Impulsionados por grandes projetos nacionais, como a Super Estação Hidrelétrica do Rio Yarlung Zangbo e a Ferrovia de Alta Velocidade de Xiongshang, os fios de aço protendido, como materiais principais de suporte de carga, tornaram-se produtos-chave indispensáveis no setor de infraestrutura devido às suas excelentes propriedades mecânicas e confiabilidade estável. Espera-se que o tamanho do mercado interno de fios de aço protendido exceda 58 bilhões de yuans em 2025, com um crescimento anual de 8,5%. A atualização refinada dos processos de produção e a inovação tecnológica estão conduzindo a iteração do produto em direção a “resistência ultra-alta, baixo relaxamento e longa durabilidade”, fornecendo suporte sólido para cenários de engenharia mais extremos.
Características principais: Três vantagens principais Necessidade de engenharia de forja
A principal competitividade dos fios de aço protendido decorre do triplo fortalecimento de “resistência + estabilidade + adaptabilidade”, tornando-os insubstituíveis em ambientes complexos e de alto estresse. Em primeiro lugar, a resistência mecânica ultra-alta é o principal destaque. Os produtos convencionais têm uma resistência à tração que varia de 1860MPa a 2400MPa, e os produtos de ultra-alta resistência da classe 2200MPa têm sido amplamente utilizados em projetos ferroviários e hidrelétricos de alta velocidade. Em comparação com os produtos tradicionais, sua resistência é aumentada em mais de 40%, o que pode efetivamente reduzir o consumo de materiais de engenharia e proporcionar maior peso estrutural. Em segundo lugar, excelente desempenho de relaxamento baixo: sob tensão de longo prazo, a deformação residual é controlada dentro de 2,5%, e a taxa de relaxamento de 1000 horas é ≤2,0% (para classe 1860MPa), o que pode manter o efeito de protensão por um longo tempo e garantir a estabilidade a longo prazo de pontes, túneis e outras estruturas. Em terceiro lugar, ampla adaptabilidade de cenário: as especificações do produto cobrem φ12,7mm-φ21,6mm, com estruturas principalmente 1×7 e 1×19. Tratamentos anticorrosivos, como revestimento epóxi e galvanização por imersão a quente, podem ser personalizados de acordo com as necessidades de engenharia, adaptando-se a pontes, torres de energia eólica, tanques de armazenamento de GNL e outros cenários diferentes, ao mesmo tempo que atendem aos requisitos de uso de ambientes extremos, como -40 ℃ alpinos e costeiros com alta névoa salina.
Processo de produção: o controle de precisão de processo completo cria produtos de alta qualidade
A produção de fios de aço protendido é um projeto sistemático de “seleção de matéria-prima - processamento e conformação - melhoria de desempenho”. Cada processo determina diretamente as propriedades mecânicas e a estabilidade do produto. O processo principal é dividido em quatro links principais:
Etapa 1: Preparação da matéria-prima e reforço da trefilação
O fio-máquina de aço de alto carbono de alta qualidade (teor de carbono 0,75% -0,95%) é selecionado como material de base. Primeiro, é realizado um tratamento rigoroso da superfície - remoção de incrustações de óxido por decapagem, desengorduramento por lavagem com álcali e neutralização por lavagem com água para garantir que a superfície da base de aço esteja limpa e livre de impurezas. Em seguida, ele entra no processo de trefilação contínua, adotando a tecnologia "redução progressiva de diâmetro multipassagem + tratamento térmico on-line" para trefilar o fio de aço até o diâmetro predefinido (como φ5,0 mm para estrutura 1 × 7 fio de aço de φ15,2 mm). Ao mesmo tempo, a transformação sorbítica é alcançada pelo controle de temperatura (450-550°C) para melhorar a resistência à tração e a tenacidade do fio de aço. Um lubrificante especial é usado durante a trefilação para evitar arranhões superficiais que afetem o desempenho subsequente.
Etapa 2: Formação de encalhe para garantir uniformidade estrutural
Vários fios de aço trefilados (como 6 fios laterais + 1 fio central para estrutura 1 × 7) são alimentados na máquina de torcer e torcidos de acordo com o comprimento de torção predefinido (geralmente 12-16 vezes o diâmetro do fio de aço) e direção de torção (torção esquerda ou torção direita) para formar o cordão de aço em branco. Para reduzir a tensão residual, alguns produtos de alta qualidade adotam o "processo de pré-deformação" - pré-dobrar o fio de aço em um arco antes do torcimento, tornando a estrutura do fio de aço trançado mais apertada, a distribuição de tensão mais uniforme durante o carregamento e evitando o risco de fratura local.
Etapa 3: Tratamento de estabilização para obter características de baixo relaxamento
Este é o processo central da produção de fios de aço protendido, obtendo baixo desempenho de relaxamento por meio de "têmpera contínua + alívio de tensão". O fio de aço trançado é enviado para um forno de estabilização contínua, mantido a 420-460°C por 2-3 horas, e um certo pré-esforço (cerca de 20%-30% da resistência à tração nominal) é aplicado ao mesmo tempo. A tensão residual no interior do fio de aço é eliminada através do tratamento termomecânico e a estabilização organizacional é promovida. Para produtos de ultra-alta resistência (acima de 2.200 MPa), a tecnologia de "controle de temperatura zonal" é adicionada para garantir a consistência do desempenho do comprimento do fio de aço, e a taxa de relaxamento é ainda mais reduzida para ≤1,5%.
Etapa 4: Tratamento Anticorrosivo e Inspeção do Produto Acabado
De acordo com as necessidades dos cenários de aplicação, o fio de aço é submetido a tratamento anticorrosivo: o tratamento de passivação sem cromo é adotado para cenários gerais para aumentar a resistência à corrosão; para ambientes agressivos (como campos marítimos e químicos), revestimento epóxi (espessura ≥0,18 mm) ou tratamento de galvanização por imersão a quente (peso da camada de zinco ≥300g/m²) é adotado para melhorar a resistência à corrosão. O link de inspeção do produto acabado adota inspeção dupla "online + offline": controle on-line da tolerância do diâmetro externo (± 0,02 mm) por meio de medidor de diâmetro a laser e detecção de correntes parasitas de defeitos de superfície; amostragem off-line para resistência à tração, taxa de relaxamento, teste de flexão, teste de névoa salina, etc., para garantir que o produto atenda aos requisitos do padrão nacional GB / T 5224-2014 e que produtos não qualificados sejam rejeitados diretamente.
Atualização Tecnológica: Avanço Simultâneo de Inteligência e Ecologização
Atualmente, a indústria de fios de aço protendido está acelerando a transformação em direção à “precisão e baixa carbonização”. Em termos de inteligência, as empresas líderes introduziram sistemas de controle de circuito fechado de IA para ajustar em tempo real a velocidade de trefilação, a temperatura de têmpera e os parâmetros de comprimento de torção, controlando a faixa de flutuação da resistência do produto dentro de ±30MPa e aumentando a taxa de qualificação de primeira passagem para mais de 98%; a tecnologia de inspeção de visão mecânica realiza a identificação de defeitos de superfície em nível de milissegundos, e a eficiência da inspeção é 15 vezes maior do que a da inspeção manual. Em termos de ecologização, a taxa de penetração da tecnologia de passivação sem cianeto atingiu 90%, substituindo os processos tradicionais contendo cromo e reduzindo a poluição ambiental; empresas como o Hebei Iron and Steel Group e o Baowu Group reduziram o consumo unitário de energia do produto em 18% em comparação com 2020 através de substituição de energia verde e sistemas de recuperação de calor residual, e a intensidade das emissões de carbono foi reduzida para menos de 0,7tCO₂/t, cumprindo os requisitos de conformidade do CBAM da UE.
Aplicação de Mercado: Dual-Drive de Superengenharia e Novos Cenários
Os cenários de aplicação de fios de aço protendidos continuam a se expandir, formando um padrão duplo de crescimento de “infraestrutura tradicional + novos cenários”. No campo da infraestrutura tradicional, projetos de transporte como a Ferrovia de Alta Velocidade de Xiongshang e a Ferrovia Sichuan-Tibete impulsionam a demanda por produtos da classe 1860MPa-2200MPa, e o Projeto Hidrelétrico do Rio Yarlung Zangbo precisa comprar mais de 100.000 toneladas; no campo de novos cenários, a demanda por ancoragem de torres de energia eólica offshore, reforço de tanques de armazenamento de GNL em baixa temperatura e suporte de torres de rede elétrica UHV está crescendo rapidamente. Em 2025, espera-se que a proporção da demanda do novo cenário atinja 35%, fazendo com que as vendas de fios de aço protendido especiais, como revestimento epóxi e galvanização por imersão a quente, aumentem 28% em relação ao ano anterior.
Especialistas da indústria disseram que, no futuro, os fios de aço protendido evoluirão para "maior resistência (acima de 2.500 MPa, melhor resistência à corrosão e percepção inteligente)". Fios de aço protendidos inteligentes integrados à tecnologia de detecção de fibra óptica realizarão monitoramento de tensão em tempo real, melhorando ainda mais a segurança da engenharia. As empresas precisam continuar a se concentrar na otimização da fórmula da matéria-prima, no controle preciso do processo e na transformação da produção verde para conquistar o terreno competitivo na onda da construção de superengenharia.
ANHUI LITONG RARE-EARTH STEEL CABLE CO.,LTD.
