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高强度高破断粗直径压实股钢丝绳的研制
发布时间：2019-12-26 09:44 文章来源：未知 文章作者：admin 点击数：
1研发背景 1.1客户需求 本公司接到客户订单，需要公称直径110mm钢丝绳，并要求钢丝绳最小破断拉力达9000kN，具体结构由厂家选定。 1.2技术剖析 表1是根据GB/T20067-2006《粗直径钢丝绳》标
1研发背景
1.1客户需求
本公司接到客户订单，需要公称直径110mm钢丝绳，并要求钢丝绳最小破断拉力达9000kN，具体结构由厂家选定。
1.2技术剖析
表1是根据GB/T20067-2006《粗直径钢丝绳》标准[口给出的破断拉力系数，选出数值较高的几种结构类别。
根据公式F。=K-D2R。/1000（其中：Fo为钢丝绳最小破断拉力，kN；K°为某一指定结构钢丝绳的最小破断拉力系数：D为钢丝绳直径，mm:R。为钢丝绳公称抗拉强度，MPa），可以分别得出两种最小破断拉力系数钢丝绳的平均抗拉强度为：
R1=1000×9000/（0.356×l107）=2090
MPa；R，=1000×9000/（0.346×1100）=2150
MPa.
由此可以得出，GB/T20067-2006标准范围内的结构以及强度级不能满足客户需求。
1.3主股结构及工艺路载的选择
1.3.1结构的选择
本公司结合多年的生产实际经验，大胆提出研发多丝多层压实股钢丝绳来满足客户需求。因为压实股钢丝绳的特点是金属填充密度系数大，相同强度相同直径的压实股钢丝绳整绳破断拉力高于非压实钢丝绳12%以上，所以钢丝绳的公称强度达1960MPa就可满足客户需求。
本公司根据自身的设备情况以及工艺成熟程度，最终选择8×K84WSNS+IWR结构进行生产，制绳钢丝按1960MPa生产。
1.3.2工艺路线的选择
压实股钢丝绳的生产方法有以下几种国：（1）异型钢丝挖制法：（2）先捻后拉法（锻打法）：（3）边捻边拉法（模拉法）：（4）辊模轧制法。因84WSNS结构是分两次捻制，本公司大胆提出采用整体模拉与锻打法相结合进行生产，即下线（第一次捻制）采用整体模拉法，上线（第二次捻制）采用锻打法。
2. 8xK84WSNS+IWR钢丝绳研制
2.1工艺参数确定2.l.1捻距倍数
捻距倍数是钢丝绳生产的一个非常重要的技术参数。对不同用途钢丝绳的捻距倍数选择直接影响钢丝绳的使用寿命，同时挖距倍数也影响钢丝绳中的股径大小。根据多年的生产经验以及压实股钢丝绳的特性，合绳捻距倍数选择6.5倍。
2.1.2外层主股上线控制直径计算钢丝绳设计直径按公称直径增加3%进行设计，即设计直径da=110x（1+3%）=113.3mm。
根据资料]查得：捻距倍数6.5，8股绳绳径10
mm钢丝绳的主股直径为2.6669mm。
dg=da/10×2.6669=l13.3/10×2.6669x
30.22mm，取外层主股模径30.20mm。
2.1.3外层股压缩前股径
根据生产工艺经验，确定外层股上线的压缩率为6%，根据压缩率公式换算得出：
..=/oaH ix31.486mm.
94其中：dm为外层股上线压实前股径，mm:dG为外层股上线压实后股径，mm。
2.1.4钢芯直径计算
ds=da-dg×2=113.3-30.2×2=52.9
mm.其中：d为钢丝绳钢芯直径，mm；da为外层股上线模径，mm。
2.l.5主股钢丝直径计算
主股结构为l+7+7/7+l4+24+24，分两次捻制，上线股的捻距倍数取9.0，下线股的捻距倍数取8.5。
2.1.5.1上线股钢丝直径
根据资料算出捻制系数ma上=9.016，
6s=31.486/9.016=3.492mm。
由经验dr：66：6=5.4622：0.7749：1.0000，得出下线股径d=19.07mm，6=2.7lmm。
其中：d；为外层股下线股绳直径，mm：8；为外层股上线内层钢丝直径，mm：5。为外层股上线外层钢丝直径，mm。
2.1.5.2下线股钢丝直径计算
下线股模径取19.10mm，下线股压缩率取12%国，根据压缩率公式换算得出：
OaWc d下a=一88=20.36mm.
其中drm为外层股下线压实前股径，mm；ds6为外层股下线压实后股径，mm。
根据资料查出捻制系数mo下=5.688。
8-3=20.36/5.6883.579mm。
由80：651：621：6-2：6s=l.072 1：0.8129：
0.7975：0.6175：1.00004，得出：6）=3.84mm，
651=2.91mm，5a=2.86mll，62=2.2lmm.其中：50为外层股下线中心钢丝直径，mm；8！为外层股下线第一层钢丝直径，mm；6a为外层股下线第二层粗钢丝直径，mm：8为外层股下线第二层细钢丝直径，mm；8g为外层股下线第三层细钢丝直径，mm。
外层主股各层钢丝直径计算结果见表2.
考虑合理的间隙同，对外层主股各层钢丝直径进行调整，结果见表3.
2.1.6股的捻距计算
2.1.6.1外层主股捻距计算外层主股下线捻距倍数为8.5，模径为19.10
mm，捻距S下=19.10×8.5=162.35mm：外层主股下线捻距倍数为9.0，瓦径为30.20
mm，捻距S；=30.20×9=271.80mm。
2.1.6.2钢丝绳捻距计算钢丝绳捻距倍数为6.5，挖距S%=110×6.5=
715mm。
2.1.7钢芯的选择设计
钢芯采用压实股，粗直径钢丝绳的钢芯设计也需注意，特别是八股绝钢芯的中心股，由于股径较大，既要减小生产难度，也要满足工艺质量要求，生产设计方面需要多方面考虑。钢芯设计在此不具体进行介绍。
2.2生产过程控制
2.2.1钢丝的生产
由于钢丝直径较大、强度高，特定规格及钢号保证生产的钢丝力学性能满足要求。
2.2.2股绳生产
2.2.2.1下线生产
下线采用模拉工艺，由于生产的钢丝强度高、股径大，因此对模具的材质要求较高。如材质不好，会造成模具提前报废，而且也不利于工艺质量的控制。
2.2.2.2上线生产
上线采用锻打工艺，对锻打瓦的材质要求也较高。因强度高、硬度高，锻打生产过程中对锻打瓦的磨损也较严重，因此生产过程中需关注股径的变化，超出工艺控制要求时应及时进行调整。另外对钢丝的力学性能要求也较高，生产过程中如出现钢丝自断，基本难以修复。
2.2.3合绳生产
3结语
合绳时，选用合适的预变形器，并按照工艺调整好。后变形器参数要严格按照工艺进行调节，各股张力调节一致后才可进行生产。钢丝绳实测直径的平均值为114.25mm.
3结语
本公司在钢丝绳生产过程中，严格按照工艺设计进行控制，符合工艺质量要求。进行整绳破断拉力测试时，当拉力达到9000kN时未出现断丝断股现象，完全达到客户要求。该批钢丝绳全部用于温州瓯江北口大桥的主塔深井施工。
本公司通过8×K84WSNS+IWR高强度高破断压实股粗直径钢丝绳的研发，进一步优化了现场质量管控。同时对模拉及锻打的工艺、现场操作进一步进行总结，对以后的生产研究提供了理论及数据支撑。