35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩生產工藝改進

楊曉紅（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩生產工藝改進

楊曉紅
（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

針對35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩生產過程中易存在的鋼絲繩旋轉，繩內鋼絲交錯劃痕，繩頭松散質量問題實施技術改進。設計了35W×7阻旋轉鋼絲繩的股徑和鋼絲直徑的配比，確定內層鋼絲繩捻向為左同向捻，外層鋼絲繩捻向為右交互捻，控制捻制合繩中輥距和壓下量，達到減弱鋼絲繩旋轉的效果。改進后成品鋼絲繩整繩破斷力為271.12 kN，旋轉值為0.51圈/1 000 d，滿足標準要求。

阻旋轉鋼絲繩；捻距；捻向；預變形；捻制

1 引言

35W×7鋼絲繩屬于多層股鋼絲繩，標準名稱是阻旋轉鋼絲繩。阻旋轉鋼絲繩作為不可替代的鋼絲繩結構品種，因其柔軟系數高、可撓性好，結構緊密，破斷拉力高，鋼絲繩反撥力小，掛繩后幾乎不旋轉等特點，廣泛應用在各種工礦場所。隨著目前場所環境對鋼絲繩產品質量和性能的高標準要求，企業在鋼絲繩制造過程中實施多方面技術改進，通過加強捻制過程中外層繩股與內層繩股之間的緊密合縫，以期達到減少旋轉力矩和旋轉程度的產品結構設計要求，提交用戶滿意的產品。

鑒于客戶和產品認可要求，公司安排了阻旋轉鋼絲繩產品的生產。35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩在我公司內尚屬首次生產，為確保一次成型產品不旋轉，在接到生產任務后，公司在產品原料選擇、工藝技術、設備調整、生產組織、產品質量檢測等方面組織了評審論證，加強了工藝技術管理并進行了技術改進。

2 阻旋轉鋼絲繩設計制造

2.1 35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩的結構設計

35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩主要技術要求：公稱直徑20 mm，公稱強度1 770 MPa，繩捻向：右交互捻，最小破斷拉力255 kN，直徑允許偏差（+2%，0），其余參照GB8918-2006執行。

35W×7阻旋轉鋼絲繩結構如圖1所示，結構為1×7+6×7+6×7/6×7+16×7，是3層股組成，鋼絲繩成捻次數為3次。因其結構內層繩芯為1×19W，可將1×19W繩芯一次捻制，然后將內層繩當作繩芯加以最外層繩16股一次捻制，整繩調整為2次捻繩，如此可提高鋼絲繩的整繩破斷拉力，而且能顯著改善其阻旋轉效果［1］。

公司擁有18/630+18/630型串聯機組合繩機，主要用于多層股阻旋轉鋼絲繩產品的捻制。在生產35W×7結構鋼絲繩時，可使35股鋼絲繩一次成型生產完成，該設備不僅可提高鋼絲繩的生產效率，而且內外層捻向相反，抵消鋼絲繩的旋轉力。

圖1 35W×7截面圖

2.2 鋼絲繩股徑設計

如圖1所示，35W×7-20-1770 MPa阻旋轉鋼絲繩結構設計包括有5種股徑：外層股-次外層小股-次外層大股-內層股-中心股，由外到內各股直徑分別為D4-D3-D2-D1-D0。考慮到實際生產過程中壓線模、定徑輥等對繩徑有一定的壓縮，鋼絲繩按執行標準對繩徑要求可適當放大，允許偏差/mm （+2%，0），設計鋼絲繩直徑為20.0～20.4 mm。根據文獻［2］，鋼絲繩捻距倍數取6.5，查得35W×7（外層為16股）的捻制系數m繩=6.523，于是有D4=D繩/m繩=20.4 mm/6.523=3.127 mm。

因鋼絲繩股間有縫隙，根據生產經驗外股D4取3.10 mm，則內層繩1×19W繩芯直徑為20.4 mm～3.10×2=14.2 mm。

內層繩芯是1×19W，即瓦林吞式結構，根據文獻［2］查得繩芯捻制系數m內層繩=4.361，則D2=D繩/m內層繩=14.2 mm/4.361=3.256 mm，查得每根股直徑之比為：D2：D3：D1：D0=1：0.757 1：0.940 0：0.954 0，代入D2=3.256，計算得：

D3=D2×0.7571=3.256 mm×0.757 1=2.465 mm；

D1=D2×0.9400=3.256 mm×0.940 0=3.060 mm；

D0=D2×0.9540=3.256 mm×0.9540=3.106 mm。

上述各層股均為計算值，根據公司鋼絲繩生產經驗及股中繩的排列，各股直徑調整后見表1。

表1 鋼絲繩設計直徑和股徑 /mm

2.3 鋼絲繩中鋼絲直徑計算

圖1中1×7+6×7+6×7/6×7+16×7鋼絲，鋼絲繩中每根股結構均為1×7，各股直徑為：中心股芯絲δ芯-0，中心股邊絲δ芯-1；內層股芯絲δ1-0，內層股邊絲δ1-1；次外層大股芯絲δ2-0，次外層大股邊絲δ2-1；次外層小股芯絲δ3-0，次外層小股邊絲δ3-1；，外層股芯絲δ4-0，外層股邊絲δ4-1。經設計股的捻距倍數取9，根據文獻［2］查得股的捻制系數為m股=3.041。計算得：

上述鋼絲直徑是計算值，各層鋼絲直徑修正見表2。

表2 鋼絲繩中鋼絲直徑 /mm

2.4 股的捻距和捻向

鋼絲在股中捻距倍數取9，則：

S中心=3.1mm×9=27.9 mm，捻向為右捻

S內層=3.1 mm×9=27.9 mm，捻向為右捻

S次外大=3.2 mm×9=28.8 mm，捻向為左捻

S次外小=2.45 mm×9=22.05 mm，捻向為左捻

S外層=3.1 mm×9=27.9 mm，捻向為左捻

2.5 鋼絲繩的捻距和捻向

鋼絲繩的捻距倍數取6.5倍，外層鋼絲繩捻距S外繩=20.0 mm×6.5=130 mm，右交互捻。內層繩芯捻距S內繩=14.2 mm×6.5=92.3 mm，左同向捻。

3 35W×7-1770 MPa阻旋轉鋼絲繩工藝改進措施

為確保鋼絲繩一次成型不旋轉，查證相關資料，對阻旋轉鋼絲繩生產制造中易產生的繩頭切斷松散，內層繩絲交錯劃痕，鋼絲繩旋轉等質量問題［3-4］考慮并制定防范措施。公司在原料選擇、工裝夾具參數設計、生產過程控制方面實施了改進。

3.1 原料選擇

鋼絲繩原料盤條的質量決定了制繩鋼絲的質量，為確保35W×7鋼絲繩的抗拉強度滿足1 770 MPa，設計選用標準規定的72A盤條，確認原料盤條強度滿足1 020～1 120 MPa，化學成分滿足標準要求。經檢測原料盤條和制繩鋼絲得到最佳的索氏體化組織，保證了鋼絲的質量。表3是盤條和制繩鋼絲的化學成分，制繩鋼絲用72A-6.5 mm盤條和制繩鋼絲的金相組織見圖2和圖3，均達到規定索氏體化率95%以上的要求。

表3 盤條和鋼絲的化學成分 /%

圖2 盤條-索氏體+3%（珠光體+鐵素體）

圖3 制繩鋼絲-索氏體+1%（珠光體+鐵素體）

3.2 制繩鋼絲質量控制

鋼絲繩設計時考慮制繩鋼絲各層單絲直徑的匹配，減少單絲直徑的變化，在滿足工藝條件的基礎上，適當調整鋼絲直徑保證鋼絲產品通條性，且要求鋼絲繩內所有鋼絲通條無電接頭，確保鋼絲質量。

鋼絲拉拔的過程中，鋼絲拉拔工藝采用多道次、小壓縮率的拉拔路線，保證制繩鋼絲韌性指標。熱處理火線盤條72A抗拉強度在滿足標準1150-1 250 MPa的基礎上，公司規定鋼絲繩捻制前制繩鋼絲強度需在1 770 MPa強度上再增加50 MPa的保險值，即每層鋼絲強度值均控制在1 820 MPa以上。

3.3 預變形參數控制

預變形參數控制在解決鋼絲繩松散方面起關鍵作用，鋼絲繩股經過預變形器的壓輥反復彎曲可消除鋼絲繩捻制應力，達到不松散、內外層繩不分離的效果。在35W×7鋼絲繩生產時，18/630+18/630合繩機在首先成型的繩芯股1×19W的生產中，前18/630合繩處不需添加預變形器，其目的是內層繩芯成松散狀態，有較大的彈性，可增加繩芯的扭轉力矩，以平衡外層16股繩的扭轉力矩。在后18/630整繩合繩前添加預變形器，保證繩芯1×19W捻制緊密，使股繩的預變形螺旋形狀符合鋼絲繩捻制所需要的螺旋形狀［5］。

公司為生產35W×7鋼絲繩，設計制作了專用的預變形器、相應的分線盤和后變形器，調整預變形中主要的工藝參數輥距和壓下量，使形成的股繩曲率與股繩在鋼絲繩中固有的曲率相一致，設計生產預變形的輥距和壓下量見表4。經生產實踐，35W×7股繩經預變形器成形后，鋼絲繩不松散，不起殼，切頭后無旋轉。

表4 預變形參數 /mm

輥距L和壓下量f通過下式計算：L=（0.85～0.90）捻距，f=（1.30～1.60）繩徑。

3.4 生產過程控制

35W×7-1 770 MPa阻旋轉鋼絲繩在（18/630+18/630）合繩機設備運轉前，調整保證1×19W繩芯和外層16個股繩的張力一致，股繩出分線盤后自然合攏，經壓線模緊密壓實、壓牢。同時定期確認壓線模孔槽的光滑性，孔徑是否合適，確保鋼絲繩表面無劃傷等現象。

鋼絲繩捻制過程中要求經常檢查鋼絲繩表面縫隙情況，繩內鋼絲不得有交叉、折彎和斷絲等缺陷，捻制均勻、緊密和不松散，繩在展開無負荷情況下，不得呈波浪狀。鋼絲繩涂油方式是股淋油加繩涂油，鋼絲繩應均勻連續涂油。

4 鋼絲繩試驗結果

35W×7-20-1 770 MPa成品鋼絲繩經全部拆股檢測，204根鋼絲的強度、扭轉、彎曲值全部合格，鋼絲和整繩直徑全部合格，鋼絲破斷拉力總和為350 kN，實測整繩破斷力為271.12kN，滿足標準255 kN。試驗結果表明，35W×7-1 770 MPa性能指標滿足GB8918-2006規定值要求［6］。鋼絲繩實測結果見表5。

表5 鋼絲繩拆股檢測數值

按照ISO21669要求對35W×7-20-1770 MPa鋼絲繩進行旋轉性能試驗，施加載荷51 kN，測定鋼絲繩旋轉值（圈/1 000 d）。經國家金屬制品質量監督檢驗中心檢測，旋轉值為0.51（圈/1 000 d），滿足EN12385-3：2004的要求。

5 結語

35W×7阻旋轉鋼絲繩的生產需要先進的生產工藝設計系統為支撐，通過公司生產實踐證明，確定股徑和絲徑的配比、內外層股繩捻向、工裝預變形等產品工藝參數，可使鋼絲繩旋轉條件減弱。改進后的35W×7-1 770 MPa鋼絲繩技術性能指標均達到GB8918-2006和中國船級社《材料與焊接規范》要求，鋼絲繩的使用效果良好，得到用戶的肯定。

［1］吳根柱，秦萬信.特殊結構抗旋轉鋼絲繩探析 ［J］.金屬制品，2008（2）：1-6.

［2］邱煌明.鋼繩生產工藝 ［M］.湘潭：湘潭鋼鐵公司職工大學，1992.

［3］張家琦.鋼絲繩生產［M］.北京：兵器工業出版社，2001.

［4］曹玉德，朱寶倉.18×7+FC（IWS，IWR）鋼絲繩生產工藝改進［J］.金屬制品，2010（2）：17-19.

［5］徐偉.40W×7-42多層股鋼絲繩的研制 ［J］.金屬制品，2014 （2）：5-9.

［6］全國標準化技術委員會.GB8918-2006重要用途鋼絲繩 ［S］.北京：中國標準出版社，2006.

Improvement of Production Process for 35W×7-1 770 MPa Rotation Resistant Wire Rope

YANG Xiao-hong
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

Technical improvement was implemented in order to solve the problems of wire rope rotation，wire cross scratch inside rope and loose rope end during the production process of 35W×7-1 770 MPa rotation resistant wire rope.The ratio of wire rope strand diameter and wire diameter of 35W×7 rotation resistant wire rope was designed.The spinning direction of the inner layer of wire rope was determined as left side same direction spinning and that of the outer layer，right side interlacing spinning.Roll pitch and draught in spinning and stranding were controlled to reach the effect of reducing wire rope rotation.After the improvement，the breaking force of the finish product of complete wire rope was 271.12 kN and rotation，0.51 round/1 000 d，meeting the requirement by the standard.

rotation resistant wire rope；spinning pitch；spinning direction；pre-deformation；spinning

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.009

2015-11-17

2015-12-10

楊曉紅（1975—），女，本科，高級工程師，主要從事金屬制品的質量管理工作。