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來源:網(wǎng)絡(luò)|發(fā)布時間:2022-02-17 15:26:22| 瀏覽數(shù):...
2010年11月,湘鋼鋼絲繩廠接到建廠以來規(guī)格最大、結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的8×84WSNS+IWR-120,
1770MPa級鍍鋅鋼絲繩訂單,經(jīng)過精心設(shè)計與技術(shù)攻關(guān),于201l年1月研發(fā)成功,并形成了一套成熟的生產(chǎn)工藝,經(jīng)用戶使用后,質(zhì)量滿足要求。
1鋼絲繩的技術(shù)要求
海洋、船舶用鋼絲繩是國內(nèi)鋼絲繩制造行業(yè)出現(xiàn)的新品種,由于該類鋼絲繩使用條件的特殊性,對鋼絲繩性能要求非常高,不但鋼絲繩直徑大,而且對鋼絲繩的力學(xué)性能及防腐效果也有很高的要求]。
海洋、船舶用鋼絲繩的失效形式主要表現(xiàn)在:
(1)低的抗疲勞性能和鋼絲韌性,使用時易疲勞斷絲;(2)因捻制不緊密,股松動,鋼絲繩使用過程中出現(xiàn)繩芯外擠、股變形、結(jié)構(gòu)錯亂;(3)防銹蝕油脂達(dá)不到要求,鋼絲繩表面和內(nèi)層鋼絲之間缺少油脂,
或者油脂不充足,造成鋼絲早期銹蝕斷絲。在點接觸、線接觸、面接觸鋼絲繩中,點接觸鋼絲繩不耐磨、抗疲勞性能差;面接觸鋼絲繩雖然具有抗拉強(qiáng)度高、耐磨等特點(2”,但其硬度也最高,柔軟性能最差,因此點、面接觸鋼絲繩都不符合海洋及船舶用鋼絲繩的選繩要求。線接觸鋼絲繩,特別是多股、多絲復(fù)合型鋼絲繩,由于其所具備的結(jié)構(gòu)特點,廣泛用于海洋捕撈、船舶牽引、海洋提升等領(lǐng)域。
2制繩鋼絲生產(chǎn)過程
2.1原料選擇
由于此次生產(chǎn)的鍍鋅鋼絲繩抗拉強(qiáng)度要求較高(1770MPa),同時又要具有很高的韌性,為了達(dá)到技術(shù)要求,制定盤條選擇的原則:(l)提高原料碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)或原料合金化;(2)提高總壓縮率;(3)降低鉛浴溫度。原料中P,S元素含量過高會導(dǎo)致
鋼絲脆性提高,韌性降低,造成鋼絲彎曲和扭轉(zhuǎn)性能差;金相組織不均勻和索氏體比例低會使原料的韌性變差,斷面收縮率變低,鋼絲表面容易形成拉拔微裂紋,甚至導(dǎo)致斷絲。為提高鋼絲的力學(xué)性能并控制好通條均勻性,選用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75%~0.78%共析成分的盤條,寶鋼77A熱軋盤條具有較好的力學(xué)性能和加工性能31,選為本次生產(chǎn)的原材料。
2.2制繩鋼絲生產(chǎn)工藝
鍍鋅工藝的選擇不僅直接影響半成品制繩鋼絲的力學(xué)性能,同時對鋼絲繩的整體性能也有決定性的影響1,因此在設(shè)計鍍鋅工藝時重點對鋅鍋溫度、浸鋅時間、浸鋅長度以及浸鋅速度進(jìn)行了設(shè)計。鍍鋅電磁抹拭技術(shù)在本次生產(chǎn)過程中對鋼絲的性能控制起到了很大的作用,經(jīng)過電磁抹拭后的鍍鋅制繩用鋼絲的力學(xué)性能完全符合設(shè)計要求。
為了滿足鋼絲繩的性能要求,首先,制繩用鋼絲成品熱處理采用煤氣加熱鋼管馬弗爐,即鋼絲在耐熱鋼管中穿行,避免了由于鋼絲表面脫碳引起的質(zhì)量問題;其次,通過對鉛溫的控制,提高鋼絲抗拉強(qiáng)度;第三,根據(jù)鋼絲規(guī)格及拉絲機(jī)類型特點,采用酸洗薄磷化涂層拉撥工藝,改善了成品鋼絲的表面質(zhì)量,減輕了鋼絲脆斷傾向。制繩鋼絲采用先鍍后拉工藝,原料鋼絲選用9/600直進(jìn)拉絲機(jī)進(jìn)行初次拉拔,在增強(qiáng)拉絲機(jī)卷筒水冷效果的同時,采用較大總壓縮率和較小部分壓縮率的方法提高鍍鋅制繩用鋼絲的抗拉強(qiáng)度和韌性,以保證鋼絲繩的綜合力學(xué)性能。制繩用鍍鋅鋼絲的性能要求見表1,其中抗拉強(qiáng)度均不小于1720MPa,其公稱抗拉強(qiáng)度為1770MPa。
3鋼絲繩生產(chǎn)工藝
3.1鋼絲繩中股的結(jié)構(gòu)
鋼絲繩選用8×84WSNS+IWR結(jié)構(gòu),其股結(jié)構(gòu)為1+7+7/7+14-24+24,如圖1所示。
圖184WSNS股結(jié)構(gòu)
Fig.184WSNS strand structure
3.2配絲及拾制工藝參數(shù)
鋼絲繩公稱直徑120mm,股分為2次捻制,經(jīng)計算得出股直徑為32.8mm,從而確定出股中鋼絲直徑,見表2,捻制參數(shù)見表3。
3.3股和繩的捻制3.3.1捻距倍數(shù)
8×84WSNS鋼絲繩股結(jié)構(gòu)為1+7+7/7+14-
24+24,內(nèi)部是瓦林吞-西魯復(fù)合結(jié)構(gòu),外層再用較粗的鋼絲包圍形成西魯式結(jié)構(gòu),在增加了股柔軟性
的同時也提高了股的耐磨性。股分2次捻制而成,內(nèi)外層鋼絲的捻距不相同,根據(jù)客戶的要求進(jìn)行設(shè)計,內(nèi)層瓦林吞-西魯復(fù)合結(jié)構(gòu)股的捻距取160mm,外層西魯式結(jié)構(gòu)股的捻距取275mm,成繩捻距取780mm。捻股時選擇12/500+18/500+24/500
串聯(lián)機(jī)分2次捻制,合繩時選用8/1250成繩機(jī)進(jìn)行捻制。由于該鋼絲繩直徑超過成繩機(jī)最初設(shè)計的要求,因此在合繩前對8/1250成繩機(jī)的電氣、機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查,并對部分零件進(jìn)行了改進(jìn),股和繩的捻距倍數(shù)比生產(chǎn)普通鋼絲繩時的捻距倍數(shù)都要小,目的就是為了增強(qiáng)鋼絲繩的柔軟性與耐磨性。
此次生產(chǎn)的8×84WSNS結(jié)構(gòu)鋼絲繩既有西魯式鋼絲繩外層絲粗、耐磨、抗擠壓而內(nèi)部柔軟的特點,又有瓦林吞鋼絲繩絲徑細(xì)、柔軟、抗彎曲疲勞的特點。
8×84WSNS鋼絲繩結(jié)構(gòu)為右交互捻,鋼絲繩的捻法為右捻,股的捻法為左捻。繩芯采用8×19鋼芯結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了鋼絲繩的破斷拉力,不但安全系數(shù)能達(dá)到要求,還增加了使用壽命。
3.3.2使用捻制變形裝置通過預(yù)變形和后變形可提高鋼絲繩性能]。
為了使鋼絲繩具有良好的不松散性能,應(yīng)消除捻制應(yīng)力,生產(chǎn)中采取如下措施:(1)拉絲機(jī)工字輪收線機(jī)上增設(shè)矯直器;(2)捻股機(jī)上配置后變形器;(3)在成繩機(jī)上合繩時對股進(jìn)行預(yù)變形,合繩后再進(jìn)行后變形;(4)成繩機(jī)后變形器之后安裝定徑裝置,對鋼絲繩進(jìn)行壓縮定徑,以提高鋼絲繩表面質(zhì)量。經(jīng)過拉絲工字輪矯直器矯直、股后變形、股預(yù)變形、鋼絲繩后變形、鋼絲繩定徑等工序,捻制應(yīng)力得到消除,鋼絲繩具有良好的不松散性能,其結(jié)構(gòu)緊密,橢圓度小,直徑均勻,抗疲勞性能優(yōu)良,使用壽命長,實物質(zhì)量明顯提高。
3.3.3繩芯和股繩表面處理鋼絲繩自身的結(jié)構(gòu)特性、鋼絲質(zhì)量和捻制質(zhì)量對鋼絲繩的使用效果有決定性的影響,潤滑效果對使用壽命的影響同樣不可忽視,使用品質(zhì)優(yōu)越的油脂不僅能滿足鋼絲繩的貯存與運輸要求,而且能夠有效延長鋼絲繩使用壽命。對該鋼絲繩在捻股時實施淋油工藝,合繩時進(jìn)行表面涂油處理;在捻制繩芯的過程中,對繩芯表面進(jìn)行涂油處理,保證股中各鋼絲間充分潤滑,從而達(dá)到增強(qiáng)鋼絲抗腐蝕性能及潤滑性能的目的。
3.3.4股繩定尺生產(chǎn)
雖然標(biāo)準(zhǔn)允許對股中鋼絲進(jìn)行焊接,但由于焊接部位與基體相比,力學(xué)性能存在較大的差異,特別是本次生產(chǎn)的鋼絲繩規(guī)格較大,鋼絲較粗,因此在拉拔成品鋼絲時采用定尺生產(chǎn)(尤其是股的外層鋼絲),確保股的通條性能。
4鋼絲繩性能分析
鋼絲繩的力學(xué)性能檢驗按GB/T20067-2006進(jìn)行,抗拉強(qiáng)度試驗按GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》進(jìn)行;扭轉(zhuǎn)試驗按GB/T239一1999《金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗方法》進(jìn)行,鋼絲繩經(jīng)拆股試驗,鋼絲直徑和抗拉強(qiáng)度均符合要求,鋼絲繩的最小破斷拉力達(dá)到8570kN,所研制的鋼絲繩拆股統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表4。
表48×84WSNS+IWR-120鋼絲繩拆股檢驗Table 4 Strand dismanting inspection of
8×84WSNS+IWR-120 wire rope鋼絲直徑/mm抗拉強(qiáng)度/MPa扭轉(zhuǎn)值/次
2.851840~197014~212.201800~200019~253.501840~192010~185結(jié)語
海洋、船舶用鋼絲繩的發(fā)展趨勢應(yīng)該是以多股、多絲復(fù)合型線接觸鋼絲繩為主。多股、多絲復(fù)合型線接觸鋼絲繩的填充系數(shù)大,鋼絲數(shù)多、規(guī)格相對較小,鋼絲繩中股數(shù)多,韌性高,所以鋼絲繩柔軟性好,對提高鋼絲繩的使用壽命有利。生產(chǎn)過程中通過采用鍍鋅電磁抹拭技術(shù)、捻股淋油、繩芯表面處理,合繩過程中采用預(yù)、后變形器消除應(yīng)力,同時結(jié)合定徑裝置的使用,大大提高了鋼絲繩的整體質(zhì)量。所生產(chǎn)的8×84WSNS+IWR-120,1770MPa級高強(qiáng)度粗直徑多絲復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍鋅鋼絲繩在華東沿海部分港口使用,效果良好。
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