《高强度大桥缆索钢丝用热轧盘条》行业标准

高强度大桥缆索钢丝用热轧盘条高强度大桥缆索钢丝用热轧盘条 行业标准行业标准 编制说明编制说明 一 任务来源一 任务来源 高强度大桥缆索钢丝用盘条国产化攻关 课题 为国家科技部科技支持项目 高强度大桥缆 索的研究及国产化 项目中的子课题之一 其中 桥梁缆索高强度钢丝用热轧盘条 行业标准 是 高强度大桥缆索钢丝用盘条国产化攻关 项目的研究内容之一 通过该课题的研究成果及产 业化 制定一项桥梁缆索用高强度度钢丝盘条的行业标准 通过制定该项标准 填补我国没有大 桥缆索高强度钢丝用盘条的国家标准的空白 使国内钢铁行业有一个统一的生产和验收的技术依 据 同时提高我国高强度钢丝用热轧盘条的生产技术水平及产业化的规模 扩大中国大桥缆索的 生产技术 进而扩大中国制造的大桥缆索在世界各国桥梁建设中的市场占有率 根据工业和信息化部工信厅 2009 104 号文 关于印发 2009 年第一批工业行业标准制修订计 划的通知 SAC TC183 全国钢标委 2009 15 号文 关于下达全国钢标委 2009 年第一批行业标准 制修订项目计划的通知 的要求 由江阴兴澄特种钢铁有限公司 冶金工业信息标准研究院负责 制订 高强度大桥缆索钢丝用热轧盘条 行业标准 二 国内外桥梁缆索用盘条技术发展现状二 国内外桥梁缆索用盘条技术发展现状 目前国内外桥梁缆索技术发展具几个发展趋势 随着桥梁跨经的增大 桥梁缆索材料向高强 度和超高强度发展 桥梁缆索的使用寿命要求提高 桥梁缆索的抗风雨振性能要求提高桥梁使用 安全性和可靠性要求更高 桥梁缆索用镀锌钢丝是大桥的主要受力构件 其技术性能指标要求很高 过去一直以高价从 国外进口 1994 年以后 江阴华新钢缆 上海申佳 江西九江等企业相继投产 广东虎门大桥悬 索用普通松驰镀锌钢丝 被江阴华新钢缆与德国联合中标 由此填补了此类产品国内生产的空白 结束了我国长期依赖进口的局面 抗拉强度是主缆钢丝的重要指标 湖北宜昌大桥 江苏江阴大桥的主缆钢丝的抗拉强度都是 1600Mpa 随着大桥跨经的增加 为减少主缆索重量 国际上以提高钢丝的抗拉强度为发展趋势 明石海峡大桥主缆钢丝的抗拉强度提高到 1760Mpa 重庆鹅公岩大桥 江苏润杨大桥的主缆钢丝的 强度为 1670Mpa 广西柳州红光大桥 浙江舟山西堠门大桥主缆索钢丝强度提高到 1770Mpa 目前 已经建成的苏通大桥主跨度达到 1088 米 主缆索钢丝强度要求达到 1770Mpa 以上 长期以来 桥梁缆索用镀锌钢丝的抗拉强度一直维持在 1570 MPa 1670MPa 之间 目前 1770 MPa 级已成为市场的主流 1860Mpa 2000Mpa 级成为世界桥梁主缆索用钢丝的发展方向 2000 年以前 所有桥梁缆索用镀锌钢丝的盘条均采用进口盘条 但存在成本较高 采购周期 长等缺点 国外生产桥梁缆索镀锌钢丝用盘条 主要国家为日本 德国 法国 意大利 韩国等 我国主要从日本进口盘条生产桥梁缆索用镀锌钢丝 其中以日本新日铁生产的 DLP 盐浴淬火 盘 条技术性能最佳 近几年 兴澄 宝钢 沙钢都相继进行了桥梁缆索用镀锌钢丝盘条的试制及生 产研究 江阴兴澄特钢公司与江阴华新钢缆合作开发的大桥缆索镀锌钢丝专用盘条 以日本 JIS G3502 的 SWRS82B 为基础 盘条通过微合金化处理及控制冷却 加工后的镀锌钢丝的强度可以达到 1670Mpa 以上 平均 1720Mpa 目前国内生产桥梁缆索钢丝专用盘条的企业主要有兴澄 宝钢 武 钢 首钢 沙钢 天钢等企业 以提供抗拉强度在 1770Mpa 以下的桥梁缆索用镀锌钢丝专用盘条 为主 目前以实现部分替代进口盘条 从国产盘条与日本进口盘条对比结果看 主要存在国产盘条的抗拉强度有的比日本 DLP 盘条 低 特别是大直径 13mm 盘条抗拉强度偏低 断面收缩率国产盘条比日本 DLP 盘条低 国产盘条 的索氏体化含量比日本 DLP 盘条小 这是由于国内盘条冷却线均采用斯太尔摩线冷却 缓冷 空 冷 风冷等 而日本 DLP 盘条还采用了盐浴淬火冷却 这样可以提高盘条的索氏体化 提高盘条 的通条性能 国产 SWRS82B 盘条与日本 S82B 盘条的化学成份基本相差不大 理化性能和杂夹物含 量与日本 DLP 盘条相差不大 钢的纯净度略低于日本 国产 S82B 盘条的实物质量 还应从盘条的 抗拉强度 断面收缩率 索氏体化 钢的纯净度指标方面进一步提高 特别是盘条的通条性 稳 定性 以提高钢丝生产企业的加工成材率和生产效率 通过对 SWRS82B 盘条质量的稳定与提高将为高强度级别桥梁缆索用钢丝及桥梁缆索钢丝专用 盘条的开发奠定一定的基础 目前国内高强度 抗拉强度 1770Mpa 桥梁缆索钢丝专用盘条的生产已经开始应用 处于产业 化生产阶段 1860 Mpa 2000 Mpa 桥梁缆索钢丝专用盘条国际上还处于研发阶段 也是我们今后 的发展方向 通过制定大桥缆索用高强度镀锌钢丝用盘条的行业标准 推进高强度盘条生产的新 工艺新技术的应用 建立盘条生产企业和镀锌钢丝 缆索制造企业之间的科研生产和市场的纽带 推动高强度盘条的应用领域 通过标准化实现为金属制品行业的节能降耗服务 引领特钢行业高 强度盘条生产的技术进步 三 该领域国内外知识产权情况三 该领域国内外知识产权情况 目前与本项目相关的专利情况如下表所示 序号专利名称专利类型发明单位 1 高强度钢盘条及疲劳特性优良的高强度钢丝发明新日铁 2 高强度直接铅淬火线材料及其制造方法发明新日铁 3 高强度 高韧性高碳钢线材及其制造方法发明新日铁 4 混泥土构件用中强钢丝及热轧盘条发明唐山钢铁 5 一种钢丝帘线用盘条的生产工艺发明鞍山钢铁 6 可拉丝性优良的高碳钢丝线材及其制造方法发明神户制钢 7 HIGH STRENGTH WIRE ROD EXCELLING IN WIRE DRAWING PERFORMANCE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME 发明新日铁 8 HIGH STRENGTH HIGH TOUGHNESS HIGH CARBON STEEL WIRE ROD AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME 发明新日铁 9 DIRECT PATENTING HIGH STRENGTH WIRE ROD AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME 发明新日铁 10 HIGH CARBON STEEL WIRE ROD EXCELLENT IN DRAWABILITY AND FATIGUE RESISTANCE AFTER WIRE DRAWING 发明新日铁 11 HIGH CARBON STEEL ROD WIRE OR STEEL WIRE EXCELLENT IN WORKABILITY IN WIRE DRAWING AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME 发明新日铁 12 BAINITE ROD WIRE OR STEEL WIRE FOR WIRE DRAWING AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME 发明新日铁 备注 1 3 项为日本新日铁在中国申请的发明专利 7 12 项为新日铁在国际诸多国家申请的发 明专利 目前 高强度镀锌钢丝用盘条的生产技术及实物质量水平 还是以日本生产的产 品为世界领先水平的代表 四 国内外相关标准简析四 国内外相关标准简析 目前与该领域相关的主要技术标准情况如下 桥梁缆索用盘条的相关国内标准桥梁缆索用盘条的相关国内标准 序号标准号标准名称 1GB T 4354 1994 优质碳素钢热轧盘条 2GB T 14981 2004 热轧盘条尺寸 外形 重量及允许偏差 3YB T 146 1998 预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条 4YB T 169 2000 高碳钢盘条索氏体含量金相检测方法 5YB T 170 1 2000 制丝用非合金钢盘条 第 1 部分 一般要求 6YB T 170 2 2000 制丝用非合金钢盘条 第 2 部分 一般用途盘条 7YB T 170 3 2002 制丝用非合金钢盘条 第 3 部分 沸腾钢和沸腾钢替代品低碳钢盘条 8YB T 170 4 2002 制丝用非合金钢盘条 第 4 部分 特殊用途盘条 9JIS G 3502 2004 高强钢丝用线材 10JIS G 3506 2004 高碳钢盘条 11JIS G 3191 2002 热轧钢棒盘条的形状 尺寸重量及允许偏差 12NF A 35 035 2001 钢产品 预应力 热镀锌圆钢丝和钢绞线 13ISO 16120 4 2001 制丝用非合金钢盘条 第 4 部分 特殊用途盘条 1 GB T 4354 1994 优质碳素钢热轧盘条 于 1984 年首次发布 1994 年修订 该标准钢牌号引用 GB T 699 的钢牌号 适用于炭素弹簧钢丝 油淬火回火弹簧钢丝 预应力钢丝 高强度优质 炭素结构钢丝 镀锌钢丝 镀锌钢铰线及钢丝绳用碳素热轧盘条的生产 该标准仅对优钢盘条 的一般技术要求做了限定 该标准由于适用范围宽 诸多技术要求均不能满足特殊用途钢丝对 热轧盘条的技术要求 2 YB T 146 1998 预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条 是冶金行业根据日本 JIS G 3502 1996 琴钢丝用盘条标准转化而来 本标准仅部分采用了 JIS G 3502 1996 的部分钢牌号和化学成 分 并对标准中部分基础标准和检验方法标准转化成为我国相应的国家标准 国内金属制品企 业及盘条生产企业很少采用此标准 3 YB T 170 1 2000 170 2 2000 170 3 2000 适用于低强度钢丝 强度小于 400Mpa 所用盘 条的生产 4 YB T 170 4 2000 适用于特殊用途盘条的牌号和技术要求 但对于镀锌钢丝的特殊要求标准 中未有明确描述 企业采用这个标准订货时还要另签技术协议 5 JIS G 3502 标准主要用于高强钢丝 油回火高强钢丝 PC 钢丝 PC 钢丝绞合线 钢丝绳等制 造用途的盘条 我国目前对于高强度桥梁缆索钢丝用盘条各生产企业一般均参照日本 JIS G 3502 标准与用户之间签订技术协议 有的企业制定了相应的企业标准 6 ISO 16120 4 2001 标准被修改采用于我国的行业标准 YB T 170 4 2000 中 五 编制原则五 编制原则 1 积极采用国际标准和国外先进标准 引用和引导新工艺新技术的应用 引领行业的技术进步 2 充分考虑国家桥梁缆索发展战略和发展趋势 通过标准化推行国家的产业发展政策 体现行 业的发展方向和行业的科技发展水平 3 以满足我国桥梁缆索用镀锌钢丝的使用为前提 体现目前国内桥梁缆索用盘条生产的实物质 量水平 提高标准的市场适应能力 4 综合考虑企业生产成本及国内外原料资源的供应情况 降低生产成本 节约能源 降低原料 消耗 六 技术条款编制说明六 技术条款编制说明 1 钢牌号的选择 ISO 16120 4 2004 标准中的 80 以上牌号的钢的化学成分 表表1 化化学学分分析析 炉炉次次分分析析 a 钢钢种种 Heat analysis b C c Si d Mn e P 最大 S 最大 Cr f 最大 Ni f 最大 Mo 最大 Cu f g 最大 Al h 最大 N i 最大 C80D2 0 78 0 82 0 10 0 30 0 50 0 70 0 020 0 025 0 10 0 10 0 03 0 15 0 01 0 007 C82D2 0 80 0 84 0 10 0 30 0 50 0 70 0 020 0 025 0 10 0 10 0 03 0 15 0 01 0 007 C86D2 0 84 0 88 0 10 0 30 0 50 0 70 0 020 0 025 0 10 0 10 0 03 0 15 0 01 0 007 C88D2 0 86 0 90 0 10 0 30 0 50 0 70 0 020 0 025 0 10 0 10 0 03 0 15 0 01 0 007 C92D2 0 90 0 95 0 10 0 30 0 50 0 70 0 020 0 025 0 10 0 10 0 03 0 15 0 01 0 007 C98D2 0 96 1 00 0 10 0 30 0 50 0 70 0 020 0 025 0 10 0 10 0 03 0 15 0 01 0 007 a未经买方同意 不得有意添加本表未列元素 旨在完成炉次的除外 微合金的添加由制造商与买方在 订购时达成一致 b 特殊非合金钢符合 ISO4948 1和ISO 4948 2 c 制造商和买方可协商一致 通过降低最低值或增加最大值将C32D2至C98D2钢种的碳含量范围扩大 0 01 d 镀锌用线材在订购时应规定所需硅含量下限值 e 对于锰含量 订购时可协商与表中所列不同的范围 幅度为0 20 最大值不超过 1 20 最低值 不低于0 30 f Cu Ni Cr总含量不得超过 0 30 g Cu Sn 0 15 某些应用情况 可通过协议将 Cu含量限定为最高 0 12 h 订购时可协议确定铝含量值为 0 02 至0 10 硅含量值可根据要求定为 0 10 i 如果依据 h项含量定为 0 02 至0 10 应在订购时确定 N的限值 JIS G 3502 2004 标准中的 80 以上牌号的钢的化学成分 表表 1 化化学学成成分分 钢钢种种碳碳C C硅硅SiSi锰锰MnMn磷磷P P硫硫S S铜铜CuCu SWRS 80B0 78 0 830 12 0 320 60 0 90 在0 025以下 在0 025以下在0 20以下 SWRS 82B0 80 0 850 12 0 320 60 0 90 在0 025以下 在0 025以下在0 20以下 SWRS 87B0 85 0 900 12 0 320 60 0 90 在0 025以下 在0 025以下在0 20以下 SWRS 92B0 90 0 950 12 0 320 60 0 90 在0 025以下 在0 025以下在0 20以下 等效采用 JIS G 3502 2004 ISO 16120 4 2004 两个标准中的部分技术条款 通过对进口盘 条的实物质量的剖析 以及目前国内钢丝厂普遍采用的钢牌号 本标准列入三个钢牌号 为满足桥梁缆索镀锌钢丝的力学性能要求 成分设计非常关键 目前国内桥梁缆索镀锌钢丝悬 索用钢丝规格为 5mm 斜拉索用钢丝规格为 7mm 盘条规格为 11 0 13 5mm 考虑目前盘条 冷却线多为斯太尔摩冷却线 冷却介质多为风等因素 成分范围宽些便于根据季节调整并满足锌 钢丝性能要求 化学成份 化学成份 Wt 牌号牌号CSiMnPSCrNiMoCuN GS82Mn 0 80 0 85 0 12 0 32 0 60 0 90 0 0 20 0 0 25 0 2 0 0 1 0 0 0 3 0 1 0 0 0 07 GS87Mn 0 85 0 90 0 18 0 80 0 60 0 90 0 0 20 0 0 25 0 2 0 0 1 0 0 0 3 0 1 0 0 0 07 GS92Mn 0 90 0 95 0 18 1 20 0 60 0 90 0 0 20 0 0 25 0 3 0 0 1 0 0 0 3 0 1 0 0 0 07 残余元素的要求参照 ISO 16120 4 2004 的标准 增加了 铬 镍 铜含量的总和满足 Cr Ni Cu 0 30 铜 锡含量的总和满足 Cu Sn 0 15 4 生产工艺 考虑到转炉钢残余元素和 N 含量比电炉钢低 塑性及加工性能较好 冶炼方法以转炉冶炼为 宜 考虑到国内钢厂也有采用电炉冶炼的方式生产 标准中对冶炼方式的选择 由供方确定 强 调需经过炉外精炼 5 交货状态 根据国内生产实践以及已被用户所认可的时效时间 盘条以热轧状态交货时 时效时间定为 20 天 冬季 30 天 后交货 或使用 6 力学性能 时效一周后 盘条力学性能数据根据国内钢厂的实物质量水平确定 综合考虑国外进口盘条的实物之来那个 水平 牌号抗拉强度 Rm MPa断后伸长率 A 断面收缩率 Z GS82Mn1180 1300 11 35 GS87Mn1230 1350 10 30 GS92Mn1280 1400 9 28 同一批号盘条的抗拉强度的波动范围应不大于 120 Mpa 采用 ISO 16120 4 2004 中的条款 7 脱碳层 盘条应进行脱碳层深度检验 盘条一边总脱碳层 铁素体 过渡层 的深度不得大于 0 10mm 根据实物质量水平确定 8 非金属夹杂物 JIS 3502 标准中对非金属夹杂和奥氏体晶粒度作为两者选一的检测项目 根据用户的实际需 要 一般采用非金属夹杂的检验 本标准将奥氏体晶粒度的检测作为协议选择项 非金属夹杂物 的检验为必检项 合格级别根据实物质量水平确定 9 显微组织 索氏体含量是钢丝拉拔质量的重要技术指标 尽管 JIS ISO 标准中未对此项条款做要求 根 据国内的实际生产情况及用户的要求 本标准规定为检测项目 盘条应进行索氏体含量检验 索 氏体含量应 85 盘条不应有影响使用的网状渗碳体和淬火组织 马氏体和屈氏体区域 若供 方在工艺上有保证 可不作检验 10