8X84WSNS-IWRC一120mm高強度鍍鋅鋼絲繩的生產

8X84WSNSI-IWRC一120高強度鍍鋅鋼絲繩的生產

摘要：為滿足海洋船舶用戶對高強度，粗直徑鍍鋅鋼絲繩的要求，以寶鋼 7 7A熱軋盤條為原料 ，拉絲采用直進式拉絲機，使用熱鍍鋅工藝，捻制時嚴格控制預、后變形器的三輥間距及壓彎量， 采用定徑裝置控制鋼絲繩直徑，生產直徑 120mm多絲復合結構8×8 4WSNS+I WR鍍鋅鋼絲繩 ，給出股、芯的規格及鋼絲直徑等技術參數。所生產的鋼絲繩的最小破斷拉力達到 8570kN。使用表明，該鋼絲繩滿足客戶要求。

1. 鋼絲繩的技術要求

海洋，船舶用鋼絲繩是國內鋼絲繩制造行業出現的新品種，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繩芯外擠，股變形，結構錯亂 ；

(3)防銹蝕油脂達不到要求，鋼絲繩表面和內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度高、耐磨等特點，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、多絲復合 型鋼絲繩，由于其所具備的結構特點，廣泛用于海洋 捕撈 、 船舶牽引、海洋提升等領域。

2 .制繩鋼絲生產過程

2．1 原料選擇

由于此次生產的鍍鋅鋼絲繩抗拉強度要求較高(1770 MPa)，同時又要具有很高的韌性，為了達到技術要求，制定盤條選擇的原則 ：

(1) 提高原料碳質量分數或原料合金化；

(2) 提高總壓縮率；

(3) 降低鉛浴溫度。原料中 P， S元素含量過高會導致鋼絲脆性提高，韌性降低，造成鋼 絲彎曲和扭轉性能差 ；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，甚至導致斷絲。為提高鋼絲的力學性能并控制好通條均勻性，選用碳質量分數 為0．75％～ 0.78％共析成分的盤條,寶鋼 77A熱 軋盤條具有 較好的力學性能和加工性能，選為本次生產的原材料 。

2. 2制繩鋼絲生產工藝

鍍鋅工藝的選擇不僅直接影響半成品制繩鋼絲的力學性能,同時對鋼絲繩的整體性能也有決定性的影響，因此在設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行了設計。鍍鋅電磁抹拭技術在本次生產過程中對鋼絲的性能控制起到了很大的作用,經過電磁抹拭后的鍍鋅制繩用鋼絲的力學性能完全符合設計要求。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量問題;其次 ，通過對鉛溫的控制, 提高鋼絲抗拉強度；第三，根據鋼絲規格及拉絲機類型特點，采用酸 洗薄磷化涂層拉拔工藝 ，改善了成品鋼絲的表面質量,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直進拉絲機進行初次拉拔,在增強拉絲機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度和韌性，以保證鋼絲繩的綜合力學拉強度均不小于1 720 MPa,其公稱抗拉強度為1770 MPa。

3.鋼絲繩生產工藝

3．1 鋼絲繩中股的結構

鋼絲繩選用 8 X 84WSNS+I WR結構，其股結構 為 1+7+7／7+1 4～24+24，見表1.

3．2 配絲及捻制工藝參數

鋼絲繩公稱直徑120mm，股分2次捻制，經計算得出股直徑為32.8mm，從而確定出股中鋼絲性能。制繩用鍍鋅鋼絲的性能要求見表1，其中抗直徑見表2，捻制參數見表 3。

3.3 股和繩的捻制

3. 3.1 捻距倍數 8 X 84WSNS鋼絲繩股結構為 1+7+7／7+l 4— 24+24，內部是瓦林吞 一西魯復合結構，外層再用較 粗 的鋼絲包圍形成西魯式結構,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,內外層鋼絲的捻距不相同，根據客戶的要求進行設計 ，內層瓦林吞一西魯復合結構股的捻距取160mm，外層西魯式結構股的捻距取 275 mm，成繩捻距取780mm。捻股時選擇1 2／500+18／500+24／500 串聯機分 2次捻制，合繩時選用 8／1 250成繩機進行捻制 。由于該鋼絲繩直徑超過成繩機最初設計的要求，因此在合繩前對 8 ／1 2 5 0成繩機的電氣、機械系統進行全面的檢查,并對部分零件進行了改進,股和繩的捻距倍數比生產普通鋼絲繩時的捻距倍數都要小目的就是為了增強鋼絲繩的柔軟性與耐磨性。此次生產的 8×84WSNS結構鋼絲繩既有西魯式鋼絲繩外層絲粗 、耐磨,抗擠壓而 內部柔軟 的特點,又有瓦林吞鋼絲繩絲徑細,柔軟,抗彎曲疲勞的特點。

8×84WSNS鋼絲繩結構為右交互捻 ，鋼絲繩的捻法為右捻,股的捻法為左捻。繩芯采用 8×1 9鋼芯結構增強了鋼絲繩的破斷拉力,不但安全系數能 達到要求,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 ， 應消除捻制應力,生產中采取如下措施 ：(1)拉絲機工字輪收線 機上增設矯直器 ；(2)捻股機上配置后變形器 ；(3) 在成繩機上合繩時對股進行 預變形,合繩后再進行 后變形 ；( 4)成繩機后變形器之后安裝定徑裝置，對鋼絲繩進行壓縮定徑,以提高鋼絲繩表面質量.經過拉絲工字輪矯直器矯直、股后變形,股預變形,鋼絲繩后變形，鋼絲繩定徑等工序，捻制應力得到消除，鋼絲繩具有良好的不松散性能,其結構緊密,橢圓度小,直徑均勻,抗疲勞性能優良,使用壽命長,實物質量明顯提高。

3．3． 3 繩芯和股繩表面處理

鋼絲繩自身的結構特性,鋼絲質量和捻制質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,使用品質優越的油 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 ，合繩時進行表面涂油處理;在捻制繩芯 的過程中,對繩芯表面進行涂油處理 ， 保證股中各鋼絲間充分潤滑,從而達到增強鋼絲抗腐蝕性能及潤 滑性能的目的。

3．3． 4 股繩定尺生產

雖然標準允許對股中鋼絲進行焊接,但 由于焊 接部位與基體相比， 力學性能存在較大的差異， 特別是本次生產的鋼絲繩規格較大，鋼絲較粗,因此在拉 拔成品鋼 絲時采 用定 尺生產 (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

鋼絲繩的力學性能檢驗按 GB／T 20067-2006

進行抗拉強度試驗按 GB／T 228-2002《金屬材料 室溫拉伸試驗方法》進行； 扭轉試驗按 GB／ T 2 3 9— 1 999{金屬線材扭轉試驗方法》進行鋼絲繩經拆股試驗,鋼絲直徑和抗拉強度均符合要求,鋼絲繩的最 小破斷拉力達到 8 570 kN,所研制 的鋼絲繩拆股統計數據見表 4。

5.結語

海洋，船舶用鋼絲繩的發展趨勢應該是以多股，多絲復合型線接觸鋼絲繩為主。多股 ,多絲復合型線接觸鋼絲繩 的填充系數大, 鋼絲數多 、規格相對較小,鋼絲繩 中股數多,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。生產過程中通過采 用鍍鋅電磁抹拭技術,捻股淋油 、繩芯表面處理,合繩過程中采用預 、后變形器消除應力,同時結合定徑 裝置的使用,大大提高 了鋼絲繩的整體質量。所生產的 8×8 4WSNS+I WR一120,1770 MPa級高強度 粗直徑多絲復合結構鍍鋅鋼絲繩在華東沿海港口使用效果良好。