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浅谈玻璃幕墙拉索用不锈钢钢绞线研制

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《金属制品》2017年第4期

摘要:介绍玻璃幕墙拉索用不锈钢钢绞线1×61—24.0mm1420MPa使用工况和技术要求,该钢绞线材质为06Cr17Ni12Mo2,公称直径24mm,破断拉力489kN,强度级别1420MPa,生产难度较大。评述该钢绞线用捻制设备、不锈钢丝及生产过程,生产中要控制的关键点,成品经检测破断拉力为509kN,高出用户要求4%,伸长率为0.3%,符合GB/T25821—2010不大于1.5%的要求,满足用户需求。

关键词:玻璃幕墙;不锈钢丝;钢绞线;破断拉力;延伸率

1技术要求及分析

1.1技术要求

1×61—24.0mm1420MPa不锈钢钢绞线主要用于玻璃幕墙拉索(图1)。其柔性的张拉结构在没有施加预应力以前没有刚度,通过施加适当预应力可赋予一定的形状,成为能承受外荷的结构,这就要求钢绞线具备高破断拉力、高韧性、小结构伸长率、清洁防腐等特性。

1.2技术分析

1×61—24.0mm1420MPa不锈钢钢绞线的技术要求主要体现在以下几方面。(1)高韧性。不锈钢丝韧性指标按国际标准EN10264-4—2002执行,并在该标准基础上进行严控,提出了钢丝扭转次数不小于3次、延伸率不小于3%。用户提出的钢丝扭转及延伸率要求,对国内不锈钢生产企业而言,制造难度较大。EN10264-4-2002同时规定,有要求时进行下面的韧性试验:反复弯曲试验、打结抗拉强度试验或缠绕试验。(2)高破断拉力。用户要求1×61—24.0mm1420MPa不锈钢钢绞线破断拉力为489kN,比GB/T25821—2010同规格、同级别钢绞线破断拉力高出24.4%,相当于GB/T25821—2010中1750MPa级别的破断拉力值。国内06Cr17Ni12Mo2材质、直径为2.5~3.0mm的不锈钢丝抗拉强度为1400~1500MPa,要实现用户高破断拉力要求,必须保证钢绞线很好的捻制状态,总捻制损失应控制在7%以内。(3)捻制紧密、不松散。钢绞线捻制过程既要保证钢绞线捻制紧密,又要确保钢绞线不松散,这就要求钢绞线捻制过程对各钢丝张力、变形率有很好的控制,以达到高水平的捻制质量。(4)钢绞线表面清洁。由于钢绞线的特殊用途,使用中起一定装饰作用,对钢绞线表面清洁度要求很高,这就要求捻制过程不能淋油,设备、工装应非常清洁,并确保每层绞线捻制各个环节操作中保持清洁。

2钢绞线研制

2.1结构参数设计

根据玻璃幕墙用不锈钢钢绞线使用工况,结合多年来钢绞线制造经验,采用钢绞线设计软件对钢绞线结构参数进行精细化设计,确保钢绞线设计参数精确、合理,各层钢丝捻角相等,且捻向相反。钢丝捻角相等,钢绞线受力时,各层钢丝受力均匀,有利于提高钢绞线破断拉力。GB/T25821—2010给出了不锈钢钢绞线捻距倍数为8~14,通过查阅相关资料,玻璃幕墙用钢绞线捻距倍数通常为9~12。

2.2不锈钢丝技术要求

钢绞线用钢丝材质选用奥氏体不锈钢,牌号为06Cr17Ni12Mo2,化学成分应符合EN10264-4—2002规定。

2.3产品试制

2.3.1不锈钢丝入厂检验对入厂不锈钢丝进行检验,钢丝性能检测结果见表5,各项指标满足用户要求。

2.3.2钢绞线捻制

为确保不锈钢钢绞线成功试制,在进行不锈钢钢绞线捻制前,应先采用普通高碳钢丝进行捻制试验,验证绞线工艺参数。钢绞线捻制过程分为3次,先进行1-6结构捻制,将其收卷在具有翻身功能的旋转放线架上,再用串联机组在其外依次捻制12根、18根钢丝,并将其收卷在具有翻身功能的旋转放线架上,最后在其外层捻制24根钢丝,各层钢绞线捻制中钢丝张力应均匀、一致,钢绞线捻制应紧密、平整,不得出现起包、跳丝、松弛、波浪等缺陷。钢绞线捻制过程中不淋油,确保捻制设备、工装清洁。钢绞线捻制设备及工装按表6选取,内层钢绞线预变形辊距为捻距的0.90倍,其余各层钢绞线预变形辊距为对应捻距的0.85倍。

2.4产品检验

按照GB/T25821—2010要求,对成品钢绞线进行拆股钢丝缠绕试验、钢绞线破断拉力试验及钢绞线伸长率检测。

2.4.1拆股钢丝缠绕试验GB/T25821—2010规定,钢丝缠绕试验时,以钢丝自身为轴心,以每分钟不超过15圈的速度紧密缠绕2圈,钢丝不得断裂。缠绕试验在钢丝扭转试验机上进行[3],通过拆股钢丝自身缠绕试验,钢丝缠绕次数大于标准规定的2圈。

2.4.2破断拉力试验

首先进行钢绞线破断拉力试样制备,试样最小有效长度(夹头间的距离)为钢绞线公称直径的30倍,两端应用铁丝捆扎牢固,捆扎长度为钢绞线公称直径的3倍,绳头通过浇铸法制备,浇铸法应符合GB/T8358—2014[4]要求。钢绞线破断拉力试验在100t拉力试验机上进行,钢绞线断裂位置位于试样中间,符合GB/T8358—2014规定,实测破断拉力为509kN,比用户要求高4%,满足使用要求。

2.4.3钢绞线伸长率检测

钢绞线伸长率检测在100t拉力试验机上进行,试样制备与破断拉力试样相同。试样制备后,首先加载钢绞线最小公称破断拉力1%的负荷,为保证测量的准确性,连续标出3段250mm长度,增加负荷至最小公称破断拉力的60%,保持1min,再测量其3段标记间所增加的长度,取平均值,该长度与原始长度的百分比,即为钢绞线的伸长率。钢绞线实测伸长率为0.3%,符合GB/T25821—2010不大于1.5%要求。成品钢绞线经过拆股钢丝缠绕试验、钢绞线破断拉力试验及钢绞线伸长率检测,钢绞线各项指标均满足GB/T25821—2010及用户要求。

3结语

通过对不锈钢丝、捻制设备及工装改进,重点控制捻制各层钢丝张力和变形率,保证钢绞线捻制紧密度和表面平整度,实现玻璃幕墙用1×61—24.0mm1420MPa不锈钢钢绞线试制,钢绞线破断拉力、伸长率及拆股钢丝性能均满足用户及标准要求。

参考文献

[1]中国国家标准化管理委员会.不锈钢钢绞线GB/T25821—2010[S].北京:中国标准出版社,2011.

[2]戴宝昌,张平萍,卢冬良,等译.EN10264-4—2002钢丝及钢丝制品———制绳用钢丝第四部分:不锈钢丝[S]//中钢集团郑州金属制品研究院.国外钢丝绳标准译文集.郑州:中钢集团郑州金属制品研究院,2007:433-436.

[3]沈梁湘,吴雪森.在线材扭转试验机上作钢丝缠绕试验[J].金属制品,1987(3):48-49.

[4]中国国家标准化管理委员会.钢丝绳破断拉伸试验方法:GB/T8358—2006[S].北京:中国标准出版社,2006.

作者:张赞斌;陈庆勇;闫保国 单位:咸阳宝石钢管钢绳有限公司

金属制品杂志责任编辑:张雨    阅读:人次