專利名稱：一種礦山支護(hù)錨索用鋼絞線及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其加工方法。
背景技術(shù)：
目前我國預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件、巖土錨固廣泛采用1×7結(jié)構(gòu)的建筑用鋼絞線，直徑為12.7mm和15.24mm，其破斷負(fù)荷分別為184KN和260KN，伸長率僅為≥3.5％。礦山巷道支護(hù)均借用建筑用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼絞線的直徑、破斷負(fù)荷、伸長率均達(dá)不到礦山支護(hù)的要求。
近年來，我國煤礦安全事故頻頻發(fā)生，瓦斯、水災(zāi)、頂板事故均與預(yù)應(yīng)力鋼材強(qiáng)度、延展性密切相關(guān)。目前礦用小孔徑錨索預(yù)應(yīng)力鋼絞線存在的主要問題是1.鋼絞線直徑小，與鉆孔直徑(28mm)的徑差較大，錨固用的樹脂錨固劑(藥卷)的利用率低，力學(xué)效果差。
2.鋼絞線破斷負(fù)荷較小，在高應(yīng)力、受采動和地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的巷道支護(hù)使用中經(jīng)常出現(xiàn)鋼絞線破斷現(xiàn)象。
3.鋼絞線延伸率低，不能適應(yīng)圍巖的大變形。
4.鋼絞線的沖擊吸收功較低。
因此礦山支護(hù)急需專用的高強(qiáng)度、大延伸率錨索材料，有效控制圍巖變形，確保巖層的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其加工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的鋼絞線直徑與鉆孔直徑的徑差較大，錨固用的樹脂錨固劑(藥卷)的利用率低，力學(xué)效果差；鋼絞線破斷負(fù)荷較小；鋼絞線延伸率低，不能適應(yīng)圍巖的大變形；以及鋼絞線的沖擊吸收功較低的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括捻制在一起的多根鋼絞線，其特征在于所述的鋼絞線采用1×19單絲分為外層、中間層和中心三層捻制結(jié)構(gòu)，單絲直徑為φ3.1mm～φ6.0mm。
所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的單絲直徑均為等直徑，其外層與中間層的旋向相同或相反。
所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的外層與中心采用較大直徑單絲，兩者之間的中間層采用較小直徑單絲填充，該外層與中間層的旋向相同或相反。
所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的中間層與中心采用較大直徑單絲，外層采用較大和較小單絲沿圓周交替布置，該外層與中間層的旋向相同或相反。
一種礦山支護(hù)錨索用鋼絞線的加工方法，其特征在于包括以下步驟盤條→檢驗(yàn)→酸洗磷化→檢驗(yàn)→拉絲→半成品檢驗(yàn)→預(yù)變形→捻股→后變形→穩(wěn)定化處理→層纏→檢驗(yàn)→包裝入庫。
所述的盤條的牌號為SWRH82B-2盤，其所含化學(xué)成分為

所述的拉絲步驟將所述的盤條直徑分別從∮9.0mm、∮12.5mm、∮13.0mm減小∮3.10mm、∮5.5mm、∮6.0mm。
所述的捻股步驟的捻距為內(nèi)層為9D，外層為11D(D為鋼絞線的公稱直徑)。
所述的穩(wěn)定化處理步驟的回火溫度為430～450℃，張力為150～165KN。
本發(fā)明是礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用1×19鋼絲三層同向或反向捻制加工，直徑為18mm、20mm、22mm，破斷負(fù)荷分別達(dá)到400KN、450KN、550KN以上，斷后伸長率達(dá)到7％以上。用最新發(fā)明的礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行巷道支護(hù)，大大提高了礦山巷道的穩(wěn)定性和安全性，有效降低了錨索的間排距，對掘進(jìn)速度也有很大提高。


圖1是本發(fā)明的等直徑、外層與中間層的旋向相同(同向捻制結(jié)構(gòu))的實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的側(cè)面視圖；圖3是本發(fā)明的等直徑、外層與中間層的旋向相反的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的側(cè)面視圖；圖5是本發(fā)明的中間層采用較小直徑單絲填充(內(nèi)填充)、中間層與外層的旋向相同或相反的實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的外層采用大小直徑單絲交替布置(外填充)、中間層與外層的旋向相同或相反的實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1～圖6，本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是捻制在一起的多根鋼絞線，所述的鋼絞線采用1×19單絲分為外層3、中間層2和中心1三層捻制結(jié)構(gòu)，單絲直徑為φ3.1mm～φ6.0mm。
圖1和圖2所示的三層捻制結(jié)構(gòu)的單絲直徑均為等直徑，其外層3與中間層2的旋向(即捻制方向)相同。
圖3和圖4所示的三層捻制結(jié)構(gòu)的單絲直徑也為等直徑，其外層3與中間層2的捻制方向相反。
參見圖5，所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的外層3與中心1采用較大直徑單絲，兩者之間的中間間隙層采用較小直徑單絲填充(稱為內(nèi)填充式結(jié)構(gòu))，該外層3與中間層2的捻制方向也可以相同或相反。
參見圖6，所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的中間層2與中心1采用較大直徑單絲，外層3采用較大單絲32和較小單絲31沿圓周交替布置，較小單絲31作為填充，故該結(jié)構(gòu)也稱為外填充式結(jié)構(gòu)。該外層3與中間層2的旋向也可相同或相反。
由于多根鋼絲多層捻制成的鋼絞線結(jié)構(gòu)伸長大，柔性好，延伸率高，達(dá)到7％以上，比1×7結(jié)構(gòu)提高了40％以上，并給井下施工帶來了方便，鋼絞線可盤卷成2m以下的盤，隨巷道運(yùn)輸便利。
可根據(jù)不同的用途可以選擇不同的結(jié)構(gòu)。
所述的三層結(jié)構(gòu)的單絲均由采用牌號為SWRH82B-2盤條作為原料；盤條化學(xué)成分參見表1，力學(xué)性能見表2。
表1盤條化學(xué)成分

表2盤條的力學(xué)性能

根據(jù)礦井支護(hù)鉆孔直徑尺寸，要求鋼絞線的直徑在φ18mm～φ22mm之間，因此本發(fā)明的成品直徑分為φ18mm，φ20mm，φ22mm三種規(guī)格。
本發(fā)明不同直徑成品的力學(xué)性能如下1、破斷負(fù)荷Fbφ18mmFb≥400KN，φ20mmFb≥450KN，φ22mmFb≥550KN。
2、伸長率≥7％本發(fā)明是礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用1×19鋼絲捻制結(jié)構(gòu)，直徑為18mm、20mm、22mm，破斷負(fù)荷分別達(dá)到400KN、450KN、550KN以上，斷后伸長率達(dá)到7％以上。用最新發(fā)明的礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行巷道支護(hù)，大大提高了礦山巷道的穩(wěn)定性和安全性，有效降低了錨索的間排距，對掘進(jìn)速度也有大的提高。提高礦山支護(hù)錨索的錨固能力，從而提高巷道支護(hù)效果與穩(wěn)定性，減少安全事故。
原鋼絞線結(jié)構(gòu)為1×7結(jié)構(gòu)，兩層單絲直徑基本相同，φ18mm～φ22mm規(guī)格的鋼絞線單絲直徑將達(dá)到φ6mm～φ7mm，由于目前我國高線盤條最大直徑為φ13mm，最高強(qiáng)度1200MPa，拉制成φ6mm～φ7mm時強(qiáng)度只有1670～1770Mpa，鋼絞線整根破斷負(fù)荷僅有400kN左右。因此我們采用1×19捻制結(jié)構(gòu)，分三層捻制，同樣規(guī)格的鋼絞線，單絲直徑僅為φ3.1mm～φ6.0mm，強(qiáng)度可達(dá)1860MPa，1×19結(jié)構(gòu)鋼絞線的有效截面積比同樣外形尺寸的1×7結(jié)構(gòu)鋼絞線的截面積加大了10％以上，整根鋼絞線的破斷負(fù)荷提高了10％～20％，達(dá)到550kN以上，大大提高了錨固力。
由于多根鋼絲多層捻制成的鋼絞線結(jié)構(gòu)伸長大，柔性好，延伸率高，達(dá)到7％以上，比1×7結(jié)構(gòu)提高了40％以上，并給井下施工帶來了方便，鋼絞線可盤卷成2m以下的盤，隨巷道運(yùn)輸便利。
原1×7鋼絞線僅有一種結(jié)構(gòu)兩種捻向(左捻、右捻)，而1×19結(jié)構(gòu)鋼絞線可分等直徑的三層同向捻(如圖1和圖2所示)和交互捻(如圖3和圖4所示)，內(nèi)填充式同向捻和交互捻(如圖5所示)，外填充式同向捻和交互捻(如圖6所示)等多種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)不同的用途可以選擇不同的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝5.1工藝流程盤條→檢驗(yàn)→酸洗磷化→檢驗(yàn)→拉拔→半成品檢驗(yàn)→預(yù)變形→捻股→后變形→消除應(yīng)力處理→層纏→檢驗(yàn)→包裝入庫5.2盤條使用高碳鋼盤條生產(chǎn)。盤條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1和表2.
5.3盤條的檢驗(yàn)試樣長度盤條的頭部剪掉一圈之后再進(jìn)行取樣，長度不小于500mm。
力學(xué)性能每爐取三根試樣進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。
化學(xué)成分每爐取一根試樣進(jìn)行化學(xué)成分的檢驗(yàn)。
金相檢驗(yàn)每爐取一根試樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)。
表面質(zhì)量每爐逐盤進(jìn)行表面質(zhì)量的檢驗(yàn)。
合格判定經(jīng)檢驗(yàn)符合表1及表2要求的盤條，出具合格報告并做好標(biāo)識，不合格的盤條，出具不合格報告并做好標(biāo)識。
5.4酸洗磷化5.4.1酸洗磷化工藝流程盤條→酸洗→清水洗→高壓水→磷化→清水洗→皂化→烘干5.4.2酸洗磷化的工藝參數(shù)見表3
表3酸洗磷化工藝參數(shù)

5.5檢驗(yàn)5.5.1檢驗(yàn)員要對酸洗磷化的操作過程工序控制點(diǎn)進(jìn)行工藝監(jiān)督，達(dá)不到表3規(guī)定時，不允許洗線，并填寫酸洗磷化工藝監(jiān)督記錄。
5.5.2檢驗(yàn)員對表面處理后的盤條進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗(yàn)及標(biāo)識、合格的加拴粉色布菲子，注明日期、規(guī)格、爐號等并簽字不合格的拴上白+黑布菲子甩出，并在白菲子上注明不合格原因，經(jīng)生產(chǎn)部調(diào)度安排，通知酸洗車間進(jìn)行返洗，并在工藝監(jiān)督記錄上注明。
5.6拉拔工藝5.6.1拉拔工藝應(yīng)按照表4規(guī)定執(zhí)行表4成品鋼絲拉拔工藝

5.7半成品檢驗(yàn)5.7.1檢驗(yàn)員在接班后應(yīng)逐臺車檢驗(yàn)在線尺寸是否符合工藝規(guī)定，檢查過程線及半成品表面質(zhì)量、模具及車盤是否過水、潤滑劑是否充足、拉絲機(jī)的拉絲罐積線高度、車速等情況，做好記錄。
5.7.2檢驗(yàn)員應(yīng)逐軸(盤)進(jìn)行尺寸、表面質(zhì)量檢驗(yàn)，鋼絲表面應(yīng)光滑，不應(yīng)有白亮線、裂紋、飛刺、劃傷、竹節(jié)、銹蝕及油污等，合格的在紙菲子上簽名，不合格的拴上白+黑布菲子并注明不合格項(xiàng)目并簽名。
5.7.3生產(chǎn)車間負(fù)責(zé)每軸半成品取樣，每軸半成品只取尾部試樣，并負(fù)責(zé)拴掛菲子做好標(biāo)識。檢驗(yàn)員負(fù)責(zé)取回試樣并進(jìn)行試驗(yàn)，其直徑偏差及力學(xué)性能應(yīng)符合表5中規(guī)定。
表5半成品直徑偏差及力學(xué)性能

5.8預(yù)變形半成品工字輪，放入捻股機(jī)機(jī)架上，從導(dǎo)線輪穿過，在進(jìn)入分線盤之前應(yīng)通過預(yù)變形矯直輥進(jìn)行預(yù)變形處理。
5.9捻股5.9.1操作工啟動生產(chǎn)線前應(yīng)檢查設(shè)備各部分是否正常，在確定無誤后，方能啟動生產(chǎn)線。
5.9.2接班時應(yīng)檢查每個工字輪制動帶的松緊程度，使每根鋼絲的放線張力保持均勻一致。
5.9.3更換半成品工字輪時，操作工首先應(yīng)核實(shí)十九個半成品工字輪中的鋼絲是否符合配絲直徑要求、是否拴掛有合格的檢驗(yàn)標(biāo)識，當(dāng)確定無誤后方能換軸。未經(jīng)檢驗(yàn)合格的半成品不得使用。
5.9.4做好標(biāo)識移植和產(chǎn)生記錄。操作工應(yīng)將十九個半成品軸的菲子和金屬標(biāo)牌集中擰在一起放置在操作臺上，注明趟號。將每軸半成品對應(yīng)的爐號、軋制批號、盤號，工子輪的軸號、半成品直徑、長度、班次、機(jī)臺、日期移植到絞線生產(chǎn)記錄上。
鋼絞線生產(chǎn)記錄，還應(yīng)填寫趟號、直徑、強(qiáng)度、線速度、捻距。
5.9.5捻制工藝參數(shù)見表6.
表6鋼絞線捻制工藝參數(shù)

5.10后變形處理捻制后的鋼絞線應(yīng)經(jīng)過后變形器進(jìn)行矯直，消除捻制應(yīng)力，后變形器的壓下量應(yīng)根據(jù)不同規(guī)格進(jìn)行調(diào)整。
5.11消除應(yīng)力處理5.11.1消除應(yīng)力處理工藝參數(shù)見表7。
表7消除應(yīng)力處理工藝參數(shù)

5.11.2未經(jīng)消除應(yīng)力回火處理部分的鋼絞線，必須剪除。
5.11.3鋼絞線的捻距為鋼絞線直徑的9～11倍，除非合同另有規(guī)定。
5.11.4捻制過程中出現(xiàn)的斷絲，在電接后噴漆做好標(biāo)記，最終剪除。
5.11.5生產(chǎn)過程中，鋼絞線必須過水冷卻，經(jīng)壓縮空氣吹干。水溫應(yīng)高于35℃，通過氣封后的絞線不允許表面有水跡和浮銹。
5.11.6絞線通過氣封后應(yīng)留有50～80℃的余溫，烘干殘余水份，以成品絞線伸直性良好，不產(chǎn)生浮銹為調(diào)節(jié)水量的原則。
5.12層纏5.12.1鋼絞線層繞應(yīng)緊密，第一層必須排滿，最外層鋼絞線應(yīng)盡量排滿，以保證外包裝質(zhì)量。鋼絞線頭尾要處理好，不應(yīng)有明顯的翹起和外露。
5.12.2使用砂輪片切割機(jī)切割鋼絞線，各根鋼絞線不能散開或者可以輕松地捻正到原來的位置。
5.12.3由層繞工截取成品鋼絞線試驗(yàn)用試樣，每卷截取一根1000mm長的試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。
5.12.4鋼絞線內(nèi)不應(yīng)有折斷或相互交叉的不規(guī)則鋼絲存在，表面不應(yīng)有浮銹，油漬和肉眼可見的麻坑及機(jī)械損傷。
5.12.5消除應(yīng)力處理后的絞線應(yīng)不松散。
5.12.6低松弛鋼絞線的伸直性取弦長為1m的鋼絞線，其弦與弧的最大自然矢高不大于30mm。
5.12.7每盤成品鋼絞線應(yīng)由一根組成，如合同無特殊要求，每盤鋼絞線的重量應(yīng)控制在2～3噸。
5.13成品檢驗(yàn)5.13.1逐盤檢查成品尺寸、捻距、表面質(zhì)量、伸直性、頭部松散情況，逐盤拆股檢查鋼絲表面質(zhì)量，不得有裂紋、銹斑、砂眼等缺陷，合格的檢驗(yàn)員在紙菲子上簽名，注明“表面合格”，不合格的加拴白+黑標(biāo)識菲子，注明不合格項(xiàng)目并簽名，注明檢驗(yàn)日期等。填寫檢驗(yàn)記錄。
5.13.2檢驗(yàn)員負(fù)責(zé)監(jiān)督試樣的截取，負(fù)責(zé)產(chǎn)品標(biāo)志拴掛并簽名。逐盤取樣試驗(yàn)。
5.13.3成品鋼絞線的直徑及力學(xué)性能要求見表8。

5.13.4復(fù)驗(yàn)初試不合格的鋼絞線應(yīng)當(dāng)天復(fù)驗(yàn)，由生產(chǎn)車間配合檢驗(yàn)員截取復(fù)驗(yàn)試樣，復(fù)驗(yàn)不合格的應(yīng)做好標(biāo)識轉(zhuǎn)入不合格品區(qū)，視不合格情況等待公司統(tǒng)一安排時間倒圈復(fù)驗(yàn)，仍不合格的判定為不合格，執(zhí)行不合格品控制程序。
權(quán)利要求
1.一種礦山支護(hù)錨索用鋼絞線，包括捻制在一起的多根鋼絞線，其特征在于所述的鋼絞線采用1×19單絲分為外層、中間層和中心三層捻制結(jié)構(gòu)，單絲直徑為φ3.1mm～φ6.0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山支護(hù)錨索用鋼絞線，其特征在于所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的單絲直徑均為等直徑，其外層與中間層的旋向相同或相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山支護(hù)錨索用鋼絞線，其特征在于所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的外層與中心采用較大直徑單絲，兩者之間的中間層采用較小直徑單絲填充，該外層與中間層的旋向相同或相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山支護(hù)錨索用鋼絞線，其特征在于所述的三層捻制結(jié)構(gòu)的中間層與中心采用較大直徑單絲，外層采用較大和較小單絲沿圓周交替布置，該外層與中間層的旋向相同或相反。
5.一種礦山支護(hù)錨索用鋼絞線的加工方法，其特征在于包括以下步驟盤條→檢驗(yàn)→酸洗磷化→檢驗(yàn)→拉拔→半成品檢驗(yàn)→預(yù)變形→捻股→后變形→消除應(yīng)力處理→層纏→檢驗(yàn)→包裝入庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述的盤條的牌號為SWRH82B-2盤，其所含化學(xué)成分為
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述的拉絲步驟將所述的盤條直徑分別從∮9.0mm、∮12.5mm、∮13.0mm減小為∮3.10mm、∮5.5mm、∮ 6.0mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述的捻股步驟的捻距為內(nèi)層為9D，外層為11D(D為鋼絞線的公稱直徑)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述的穩(wěn)定化處理步驟的回火溫度為430～450℃，張力為150～165KN。
全文摘要
一種礦山支護(hù)錨索用鋼絞線及其加工方法，包括捻制在一起的多根鋼絞線，該鋼絞線采用1×19單絲分為外層、中間層和中心三層捻制結(jié)構(gòu)，單絲直徑為φ3.1mm～φ6mm。包括盤條→檢驗(yàn)→酸洗磷化→檢驗(yàn)→拉拔→半成品檢驗(yàn)→預(yù)變形→捻股→后變形→消除應(yīng)力處理→層纏→檢驗(yàn)→包裝入庫等工藝步驟。本發(fā)明是礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用1×19鋼絲三層同向或反向捻制加工，直徑為18mm、20mm、22mm，破斷負(fù)荷分別達(dá)到400KN、450KN、550KN以上，斷后伸長率達(dá)到7％以上。用最新發(fā)明的礦山支護(hù)錨索用大延伸率預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行巷道支護(hù)，大大提高了礦山巷道的穩(wěn)定性和安全性，有效降低了錨索的間排距，對掘進(jìn)速度也有很大提高。
文檔編號E21D21/00GK1963152SQ20061016191
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者康紅普, 李明遠(yuǎn), 鮑海山, 金慶波, 毛愛菊, 張偉君 申請人:康紅普, 李明遠(yuǎn)