一、产品简介

随着桥梁行业技术的发展，大跨度悬索桥和斜拉索桥对其主缆和斜拉索用镀锌(铝)钢丝的抗拉强度级别要求提高至1960MPa以上，同时要求满足扭转指标。中国大桥设计水平和建设能力虽然处于世界前列，但过去桥梁缆索钢丝用盘条主要依赖进口，制约了桥梁行业的发展。为此青岛特钢自主设计建造了QWTP(Qingdao Wire Toughness Patenting)生产线，通过离线盐浴索氏体处理工艺保证盘条原料的组织性能，满足了1960MPa及更高级别桥索镀锌(铝)钢丝对盘条原料的要求。

二、市场开拓

国内虎门二桥、武汉杨泗港长江大桥、沪通长江公铁两用桥等近几年新建重点桥梁工程，都设计采用1960MPa级别及以上超高强度悬索桥主缆钢丝(用量约11.5万吨)，因此自主研发高强度桥梁主缆钢丝用钢盘条已迫在眉睫。否则，国内特大跨度桥梁主缆钢丝用钢盘条将只能长期依赖从日本、韩国等国家进口。

在此背景下，青岛特殊钢铁有限公司联合中铁大桥局和江阴华新钢缆有限公司等上下游单位协作攻关，开发1960MPa级桥梁缆索镀锌镀锌钢丝用盘条。为此，公司内部以研究院(技术中心)为主体，组建产品攻关组，做到研-产-销-用一体负责，即产品开发前期的设备工艺研制、试产、销售及售后服务均由技术中心完成，后期产品成熟并建立起成熟高效的技术管理体系后，交由生产厂负责，生产厂全部实行标准化作业和精益化管理。

三、项目内容

1、项目创新点

(1)自主设计建造了国内第一条离线盐浴生产线QWTP装备，形成全套生产工艺技术，比日本开发的在线盐浴工艺，温度控制更精确，比韩国开发的离线铅浴工艺更环保，具有独立的知识产权。

(2)QWTP生产线适用于桥梁缆索等超高强度钢盘条等温索氏体化处理。生产的1960MPa级桥梁缆索镀锌(铝)钢丝用盘条的索氏体化率≧93%，索氏体片层间距80nm左右，抗拉强度同圈差≦40MPa，断面收缩率同圈差≦4%。

(3)该产线制造的Φ5mm-1960MPa和Φ6.2mm-1960MPa桥梁缆索镀锌铝钢丝已经在虎门二桥、杨泗港大桥等国内大型桥梁工程中应用，为国内首次应用，经济效益和社会效益显著。该产线试制的Φ7.0mm-2000MPa级桥梁缆索镀锌铝钢丝抗拉强度2050MPa以上，通条扭转次数平均20次左右，已应用于沪通大桥(在建)工程，为国际首次应用。

2、项目基本原理

青岛特钢QWTP生产线是对热轧风冷盘条进行离线“奥氏体化加热 等温盐浴索氏体化处理”，通过合理的加热工艺设计，控制盘条的奥氏体晶粒尺寸，使其细小均匀。盘条在细小均匀的奥氏体组织状态下快速进入盐浴槽进行等温索氏体相变，由于盐浴温度控制精确、波动小，能保证获得的索氏体组织球团细小均匀、片层间距小和索氏体化率高，最终达到同时提高盘条强度和塑性、韧性的目的。

3、项目关键技术和工艺

盘条生产工艺流程：高炉铁水→单吹颗粒镁(KR)脱硫→100t顶底复吹转炉→100tLF(RH)炉精炼→连铸(保护浇铸、电磁搅拌、凸辊机械轻压下)→连铸坯修磨→全线无扭高速线材轧机控轧控冷→离线盐浴热处理→成品包装、防护→入库。

离线盐浴热处理工艺流程：盘条表面除鳞处理→盘条放线→盘条加热奥氏体化→盘条等温盐浴淬火→盘条表面清洗→盘条收线→打包、称重。

适用盘条规格范围为直径Φ12-16mm。等温盐浴淬火温度为500-600℃，盐浴由熔融硝盐组成，并添加适量水以满足不同品种淬火烈度要求。

关键技术主要为：(1)盐浴温度的均匀性与稳定性控制。通过对导流槽和搅拌器的设计，形成涌泉式的流场能保证槽内盐浴的温度均匀性。槽内盐液中配备加热器、保温和冷却系统，保证盐槽内融盐温升≤3℃。(2)盐浴冷却能力可调。盐浴加水技术，可根据盘条的成分、直径及其组织转变对冷却速度的要求，向盐浴中加入不同含量的水，从而调整盘条在盐浴中的冷却速度。(3)盐的回收利用。盘条经盐浴处理后，可对其表面带出的盐进行清洗，清洗后的含盐介质可进行盐水分离处理后重新加入盐浴槽内，实现盐的零排放。(4)QWTP产线对盘条阻力和张力的平衡控制。通过理论计算和机械结构的优化设计，使盘条受到的阻力与自身张力达到平衡，既保证了盘条尺寸精度又能实现盘条矫直和卷取。(5)QWTP产线对盘条表面质量的控制技术，保证盘条在运行过程中表面不会产生任何细微缺陷。

四、技术水平

2017年6月28日，山东中科合创科技推广有限责任公司依据《科学技术评价办法》的有关规定，按照科技成果评价的标准及程序，组织专家对青岛特钢“1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用离线盐浴处理(QWTP)盘条”项目进行了科技成果评价。经过专家评审，认为QWTP工艺达到国际领先水平，产品质量达到国际先进水平。

“1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用离线盐浴处理(QWTP)盘条”产品获得2018年冶金科学技术三等奖；虎门二桥项目“1960MPa悬索桥主缆索股技术研究”获得2018年公路学会科学技术特等奖。

五、产业化应用现状/前景分析

1、项目适用条件

QWTP工艺适用于大规格高碳钢盘条的离线等温索氏体化处理，其产品主要应用于制造1960MPa及以上级桥梁缆索镀锌(铝)钢丝等对盘条原料组织、力学性能及其均匀性要求较高的产品。QWTP工艺可用于制丝企业对盘条或钢丝的索氏体化处理以替代铅浴工艺等对环境、人体健康危害较大的传统工艺，且其工艺参数控制和产品质量的稳定性优于水浴等工艺。

2、项目效益分析

(1)经济效益

青岛特钢QWTP产线年创销售利润2400万元以上。

(2)社会效益

青岛特钢QWTP产线投产之前，国内桥梁缆索镀锌(铝)钢丝制丝企业向日本采购DLP盘条价格约为10000元/吨；QWTP产品试制成功后，日企同类盘条的价格降低至约8000元/吨；而青岛特钢QWTP盘条的售价明显低于日本盘条价格，可大大降低大桥悬索或斜拉索的制造成本。

随着青岛特钢QWTP盘条开发成功，1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条已在虎门二桥、杨泗港大桥等工程上得到应用；世界上首次应用2000MPa级桥梁缆索镀锌钢丝的沪通大桥工程，其桥索盘条原料全部由青岛特钢QWTP生产线供货。另外，以盐浴取代铅浴进行索氏体化处理，避免了铅浴的毒性和环保问题。

3、项目推广应用现状/前景分析

青岛特钢QWTP产线生产出的1960MPa及以上级桥梁缆索镀锌(铝)钢丝用盘条已成功应用于国内虎门二桥(用于Φ5mm-1960MPa钢丝)、杨泗港大桥(Φ6.2mm-1960MPa钢丝)等大型桥梁项目20000余吨；Φ7.0mm-2000MPa级斜拉索用盘条产品已向沪通大桥和商合杭大桥累计供货约20000吨。

受国家“一带一路”政策和发达国家现有大桥更新换代趋势的影响，桥梁缆索用钢将拥有广泛的国内、国际市场。此外，国内海工钢丝绳等产品对盘条原料的需求与1960MPa及以上级桥梁缆索镀锌(铝)钢丝相似，也可采用青岛特钢QWTP工艺进行开发生产。

在产业政策和市场需求双重作用下，离线盐浴技术和产品在超高强度盘条和钢丝产品领域有良好的前景。

六、存在问题及解决方案

离线盐浴产品存在以下几个问题：

(1)产能有限，每条盐浴生产线年2～3万吨/年的产能无法满足市场需求。

(2)成本偏高，由于桥索产品对盘条定尺要求严格，离线盐浴生产过程中的剪头尾等因素易造成因倍尺不合产生的废品。

(3)节能性有待进一步提高，与铅浴一样，生产过程需进行二次加热。