影響預應力鋼絞線表面質量的因素

呂芳（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

影響預應力鋼絞線表面質量的因素

呂芳
（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

針對鋼絞線在生產和運輸過程中出現的表面生銹、劃傷、包裝破損等質量問題，分析出其影響因素包括盤條表面質量、盤條表面處理工序工藝參數、設備工件、包裝方式、存儲環境等。通過控制原、輔料質量，表面處理、鋼絲拉拔、鋼絞線捻制過程生產工藝參數，加強設備維護保養，對鋼絞線噴涂防銹油、改進包裝方式等措施，提高了鋼絞線表面質量，滿足了客戶對鋼絞線表面質量的生產要求。

預應力；鋼絞線；表面質量

1 引言

預應力鋼絞線具有高強度、高韌性、抗疲勞性能、松弛性能好的特點，作為一種重要的建筑用材料，廣泛應用于核電、鐵路、公路、橋梁、建筑等重要工程領域。近年來，隨著鋼絞線國際市場競爭的日益加劇，客戶對鋼絞線表面質量的要求不斷提高。根據客戶反映預應力鋼絞線制作工藝精良、產品性能穩定，但鋼絞線表面質量有待提高，主要是鋼絞線經過長時間海上運輸后出現包裝破損、表面生銹、擦傷等質量問題。

我國標準GB/T 5224-2004對表面質量規定，除非用戶有特殊要求，鋼絞線表面不得有油、潤滑脂等物質；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標準、英標BS 5896、美標ASTMA416對外觀要求鋼絲及鋼絞線不應存在有害的傷痕、銹等缺點，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，提高鋼絞線表面質量，本文從生產各環節對影響表面質量的因素進行控制和改善。

預應力鋼絞線的生產流程一般包括盤條表面處理、鋼絲拉拔、捻制、鋼絞線穩定化處理、層繞、包裝等工序，在生產過程中常見的鋼絞線表面質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，其組織結構疏松多孔，在外力作用下易碎成粉末，幾乎無延展性，因此盤條在酸中，表面氧化層被溶解僅小部分，更多是在化學反應中產生的氫氣剝離的。在鋼絞線生產過程中，氧化膜是否去除干凈對生產順利進行和鋼絲的質量有著嚴重影響。如果盤條銹蝕嚴重，盤條的表面處理不好，會造成鋼絲表面有銹皮、銹斑、銹蝕和結疤，也會導致模具磨損引起鋼絲表面刮傷、劃痕。因此，對原料盤條進行常規物理性能檢驗的同時，應加強對原料表面質量檢測，確保盤條表面沒有影響使用的裂紋、折疊、夾雜、耳子、結疤、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，并涂敷磷化膜潤滑層，經表面處理后的盤條表面應呈均勻的黑色或者灰黑色，無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，在此過程中影響盤條表面處理效果的原因，主要有以下幾個方面。

（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標，酸洗槽中亞鐵離子含量超標，盤條浸酸時間過短。酸洗工序應保證盤條浸酸時間足夠長，嚴格控制酸洗槽池濃度和亞鐵離子含量滿足工藝要求，及時調整槽池液面高度，保證盤條徹底浸酸。

（2）盤條表面磷化膜質量差，厚度不足。

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

磷化液游離酸、總酸度未達標。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，使磷化膜結晶細致，磷化液游離酸度過高導致膜層結構疏松、多孔、耐蝕性下降，游離酸度過低導致磷化膜變薄甚至無膜。總酸度一般以控制在規定范圍上限為好，有利于加速磷化反應，使膜層晶粒細密，但總酸度過高，膜層變薄，總酸度過低，膜層疏松粗糙。應定期更換磷化槽母液，確保磷化液濃度。

磷化槽內積渣高度超標，造成磷化膜局部塊狀條狀掛灰，磷化膜不均勻并出現彩色膜，積渣過多還會影響加熱管加熱，降低磷化槽正常反應，應及時清理磷化槽池內的積渣。

磷化溫度、盤條磷化時間未達到工藝參數要求。磷化溫度愈高，時間愈長，磷化成膜速度愈快，磷化層愈厚，但溫度不宜過高，否則磷化盤條表面會生成一層結晶體，而且亞鐵離子易被氧化成鐵離子，加大沉淀物，溶液不穩定。

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

（4）高壓水沖洗不凈。沖洗時間短，沖洗壓力不夠，沖洗噴嘴數量少，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，產生返銹現象。

（5）皂化池內的雜物過多，影響盤條質量，應及時清理槽池內的雜物，避免雜物影響盤條質量，保證皂化質量和潤滑條件，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 影響鋼絲表面質量的因素

3.1 拉絲模具

拉絲模具模芯主要由入口區、壓縮區、定徑區、出口區4個部分組成。模具結構的形狀和光潔度直接影響鋼絲的表面質量，如果工作錐角度過小、不正、呈斜孔或定徑帶長度過長、橫截面不呈正圓形而呈橢圓形，不但增大鋼絲與內孔的摩擦，而且妨礙潤滑劑的帶入，使拉絲過程中的潤滑效果變差，對鋼絲造成刮傷、產生竹節等表面缺陷。合適的拉絲模能有效地避免對鋼絲的擦傷，而且利于潤滑劑的帶入，增強潤滑效果，減少模芯磨損，提高鋼絲的表面質量，同時也提高拉絲模的使用壽命。模具尺寸不合格，拉拔時總壓縮率或部分壓縮率過大，產生過拉，造成鋼絲橫裂［2］。拉絲模是高損耗品，要對模具經常檢查，發現損壞、超直徑要立即更換。

3.2 拉絲潤滑劑

在鋼絲拉拔過程中，拉絲模具與鋼絲之間會發生摩擦，這種摩擦多數情況下是有害的，必須設法減少，采用的方法就是使用拉絲潤滑劑。拉絲潤滑劑在被拉鋼絲與拉絲模模壁之間形成一層潤滑膜，減小界面間的摩擦，保證產品的表面質量，使其變形均勻。在高速拉拔時產生的高壓和高溫條件下，潤滑劑容易焦化、結塊對鋼絲產生刮傷，或生成影響鋼絲性能的化合物，對鋼絲產生腐蝕。潤滑劑不足會造成潤滑不良，鋼絲表面發亮［3］或使鋼絲變形不均而形成“竹節”。潤滑劑長時間使用后顏色發黑，吸附在鋼絲上造成鋼絲顏色不均。因此，應選擇耐高壓和高溫、具有穩定的物理和化學性能、有良好的延伸性和潤滑性的拉絲潤滑劑，并及時對潤滑劑進行清理，去除結塊等雜質，更換新的潤滑劑。

3.3 設備

拉絲過程中與鋼絲接觸的導線輪表面不光滑或轉動不靈活時，鋼絲會在導輪上產生滑動，從而導致鋼絲劃傷。拉絲機卷筒積線過多、過重，鋼絲不易順利地向上推移，相互壓線，造成機械擱傷。模孔軸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，偏角過大，模盒活動，使鋼絲變形不均。因此要定期檢查設備部件，將模盒、角度調整到合理位置，更換損壞的導輪，防止鋼絲劃傷和變形不均［4］。

3.4 拉絲速度

拉絲速度過快，鋼絲線溫急劇升高，會破壞潤滑劑的性能，導致潤滑不良，引起鋼絲表面產生裂紋和劃傷。應控制拉絲的速度，保證冷卻水循環，確保積線高度已達到降低鋼絲線溫的目的［5］。

3.5 存貯環境

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

4 影響鋼絞線表面質量的因素

4.1 設備

捻股機合線模的位置、角度不合理，捻股機后變形器輪損壞，壓下量過大，造成鋼絞線表面出現劃傷、劃痕，因此在開車前對合線模、后變形器壓下量進行檢查，將模盒位置、角度調整到合理位置。

捻制開車時如果中頻爐加熱升溫速度過慢，會導致鋼絞線表面局部顏色不正常、出現白線黃線，因此應加快捻制開車時的升溫速度，對出現的白線黃線做好標記，層繞生產時將白線黃線切除。

噴淋器給水量過大，噴氣量過小、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干凈時，鋼絞線表面會出現浮銹。在鋼絞線生產過程中，應調整合理的噴淋給水量和吹干用壓縮空氣氣壓，加大噴氣量，確保鋼絞線生產收線時表面干燥。

4.2 防銹液

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

4.3 產品包裝

包裝破損或包裝方式不正確，沒有起到保護鋼絞線，隔離有害物質的作用。采用三層包裝，以保持鋼絞線表面無雜質并防止與有害物質接觸，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。在裝卸和運輸過程中輕裝輕吊軟著陸，避免外包裝破損影響鋼絞線表面質量。

5 結語

提高和改善鋼絞線的表面質量要把好原料關，選擇表面質量好的盤條；嚴格執行盤條表面處理工序的工藝參數；選擇合適的模具，并對其及時進行檢查更換，及時添加和清理拉絲潤滑劑，確保鋼絲表面質量；做好設備的維護保養及時更換損壞的工件；對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；車間保持通風良好，為產品提供良好的存儲環境。

［1］中國國家標準化管理委員會.GB/T 5224—2014預應力混凝土用鋼絞線［S］.北京：中國標準出版社，2014.

［2］陶維琪，柴進才，王松林，等.PC鋼絲生產中的質量問題分析［J］.金屬制品，2005（1）：18-20.

［3］王庸祿，仁潤清.拉絲潤滑劑及相關的鋼絲生產問題［J］.金屬制品，1992（6）：5-7.

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

［5］毛愛菊.預應力鋼絲連續高速拉拔時的溫升與溫降［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量管理工作。