對(duì)特種鋼絲繩的理解與認(rèn)識(shí)
對(duì)特種鋼絲繩的理解與認(rèn)識(shí)
摘要；特種鋼絲繩是一個(gè)結(jié)構(gòu)、數(shù)量不斷增加的鋼絲繩系列產(chǎn)品,值得鋼絲繩企業(yè)關(guān)注、研究和開(kāi)發(fā),其內(nèi)涵與外延有待明晰，界定。以迪帕、威路配特種鋼絲繩為例,介紹國(guó)外特種鋼絲繩的發(fā)展概況,其生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用水平領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)企業(yè)。
奧隆鋼繩是國(guó)內(nèi)專(zhuān)門(mén)研發(fā)和生產(chǎn)的特種鋼絲繩廠(chǎng)家之一，為起重機(jī)，油田，船舶，漁業(yè)，煤礦等行業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。
主要的特種鋼絲繩有：壓實(shí)股鋼絲繩，涂塑鋼絲繩，填包塑鋼絲繩，低溫繩，提升繩等廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。
1 特種鋼絲繩結(jié)構(gòu)、數(shù)量不斷增加
特種鋼絲繩是近幾年國(guó)內(nèi)鋼絲繩行業(yè)爭(zhēng)相采用的術(shù)語(yǔ),也是一個(gè)內(nèi)涵與外延有待明晰、界定的鋼絲繩產(chǎn)品。
特種鋼絲繩隨著國(guó)內(nèi)外鋼絲繩行業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造技術(shù)提高,范圍不斷擴(kuò)大,內(nèi)容日漸豐富。較為準(zhǔn)確地定義特種鋼絲繩,不僅有助于我國(guó)鋼絲繩生產(chǎn)制造基礎(chǔ)理論的夯實(shí),深層次的意義在于有效促進(jìn)我國(guó)特種鋼絲繩的發(fā)展。
特種鋼絲繩是一個(gè)結(jié)構(gòu)、數(shù)量不斷增加的鋼絲繩系列產(chǎn)品,是一個(gè)值得有實(shí)力的鋼絲繩企業(yè)關(guān)注、研究和開(kāi)發(fā)的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼絲繩產(chǎn)品系列。
近幾年,通過(guò)鋼絲繩產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化,生產(chǎn)管理現(xiàn)代化、精細(xì)化,我國(guó)特種鋼絲繩企業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品品牌效應(yīng)不斷提升。
依托國(guó)際市場(chǎng)的定位和國(guó)內(nèi)的原材料、人力等成本優(yōu)勢(shì),通過(guò)鋼絲繩產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化,完成由一般鋼絲繩向特種鋼絲繩轉(zhuǎn)移的企業(yè)都有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,顯現(xiàn)出特種鋼絲繩產(chǎn)品投資極具吸引力。
2 國(guó)外特種鋼絲繩發(fā)展的實(shí)例
國(guó)外企業(yè)在特種鋼絲繩的發(fā)展上領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。
2.1 德國(guó)迪帕特種鋼絲繩
德國(guó)迪帕鋼絲繩獨(dú)具特點(diǎn),自成較為完整的特種鋼絲繩產(chǎn)品體系
德國(guó)迪帕是利勃海爾、德馬格、格魯夫、多田野-法恩森尼波根、加藤等眾多世界著名廠(chǎng)家的鋼絲繩供應(yīng)商。
德國(guó)迪帕品牌的特種鋼絲繩是世界上許多著名港口集裝箱起重機(jī)、港口移動(dòng)起重機(jī)和鋼廠(chǎng)起重機(jī)等設(shè)備的主用鋼絲繩;NOELL生產(chǎn)的岸橋和場(chǎng)橋全部采用迪帕特種鋼絲繩。
迪帕特種鋼絲繩制作工藝獨(dú)特,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,由卷繞系統(tǒng)而產(chǎn)生的應(yīng)變、纏繞位置不當(dāng)、鋼絲繩的安裝不當(dāng)或者在惡劣環(huán)境使用等對(duì)鋼絲繩的影響較小,產(chǎn)品顯示出較佳的抗彎曲疲勞性能,具有較高的破斷拉力和高抗腐蝕性能,可滿(mǎn)足不同行業(yè)、特殊工作環(huán)境及條件對(duì)鋼絲繩結(jié)構(gòu)的特殊需求。
跟蹤國(guó)際樁基工程發(fā)展方向,迪帕為德國(guó)寶峨公司生產(chǎn)的多種型號(hào)、先進(jìn)的旋挖鉆機(jī)配用的鋼絲繩及為世界上最大的汽車(chē)起重機(jī)生產(chǎn)制造企業(yè)———利勃海爾公司系列產(chǎn)品配用的調(diào)節(jié)臂用鋼絲繩,有效地拓展了迪帕特種鋼絲繩的應(yīng)用領(lǐng)域。
德國(guó)迪帕鋼絲繩結(jié)構(gòu)獨(dú)特,壓實(shí)鋼絲繩具有廣闊的發(fā)展前景。參照迪帕鋼絲繩在不同行業(yè)實(shí)際使用效果,充分利用實(shí)物試樣進(jìn)行性能分析,對(duì)研究適應(yīng)不同環(huán)境下工作的鋼絲繩最佳結(jié)構(gòu)體系十分必要。德國(guó)迪帕鋼絲繩的塑料襯墊在提高鋼絲繩使用壽命中的顯著作用,已引起國(guó)內(nèi)相關(guān)人員關(guān)注。
2.2 威路配特種鋼絲繩
威路配是由其創(chuàng)始人PIERREVERREET和韓國(guó)高麗制鋼共同投資的合資企業(yè)。威路配的理念是為全世界的起重機(jī)用戶(hù)提供最高性?xún)r(jià)比的特種鋼絲繩,包括其產(chǎn)品總覽中抗旋轉(zhuǎn)特種鋼絲繩、非抗旋轉(zhuǎn)特種鋼絲繩兩大類(lèi)。
3 特種鋼絲繩的涵蓋范圍
以筆者之解,符合以下幾點(diǎn)之一的即可納入特種鋼絲繩的范疇。
3.1 特殊工藝制造的鋼絲繩
3.1.1 低溫回火鋼絲繩
以鋼絲繩疲勞壽命短為主因報(bào)廢、更換的鋼絲繩,為了提高其實(shí)際使用性能和使用壽命,捻制后要進(jìn)行低溫回火處理,通常是非在線(xiàn)處理。
繩股進(jìn)行低溫回火,即在200～240℃油液中加熱2～3h,消除在捻股時(shí)鋼絲產(chǎn)生的應(yīng)力后,再進(jìn)行合繩,這是生產(chǎn)制造要求較高的不松散鋼絲繩的方法之一。
航空鋼絲繩是重要場(chǎng)合使用的鋼絲繩,經(jīng)過(guò)低溫回火工藝處理的航空鋼絲繩是特種鋼絲繩。
航空鋼絲繩由于使用環(huán)境特殊、要求安全可靠并能長(zhǎng)時(shí)間使用,有比一般重要用途鋼絲繩更高的性能要求。例如抗拉強(qiáng)度要求在1870MPa以上;
要求根據(jù)結(jié)構(gòu)和規(guī)格,在不同張力下進(jìn)行疲勞試驗(yàn),
疲勞試驗(yàn)后其磨損部位仍應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,即破斷拉力不能低于該種鋼絲繩規(guī)定的破斷拉力的50%;航空鋼絲繩還要求有高的耐腐蝕性能。
航空鋼絲繩的品種有單股鋼絲繩、有機(jī)物芯鋼絲繩和金屬芯鋼絲繩等。典型結(jié)構(gòu)有1×7,1×19,6×7+IWS,6×19+IWS,6×7+NF,6×19+NF等。
采用低溫回火工藝處理的鋼絲繩數(shù)量較少,所占比例不足國(guó)內(nèi)鋼絲繩生產(chǎn)總量的1%,但這類(lèi)鋼絲繩的確是高科技、高附加值的產(chǎn)品,是鋼絲繩行業(yè)的高端產(chǎn)品。
這種鋼絲繩產(chǎn)品不僅在文獻(xiàn)[2]中列出,而且在長(zhǎng)江以南鋼絲繩企業(yè)就有生產(chǎn)實(shí)例,產(chǎn)品主供國(guó)際市場(chǎng)。
3.1.2 編織防扭鋼絲繩和扁鋼絲繩
編織防扭鋼絲繩
以鍍鋅單股鋼絲繩為原料,采用機(jī)械或半機(jī)械編織,形成結(jié)構(gòu)獨(dú)特、使用方向特殊的鋼絲繩,屬鋼絲繩的深加工產(chǎn)品。
編織防扭鋼絲繩是隨著送變電線(xiàn)路張力放線(xiàn)技術(shù)、設(shè)備引進(jìn)時(shí)附加產(chǎn)品,是鋼絲繩行業(yè)的舶來(lái)品。我國(guó)企業(yè)跟進(jìn)發(fā)展,現(xiàn)又部分返銷(xiāo)意大利、加拿大等國(guó)家。在澳大利亞、加拿大、印度等國(guó)家,編織防扭鋼絲繩制成索具還用于重物起重和鉆井施工。國(guó)內(nèi)鋼絲繩專(zhuān)業(yè)制造企業(yè)已經(jīng)退出編織防扭鋼絲繩生產(chǎn)制造,主要由江蘇、湖南、浙江、河南、陜西等省的電力器材企業(yè)研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)主用于輸變電線(xiàn)路建設(shè)的編織防扭鋼絲繩年產(chǎn)量約20000t。
扁鋼絲繩國(guó)內(nèi)主要用作豎井平衡尾繩。德國(guó)有起重用扁鋼絲繩的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(DIN21252)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造扁鋼絲繩技術(shù)水平不高,屬機(jī)械化程度不高的鋼絲繩深加工生產(chǎn)作業(yè)。澳大利亞采用專(zhuān)用機(jī)械生產(chǎn)制造。英國(guó)布萊頓是我國(guó)進(jìn)口扁鋼絲繩的主要企業(yè)。
3.1.3 壓實(shí)填塑鋼絲繩
壓實(shí)填塑鋼絲繩是國(guó)內(nèi)外鋼絲繩企業(yè)都在關(guān)注并聚資、聚力發(fā)展的鋼絲繩品種。鋼絲繩經(jīng)過(guò)壓實(shí)、填塑等深層次再加工,可提高鋼絲繩實(shí)際使用性能和使用壽命。
我國(guó)鋼絲繩企業(yè)對(duì)這類(lèi)鋼絲繩研發(fā)起步較晚,國(guó)內(nèi)只有部分大企業(yè)可以做，壓實(shí)填塑鋼絲繩在我國(guó)具有較大的想象空間及實(shí)際發(fā)展空間。
優(yōu)質(zhì)填塑完成的關(guān)鍵是填塑材料選擇和填塑工藝方法的確定?，F(xiàn)在3種填塑工藝方法國(guó)內(nèi)都有企業(yè)在研究開(kāi)發(fā),工藝參數(shù)尚待比對(duì)、篩選、穩(wěn)定。迪帕鋼絲繩采用較好的聚酸胺-12為內(nèi)襯,產(chǎn)生較好實(shí)際應(yīng)用效果的案例已為國(guó)內(nèi)著力研究開(kāi)發(fā)鋼絲繩股間填塑的相關(guān)企業(yè)所關(guān)注。國(guó)內(nèi)個(gè)別鋼絲繩企業(yè)選用聚氯乙烯作填塑材料實(shí)屬不當(dāng),容易造成操作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境欠佳及污染。國(guó)內(nèi)采用改性材料填塑,研發(fā)正在有序進(jìn)展。
美國(guó)鋼公司、英國(guó)布萊頓公司的8股填塑包塑壓實(shí)結(jié)構(gòu)電鏟鋼絲繩在國(guó)內(nèi)露天煤礦,有色、黑色礦山等領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用。
3.1.4 高速鐵路接觸網(wǎng)用鋼絲繩
高速鐵路接觸網(wǎng)用鋼絲繩
是江蘇法爾勝泓 集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)法爾勝)的專(zhuān)利產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)為8×29FI+8×7+1×19W。該類(lèi)鋼絲繩具有高破斷拉力、高防腐性能的優(yōu)點(diǎn)。用戶(hù)要求鋼絲繩使用壽命至少15a。鋼絲繩用油脂的科學(xué)、合理選擇與鋼絲繩捻制質(zhì)量顯現(xiàn)出同樣的重要性。該產(chǎn)品已經(jīng)成為法爾勝的定型常規(guī)產(chǎn)品。實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中最內(nèi)層繩芯的結(jié)構(gòu)也在不斷調(diào)整,使其更加科學(xué)、合理。
3.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)未能涵蓋的鋼絲繩
這類(lèi)特種鋼絲繩為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)未列入或者列入但沒(méi)有生產(chǎn)制造實(shí)例的結(jié)構(gòu)鋼絲繩產(chǎn)品。例如:德國(guó)蒂森的瓦林吞被覆式鋼絲繩。這類(lèi)鋼絲繩在國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的鋼絲繩結(jié)構(gòu)大全的美國(guó)RR-W-410D中也沒(méi)有明晰的鋼絲繩結(jié)構(gòu)。德國(guó)迪帕鋼絲繩為具有這種特性的一個(gè)較為完整、獨(dú)特的系列產(chǎn)品,其中復(fù)合捻壓實(shí)鋼絲繩(圖1、圖2)又是特種鋼絲繩中的特殊產(chǎn)品,是其他國(guó)家著名鋼絲繩企業(yè)所沒(méi)有的產(chǎn)品。
3.2.1 壓實(shí)及雙壓實(shí)鋼絲繩
由于我國(guó)鋼絲繩產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造實(shí)際水平。鑒于至今沒(méi)能制定出,且無(wú)具體計(jì)劃制定標(biāo)準(zhǔn),因而壓實(shí)、雙壓實(shí)鋼絲繩均應(yīng)列為特種鋼絲繩。
3.2.2 石油行業(yè)特用的5股鋼絲繩
這類(lèi)鋼絲繩包括5股壓實(shí)鋼絲繩。例如:API-9A—1995中列入5×5,5×7結(jié)構(gòu)井底爆破器用鋼絲繩。
RR-W-410E—2002中列入3種5×19包麻鋼絲繩:結(jié)構(gòu)1(二道工序),結(jié)構(gòu)2(瓦林吞式),結(jié)構(gòu)3(填充式)也屬于特種鋼絲繩。
湖南寶咸機(jī)械設(shè)備有限公司2009年申請(qǐng)專(zhuān)利的油田撈油專(zhuān)用壓實(shí)鋼絲繩、油田撈沙專(zhuān)用壓實(shí)鋼絲繩(結(jié)構(gòu)分別為K5×19S+FC,K5×7+FC)屬于特種鋼絲繩。
3.2.3 電梯行業(yè)專(zhuān)用9股鋼絲繩
我國(guó)的電梯鋼絲繩產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改進(jìn)、調(diào)整是跟著國(guó)外鋼絲繩企業(yè)亦步亦趨的發(fā)展,現(xiàn)階段已經(jīng)完成由6股到8股的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,部分有條件的鋼絲繩企業(yè)在新增9股鋼絲繩,但鋼絲繩產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展軌跡,幾乎沒(méi)有顯現(xiàn)出獨(dú)創(chuàng)性、新穎性,充分暴露出我國(guó)電梯鋼絲繩發(fā)展的滯后性。
德國(guó)達(dá)高300H - 液壓梯用9股鋼芯鋼絲繩,固絲德夫沃夫鋼絲繩(蘇州)有限公司產(chǎn)品樣本列出的外層為9股的全鋼制鋼絲繩,江蘇蕓裕金屬制品有限公司電梯鋼絲繩產(chǎn)品樣本列出的9 ×25F I +9 ×7 + 1 ×19W結(jié)構(gòu)曳引式電梯鋼絲繩(圖3)都屬特種鋼絲繩。
3. 2. 4 異型股鋼絲繩德國(guó)的10 ×10 (輕微旋轉(zhuǎn))橢圓股鋼絲繩(圖4)為特殊鋼絲繩。該結(jié)構(gòu)鋼絲繩的外層股與GB8918—2006列入的6Q ×19 + 6V ×21類(lèi)異形股鋼絲繩(圖5)外層股有相似之處,同為橢圓股。
江西銅業(yè)公司東鄉(xiāng)銅礦選用6Q ×21 + 6V ×8—31. 5鋼絲繩作為主井罐道的提升鋼絲繩。鶴崗煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司也使用6Q ×33 + 6V ×21 +7FC—47 鋼絲繩(圖6) 。
太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司制造的衛(wèi)星發(fā)射架選用1 670MPa級(jí)別、甲類(lèi)鍍層的6Q ×21 + 6V ×8—19, 21鋼絲繩。南非HAGGIE 公司類(lèi)似12 ×R ( 10 ) + 6V ×33 + 1 ×19S特種鋼絲繩使用在摩擦式提升機(jī)上。
3. 2. 5 豎井平衡尾繩
德國(guó)蒂森公司設(shè)計(jì)、制造的50 (R) + 6F + 6 ×19 + FC, 30 (R) + 6F + 6 ×19 + FC豎井平衡尾繩為特種鋼絲繩。兩種結(jié)構(gòu)鋼絲繩僅在開(kāi)灤集團(tuán)錢(qián)家營(yíng)煤業(yè)分公司使用。
3. 2. 6 滿(mǎn)充式鋼絲繩
湖南寶咸機(jī)械設(shè)備有限公司研發(fā)的CFRC8 ×36SW + 8 ×17S + 1 ×36SW結(jié)構(gòu)滿(mǎn)充式鋼絲繩,是備受推崇的高技術(shù)含量的新型特種鋼絲繩品種,屬于線(xiàn)接觸類(lèi)鋼絲繩。在規(guī)格和強(qiáng)度相同的條件下,滿(mǎn)充式鋼絲繩的最小破斷拉力比金屬繩芯的鋼絲繩高15%以上,比點(diǎn)接觸鋼絲繩使用壽命提高1 ～2倍。圖7為滿(mǎn)充式6 ×41SW + IWR結(jié)構(gòu)鋼絲繩。
3. 2. 7 航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力噴口反饋鋼索
該類(lèi)鋼絲繩由原天津市第一鋼絲繩有限公司研制,結(jié)構(gòu)為1 ×4 + 6 ×19 + IWS—5. 5 整體反饋鋼索。嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝完全能夠滿(mǎn)足鎧裝結(jié)構(gòu)緊密、無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的使用要求[ 6 ] 。
3. 2. 8 階梯鋼絲繩
階梯鋼絲繩屬于特殊結(jié)構(gòu)鋼絲繩,這一產(chǎn)品已經(jīng)研究多年,并獲得成功應(yīng)用。近年來(lái)還有階梯式不等徑鋼絲及階梯式不等徑鋼絲繩國(guó)家專(zhuān)利公布,說(shuō)明該種結(jié)構(gòu)鋼絲繩研發(fā)在繼續(xù)。
3. 3 特殊環(huán)境使用的鋼絲繩
3. 3. 1 極地用鋼絲繩
極地用鋼絲繩主要包括極地石油用鋼絲繩,要求滿(mǎn)足在- 45～ - 20 ℃極低溫環(huán)境下使用,對(duì)鋼絲繩用原材料、捻制、油脂都有特殊的技術(shù)要求。與此類(lèi)似的鋼絲繩還有加拿大露天油母頁(yè)巖開(kāi)采用電鏟用鋼絲繩;南極科學(xué)考察船用鋼絲繩(既有常規(guī)使用,又有極地、苛刻低溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)使用的顯著特點(diǎn))等產(chǎn)品。
3. 3. 2 大型卸船機(jī)用鋼絲繩
該類(lèi)鋼絲繩穿繞過(guò)復(fù)雜的滑輪組,對(duì)鋼絲繩彎曲疲勞要求高。卸船機(jī)抓斗在一個(gè)工作程序中,鋼絲繩不可避免地承受沖擊載荷;抓斗鋼絲繩經(jīng)過(guò)滑輪組的重型擠壓,多種復(fù)雜、苛刻的工作條件形成對(duì)鋼絲繩的較為特殊的技術(shù)要求。類(lèi)似的鋼絲繩還有打樁機(jī)用鋼絲繩。
3. 3. 3 海洋石油鉆采、海洋工程用鋼絲繩
這類(lèi)鋼絲繩主要是承受成分復(fù)雜的海水腐蝕,及海水沖擊多種條件綜合作用,要求鋼絲繩綜合技術(shù)品質(zhì)優(yōu)良。此外,航空母艦飛機(jī)起落控制鋼絲繩也屬于特種鋼絲繩。
3. 4 特殊材料制造的鋼絲繩
根據(jù)鋼絲繩使用條件要求,選用特殊材料制造
的鋼絲繩也屬于特殊鋼絲繩。
(1)帶電纜芯的吊籃專(zhuān)用鋼絲繩;
(2)鋼制增強(qiáng)纖維芯特殊電梯鋼絲繩;
(3)達(dá)高210TF—8股鋼芯及麻芯鋼絲繩;
(4)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)列出的纖維包覆鋼制鋼芯鋼絲繩;
(5)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)列出的5 ×19包麻鋼絲繩。
3. 5 極值鋼絲繩
極值鋼絲繩包括超長(zhǎng)、超重、極細(xì)、極粗鋼絲繩。例如:湖南寶咸機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)制造的,1960MPa級(jí)別的提升鋼絲繩等。另外還包括法爾勝、比利時(shí)貝卡爾特鋼繩公司生產(chǎn)制造的微細(xì)鋼絲繩。
4 結(jié)語(yǔ)
特種鋼絲繩是下游市場(chǎng)的重要原材料產(chǎn)品之一,隨著生產(chǎn)技術(shù)的提升,其應(yīng)用越來(lái)越廣泛,成為
近幾年的熱點(diǎn)產(chǎn)品。為了更好地把握其投資模式、生產(chǎn)技術(shù)、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)貿(mào)易狀況,以制定合理的生產(chǎn)營(yíng)銷(xiāo)策略,鋼絲繩企業(yè)應(yīng)對(duì)該產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)銷(xiāo)售與應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查,以便企業(yè)制定特種鋼絲繩的發(fā)展策略和切實(shí)可行的具體措施。
AULONE