大规格镀锌钢丝绳生产工艺研究

0引言

随着市场对大规格镀锌钢丝绳的需求量越来越大，我们对镀锌钢丝绳进行了大量研究，其中包括对锌层质量的改变，采用合金镀层Zn-5%Al、Zn-10%Al提升钢丝绳的防腐性能，还尝试了各种规格成品镀以及先镀后拔、中镀后拔等方法，先后开发了一大批厚镀层、高强度、高韧性、高防腐性能的镀锌钢丝绳，得到了市场的认可，也为此次大规格镀锌钢丝绳的研发打下了坚实基础。

根据市场需求订单，我们选取6×37+IWR-58mm，1770MPa独立钢芯镀锌钢丝绳作为本次研发的对象，本次订单要求900m一轴，共计6轴，采用集装箱运输，镀层级别为3级，需要进行船级社认证，执行标准GB/T20118-2006《一般用途钢丝绳》和CCS船级社规范。

1设备工装准备

1.1捻制设备和工装件

根据标准规定900m钢丝绳共计12.15t，我公司的KS8/2000筐篮式合绳机可以满足该钢丝绳的需求。该设备自带两套预变形器，一套是生产（120±10）mm左右钢丝绳专用预变形器，一套是生产（60±10）mm钢丝绳专用预变形器，预变形器工装可以满足该钢丝绳生产需求。

1.2收线轴的设计

由于需要采用集装箱运输，收线轴外圆直径不得超过集装箱宽度和高度2300mm，再加上该钢丝绳为高重量钢丝绳，在装箱时必须配置底部托盘，避免重量集中压坏集装箱。在设计收线轴时，必须考虑托盘的高度。钢丝绳内圆应为钢丝绳直径的25~30倍，避免钢丝绳因过度弯曲而造成不可恢复损伤，且铁轴应具备足够的支撑能力，中心部位应有相应的支撑件作为支撑。

经过综合考虑，设计收线铁轴尺寸见表1。 如图1所示，底部托盘附带锁定装置，能将钢丝绳固定在托盘上。铁轴中心筒有4道支撑，充分保证钢丝绳在收线有较大张力时不塌陷。铁轴一侧有孔，可以在收线时固定绳头。

2生产工艺特点

2.1制绳用钢丝的生产

根据钢丝绳的捻制系数，计算出钢丝绳所用的配丝如表2所示。其中子绳是按照绳径的0.39倍进行理论计算的。

本次钢丝工艺生产是按照中镀后拔的方法进行生产的，以外层钢丝2.70mm镀锌钢丝的生产流程为例，镀层钢丝的生产流程见图2。

为增加公司产品的价格优势，采用盘条直拔的方法进行生产，中间省去了盘条酸洗磷化和热处理工序，降低了产品成本。镀层采用Zn-5%Al镀层，使钢丝绳在3级镀锌级别的情况下依然具有良好的防腐性能。

从中间开始镀锌即可以保证钢丝的锌层级别，又可以保证钢丝的韧性指标，缓解盘条直拔造成的韧性指标过低的现象。

2.2钢丝绳捻制工艺

钢丝绳捻制采用设备自带的预变形器进行捻制，钢丝绳的预变形和后调直根据现场的实际情况进行调整后，均可达到预期目标，如图3、图4为钢丝绳在捻制时的预变形和后调直。 根据订单要求，该钢丝绳生产采用股涂油、绳不涂油的方式进行生产。在试生产刚开始时，钢丝绳捻制没有出现问题，随着生产时间加长，钢丝绳捻制出现了子绳鼓起的现象。

根据现场实际情况分析，出现这种情况的原因是钢丝绳外股捻距大，子绳捻距小，随着生产进行造成的子绳应力集中得不到有效的释放造成的。当时提出的解决方案是调整子绳的翻身速率，更加有效释放子绳应力，可以避免这种情况发生。逐步调整钢丝绳子绳的翻身比之后，钢丝绳子绳应力得到有效释放，最终起鼓问题得到解决。

3问题与改进

3.1收线轴的设计

此次工艺生产是我公司第一次设计收线轴，内圆直径与绳径的倍数约为28.5倍，钢丝绳没有任何造成不能逆转变形的迹象，在下次设计时可以相应地减小内圆直径与绳径的倍数，以节约生产成本和空间。

3.2钢丝质量

由于采用盘条直拔的方式进行生产，所生产的钢丝有部分钢丝韧性指标不合格，约占总产量的5%左右。不合格钢丝出现的没有规律，可以通过优化盘条质量达到提高合格率的目的。

在拉拔过程中有局部锌层脱落的现象。通过调整拉丝模角度，降低压缩率等方法可以避免这种情况。另外，为了利于拉拔，在镀完镀层之后在钢丝表面进行涂蜡处理，可以有效保护镀层，利于钢丝拉拔。

盘条从8.00mm拉拔至5.00mm，钢丝平均强度为1590MPa，在镀完之后钢丝强度将为1510

MPa，镀锌过程钢丝强度下降约80MPa。拉拔完成后，钢丝强度范围为1890～2044

MPa，可以达到1870MPa，可以在以后生产过程中酌情适当下调压缩比，以提高韧性指标。在此工艺基础上，我们生产出1870MPa级的钢丝绳，锌层质量145~178g/m2，大于船级社CCS为3级130g/m2的要求，且使用的是Zn-5%Al镀层，防腐性能得到很大提高。

3.3钢丝绳的捻制

钢丝绳捻制除了要解决前文中提到的子绳起鼓问题之外，还必须调整好钢丝绳的预变形器和后调直器，使钢丝绳达到不松散的要求。6×37（b）类钢丝绳，要求钢丝绳切断后股及股中钢丝均不松散，可以适当减小股绳的捻距，使捻股后钢丝产生的变形能减少，另外，捻股时适当加大钢丝张力和压线模的压力，达到消除股中残余应力的目的。在捻绳时，采用股预变形减少股绳中的残存捻制应力，可以达到钢丝绳不松散的目的。

在捻制时，需要随着捻制的进行适当调整股张力。由于工字轮在捻制的不同时期重量存在很大差异，为了保证股的张力一致，必须在捻制一段时间后增加工字轮的阻尼带张紧力，以保证捻制前后张力的一致性。股的长度尽可能的长，减少在后期股脱离工字轮后没有了股张力造成的浪费，没有股张力的情况下捻制的钢丝绳应当做标记都判废。