Steel Strand

LV Fang
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

Aiming at the quality problems of surface rust，scratch，damaged packaging in the process of the production and transportation of steel strand，the author analyzes and determines the influencing factors include the surface quality of wire rod，the process parameter in wire rod surface treatment process，equipment and work piece，packing method，storage environment and so on.Measures were taken of controlling the quality of raw material and auxiliary material and process parameters of surface treatment，wire drawing and strand spinning processes，strengthening equipment maintenance，spraying anti--rust oil on steel strand and improving packing method to improve the surface quality of steel strand and meet the production requirements by the customer on steel strand surface quality.

pre-stressing；steel strand；surface quality

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.004

2015-12-13

2015-11-06

呂芳（1981—），女，本科，工程師，主要從事金屬制品質(zhì)量管理工作。