淺析壓實股鋼絲繩生產(chǎn)工藝

嚴志遠 賀孝宇

引言

隨著相關(guān)廠家對壓實股鋼絲繩的大力研發(fā)，關(guān)于壓實股鋼絲繩的結(jié)構(gòu)已經(jīng)從過去的四種變?yōu)槎喾N，《壓實股鋼絲繩》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式頒布，壓實股鋼絲繩的工藝特點顯著，其優(yōu)勢比起其他鋼絲繩更加明顯，壓實股鋼絲繩使用效能好，壽命長，在鋼絲繩市場中占據(jù)著較高的地位，有良好的市場發(fā)展前景，壓實股鋼絲繩生產(chǎn)工藝一直以來是人們關(guān)注的重點，熟練掌握相關(guān)生產(chǎn)工藝方法，使生產(chǎn)起到事半功倍的效果。

1 壓實股鋼絲繩特點與生產(chǎn)技術(shù)難點

1.1 壓實股鋼絲繩特點

壓實股鋼絲繩具有以下特點：①壓實股鋼絲繩具有較高的破斷拉力，研發(fā)人員在研發(fā)壓實股鋼絲繩的時候就想著提高相鄰鋼絲層之間的接觸面積，改變股的結(jié)構(gòu)，提高鋼絲的強度，通過增加鋼絲界面劑的方式，增加壓實股鋼絲繩的破斷拉力；②壓實股鋼絲繩具有較好的耐磨性，隨著時間的推移和外力的影響，很多鋼絲繩久而久之都會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，如果不及時更換會造成嚴重的后果，壓實股鋼絲繩和傳統(tǒng)的鋼絲繩相比，股的表面經(jīng)過壓縮以后鋼絲得到寬展，外觀顯得更加平滑，在使用過程中和輪槽之間有更加大的接觸面積，延長零件部位的使用壽命，提高壓實股鋼絲繩的耐磨性；③壓實股鋼絲繩具有較好的抗沖擊荷載能力，組股金屬密度提高，鋼絲之間的接觸面積擴大，壓實股鋼絲繩破斷拉力提高，具有較小的伸長，當(dāng)鋼絲繩的股壓實以后，壓實股鋼絲繩的剛度提高，保證了穩(wěn)定性，增加了抗沖擊荷載的能力；④壓實股鋼絲繩可以實現(xiàn)多層纏繞，如果從鋼絲繩的壽命角度考慮，使用單層纏繞的方式更加貼切，多層纏繞的方式很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但是壓實股鋼絲繩不會出現(xiàn)這種情況，在石油行業(yè)的鉆機和港口位置的浮吊中使用的就是多層纏繞的方式，單層纏繞不夠經(jīng)濟，因此壓實股鋼絲繩的多層纏繞有著廣闊的市場[1]。

1.2 壓實股鋼絲繩生產(chǎn)技術(shù)難點

根據(jù)壓實股鋼絲繩的特點分析生產(chǎn)技術(shù)難點：①對于壓實股鋼絲繩的設(shè)計缺乏固定的方式方法，多次捻股和平行捻股的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛，但是壓實股鋼絲繩中需要讓鋼絲之間的組股有著獨立的特性，這就意味著之前的捻股方式在壓實股鋼絲繩中不夠合理，且增加了設(shè)計的難度，無論是實踐經(jīng)驗還是使用到的生產(chǎn)設(shè)備目前都不夠先進，導(dǎo)致壓實股鋼絲繩的參數(shù)設(shè)計沒有固定的方法，缺乏特色。②壓實股鋼絲繩的生產(chǎn)質(zhì)量要求比較高，很多生產(chǎn)工藝無法滿足要求，如果鋼絲的質(zhì)量不高，很容易在使用的過程中出現(xiàn)斷絲狀況或者變形的狀況，對生產(chǎn)質(zhì)量起到消極的影響。③壓實股鋼絲繩在生產(chǎn)的時候?qū)δ砉蓾櫥偷囊蟊容^高，直徑壓縮股的時候會產(chǎn)生大量的熱塑性變形，如果溫度過高會影響到潤滑油的品質(zhì)，所以在生產(chǎn)壓實股鋼絲繩的時候要將鋼絲繩進行妥善的存儲，使用有防腐作用的潤滑油，且潤滑油的抗熱性能突出，但是這樣生產(chǎn)出來的壓實股鋼絲繩價格比較高，很多企業(yè)不會選擇壓實股鋼絲繩。當(dāng)前國內(nèi)能夠鍛打鋼絲繩的最大直徑為50mm，離港口機械用鋼絲繩的最大直徑及實踐運用性能還有一定距離[2]。

2 壓實股鋼絲繩生產(chǎn)工藝與實際應(yīng)用

在我國目前壓實股鋼絲繩的生產(chǎn)制造過程中，主要有輥壓、鍛打和模拉這三種制造工藝，從實際生產(chǎn)的產(chǎn)量入手，其中模拉工藝生產(chǎn)的壓實股鋼絲繩所占比例最高，達到了80%，其他兩種方式生產(chǎn)出來的壓實股鋼絲繩比較少。

2.1 輥軋法

在壓實股鋼絲繩生產(chǎn)制造中使用輥軋法的時候，主要是使用水平和垂直兩種方式進行壓輥，最終壓輥成想要的形狀，使鋼絲繩發(fā)生變形，這種輥壓的生產(chǎn)方式會使壓實股鋼絲繩的繩股中變形更加均勻，無論是繩股的橢圓度和直徑公差都比較容易控制，操作起來更加方便，生產(chǎn)的效率更高。但是壓實股鋼絲繩在生產(chǎn)的時候很難控制鋼絲的變形均勻程度，如果控制不好很容易導(dǎo)致壓實股鋼絲繩的繩股出現(xiàn)斷面。我國在制作35W×K7鋼絲繩的時候就不會選擇使用輥軋法生產(chǎn)，因為這種方法生產(chǎn)出來的壓實股鋼絲繩精度很難達到生產(chǎn)要求，成本較高，耗費生產(chǎn)工時[3]。

韓國線材株式會社青島韓線鋼鐵有限公司出產(chǎn)的壓實類鋼絲繩應(yīng)用于港口、石油、煤礦、鋼廠、鐵礦等職業(yè)，其高性價比產(chǎn)物得到了用戶的肯定。我國也可以從該企業(yè)中汲取先進的生產(chǎn)工藝，結(jié)合我國生產(chǎn)實際情況分析，尋找屬于我國發(fā)展的道路。

2.2 鍛打法

壓實股鋼絲繩生產(chǎn)制造中使用鍛打法生產(chǎn)，主要是利用在線或者非在線鍛打設(shè)備，以旋轉(zhuǎn)模鍛打圓股，隨后讓鋼絲發(fā)生壓縮變形，這種生產(chǎn)方式會使擊打的頻率比較高，可以消除捻股、拉絲過程中鋼絲的應(yīng)力，有效改善壓實股鋼絲繩的力學(xué)性，與其他方法相比，鍛打法生產(chǎn)出來的壓實股鋼絲繩使用壽命更高，但是鍛打的速度和頻率很難控制，鋼絲之間的間隙設(shè)計以及選擇的材料要求較高，需要嚴加管理。

近年來，在海洋工程、大型起重設(shè)備、船舶設(shè)備、打撈沉船設(shè)備等領(lǐng)域粗直徑鋼絲繩得到了廣泛運用。隨著海洋石油鉆井的快速發(fā)展，粗直徑鋼絲繩的需求量還在不斷增長，粗直徑鋼絲繩的經(jīng)營貿(mào)易活動也日益頻繁。隨著技術(shù)進步和新技術(shù)的應(yīng)用，鋼絲繩性能、質(zhì)量不斷提高，鋼絲繩規(guī)格、品種也不斷拓展，直徑60mm以上鋼絲繩市場需求越來越大、壓實股鋼絲繩的廣泛運用以及一些新結(jié)構(gòu)、優(yōu)質(zhì)的鋼絲繩被設(shè)計研制出來。

表1為某款壓實股鋼絲繩的相關(guān)數(shù)據(jù)參考，結(jié)合數(shù)據(jù)的實際情況可以對壓實股鋼絲繩的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，有利于接下來的生產(chǎn)。

表1 某款壓實股鋼絲繩數(shù)據(jù)參考

2.3 整體模拉法

上文提到過，壓實股鋼絲繩生產(chǎn)工藝中，整體模拉法是應(yīng)用最為廣泛的，80%的壓實股鋼絲繩都是使用該方法生產(chǎn)出來的，整體模拉法指的就是在捻股機的壓線模出設(shè)置好硬質(zhì)合金模，用硬質(zhì)合金模來取代傳統(tǒng)的壓線瓦，圓股在?？字惺艿搅怂苄缘膲嚎s變形，最終達到壓實股鋼絲繩的生產(chǎn)要求，這種生產(chǎn)方法生產(chǎn)出來的壓實股鋼絲繩，股徑比較均勻，直徑容易控制，且控制起來十分準(zhǔn)確，特別適合生產(chǎn)中小規(guī)格的壓實股鋼絲繩，但是壓實股鋼絲繩在使用整體模拉法的時候生產(chǎn)過程中，穿模操作的難度比較大，由于捻股機的牽引力大，壓實股鋼絲繩生產(chǎn)工藝對模盒水冷以及潤滑的要求很嚴格，部分生產(chǎn)企業(yè)很難達到該要求。

如果將壓實股鋼絲繩的鍛打法和整體模拉法進行比較，最終得知，鍛打法的壓實股鋼絲繩股徑壓縮率比較大，生產(chǎn)后得到壓實股鋼絲繩的最小破斷拉力比較高，對于相關(guān)工藝產(chǎn)參數(shù)進行分析，得知鍛打法生產(chǎn)出來的壓實股鋼絲繩需要更大的加粗量，且外層的鋼絲強度的散差比整體模拉法生產(chǎn)的壓實股鋼絲繩散差大，對于原材料的要求更高一些。API9A-1995是國內(nèi)外熟知的鍛打鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)，“旋轉(zhuǎn)模是用于壓實鋼絲繩的最通用的辦法，盡管也可運用其他的加工辦法，繩中的絲和股被變形致使發(fā)生一個相對平坦和耐磨的外表，壓實鋼絲繩通常具有好的抗磨性、抗揉捏性和高的拉力，通過有效的方法應(yīng)用可以在一定程度上延長鋼絲繩的使用壽命”。API9A-1995標(biāo)準(zhǔn)的陳說是腳踏實地的、科學(xué)的，對于我國鍛打鋼絲繩的開展具有指導(dǎo)意義，通過對國外先進的技術(shù)理論分析，實現(xiàn)國內(nèi)技術(shù)的有效進步。

3 總結(jié)

總而言之，由于壓實股鋼絲繩是在平行捻股鋼絲繩基礎(chǔ)上發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)品種，通過有效的工藝生產(chǎn)流程有效的改善了壓實股鋼絲繩的使用壽命，雖然對于產(chǎn)品制造的技術(shù)難度比較大，但是隨著社會經(jīng)濟的進步以及機械生產(chǎn)的發(fā)展，我國將不斷加強對壓實股鋼絲繩的研究，無論是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)還是質(zhì)量都會取得進一步進步，使我國在生產(chǎn)技術(shù)方面趕超世界先進水平。