淺析冶金鑄造起重機用鋼絲繩的選型與質(zhì)量控制

顏振波

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院梅州檢測院，廣東 梅州 514000）

作為起重設(shè)備的關(guān)鍵零部件，鋼絲繩的安全、合理使用直接關(guān)系著生產(chǎn)人員的生命安全、冶金鑄造起重機的穩(wěn)定運行，因此，相關(guān)企業(yè)必須保證鋼絲繩結(jié)構(gòu)選型的合理，鋼絲繩的質(zhì)量也需要得到重點保障，這些均需要得到相關(guān)業(yè)內(nèi)人士的重點關(guān)注。

1 冶金鑄造起重機用鋼絲繩的選型

1.1 質(zhì)量現(xiàn)狀分析

6×19W-IWRC、6×36WS-IWRC（圖1 為兩種鋼絲繩的橫斷面示意圖）屬于我國冶金鑄造起重機所選用的鋼絲繩結(jié)構(gòu)，6×19W-IWRC 結(jié)構(gòu)的應(yīng)用極為廣泛。結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，我國冶金鑄造起重機主要采用Φ12 ～Φ40mm 公稱直徑的6×19W-IWRC 結(jié)構(gòu)鋼絲繩，主要級別包括1670MPa、1770MPa、1870MPa。為提升研究的實踐價值，本文選擇了某企業(yè)作為研究對象，結(jié)合鋼絲繩質(zhì)量跟蹤結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，冶金鑄造起重機用鋼絲繩存在使用壽命短、斷絲、起套等質(zhì)量問題，甚至發(fā)生過斷繩事故。為保證冶金鑄造起重機用鋼絲繩的使用質(zhì)量，提升其使用壽命，冶金鑄造起重機用鋼絲繩的結(jié)構(gòu)選型必須得到重視，如何實現(xiàn)鋼絲繩的針對性選型是本文研究的重點。

圖1 6×19W-IWRC（左）、6×36WS-IWRC（右）橫斷面

1.2 鋼絲繩結(jié)構(gòu)分析

基于6×19W-IWRC 結(jié)構(gòu)的鋼絲繩開展分析可以發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)屬于瓦林吞型，即線接觸圓股鋼絲繩。6×19W 結(jié)構(gòu)外層絲由粗、細(xì)兩種不同直徑的鋼絲相間排列而成，外層細(xì)絲較中間內(nèi)層鋼絲略粗，外層粗絲約為外層細(xì)絲直徑的1.33 倍。結(jié)合圖1 所示的6×19W-IWRC 結(jié)構(gòu)橫斷面，可確定式（1）所示的同一捻距下外層粗絲與細(xì)絲長度差，其中外層細(xì)絲在股內(nèi)半徑、粗絲在股中的半徑分別為式中的 Δl、α、d 分別為外層粗絲與細(xì)絲之間的長度差、股繩捻角、股繩直徑，圖2 為6×19W 鋼絲繩股繩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 6×19W 鋼絲繩股繩結(jié)構(gòu)示意圖

由于d1≈1.33d2，因此可確定 Δl ≈0.8d1，如該結(jié)構(gòu)鋼絲繩直徑為20mm，外層粗絲、外層細(xì)絲直徑分別為1.5mm、1.1mm，因此一個捻距內(nèi)外層粗細(xì)絲的長度差為1.2mm。以Φ20mm 的鋼絲繩為例，設(shè)鋼絲繩長度為200m，有效工作段包含捻距為1230 個，因此可確定外層粗絲總長要比細(xì)絲短1000mm 以上，細(xì)絲擠出很容易在捻制不緊密的情況下出現(xiàn)。在股繩捻距倍數(shù)為8.5 時，可得出d、DB、AD、sinα 分別為4.326d1、0.24d1、0.875d1、0.274，因此，鋼絲繩外層細(xì)絲在運轉(zhuǎn)過程中受到的擠出力約為0.55F，冶金鑄造起重機的載荷會直接影響F 值的大小。

結(jié)合上文分析不難發(fā)現(xiàn)，冶金鑄造起重機使用的6×19W-IWRC 結(jié)構(gòu)鋼絲繩較為適用于導(dǎo)輪很少條件，如導(dǎo)輪較多導(dǎo)致滑輪與鋼絲繩結(jié)合處出現(xiàn)較大受擠壓力，受擠壓后的外層細(xì)絲很容易被擠出并無法復(fù)原，鋼絲繩壓斷、報廢問題往往會因此出現(xiàn)，相關(guān)生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定也會因此受到一定影響。

1.3 鋼絲繩選型要點

考慮到6×19W-IWRC 結(jié)構(gòu)鋼絲繩特點，本文建議采用25F 填充式結(jié)構(gòu)鋼絲繩作為冶金鑄造起重機用鋼絲繩，這是由于該結(jié)構(gòu)鋼絲繩較為適用于運轉(zhuǎn)頻繁、大噸位、重載荷的工況，針對性選擇6×25F 或8×25F 結(jié)構(gòu)鋼絲繩，即可更好地滿足安全穩(wěn)定生產(chǎn)需要。深入分析不難發(fā)現(xiàn)，25F 結(jié)構(gòu)鋼絲繩在內(nèi)外鋼絲空隙處填充了細(xì)鋼絲，并采用一次平行捻制25 根鋼絲的技術(shù)，較均勻的絲徑、大直徑鋼絲繩也使得該結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足冶金鑄造起重機生產(chǎn)需要。值得注意的是，為進一步提高25F 結(jié)構(gòu)鋼絲繩性能，鋼絲繩生產(chǎn)過程中可采用注塑、壓實等工藝手段，鋼絲繩級別也應(yīng)向1870MPa、1960MPa 發(fā)展。

2 冶金鑄造起重機用鋼絲繩的質(zhì)量控制措施

2.1 鋼絲繩常見質(zhì)量問題

除結(jié)構(gòu)不足外，冶金鑄造起重機用鋼絲繩在使用中很容易出現(xiàn)各類質(zhì)量問題，如捻制不緊密、外層股谷絲斷裂、油脂防護不及時，具體問題表現(xiàn)如下：（1）捻制不緊密。采用平行捻制各層鋼絲的鋼絲繩較為常見，如6×19W、6×36WS，而由于鋼絲捻制緊密程度會直接影響鋼絲繩的質(zhì)量，科學(xué)的配絲計算、捻制過程的壓緊向來受到重點關(guān)注。壓瓦壓緊、對輥壓緊屬于現(xiàn)階段我國鋼絲繩生產(chǎn)采用的主要工藝，但如果出現(xiàn)相關(guān)機械出現(xiàn)磨損、失效、變形等問題，鋼絲繩的壓緊質(zhì)量將受到直接影響，斷繩、斷股等質(zhì)量問題也會因此出現(xiàn)。（2）外層股絲斷裂。在頻繁運行過程中，鋼絲繩會因不斷拉伸、彎折出現(xiàn)外層股絲疲勞斷絲質(zhì)量問題，問題一般出現(xiàn)于壓痕點處。結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，螺旋線過短、外層股橢圓度過大、繩芯規(guī)格偏小等情況較容易引發(fā)鋼絲繩外層股谷絲斷裂問題。（3）油脂防護不及時。鋼絲繩內(nèi)部的潤滑脂可能在運行狀態(tài)下被擠出，鋼基體裸漏、油膜破壞也可能影響鋼絲繩質(zhì)量，但由于部分企業(yè)存在忽視鋼絲繩定期維護或油脂防護不及時問題，鋼絲繩的使用質(zhì)量往往會受到直接影響。

2.2 質(zhì)量控制措施應(yīng)用

結(jié)合上述質(zhì)量問題，相關(guān)企業(yè)可采用以下質(zhì)量控制措施應(yīng)對：（1）加強捻制質(zhì)量。需嚴(yán)格控制鋼絲半成品公差、開展高水平配絲計算，對輥架或壓線瓦位置的嚴(yán)格控制、鋼絲合攏處的鐵線卡緊也需要得到重視。在捻制前，對輥、壓線瓦必須通過檢查確認(rèn)保證其運行狀態(tài)，壓緊機械設(shè)備狀態(tài)、鋼絲對焊質(zhì)量也要嚴(yán)格控制。（2）合理選用抗疲勞油脂。為解決外層股谷絲斷裂與油脂防護不及時問題，抗疲勞油脂的合理選用必須得到重視，由此改善鋼絲繩內(nèi)部潤滑條件。對于冶金鑄造起重機用鋼絲繩來說，應(yīng)采用股繩淋油工藝，但考慮到現(xiàn)場高溫環(huán)境影響，抗疲勞油脂必須具備運動黏度大、滴點高、耐高溫等優(yōu)勢。如鋼絲繩在應(yīng)用過程中出現(xiàn)表面油脂干涸、鋼絲本體漏出、表面粘有污物、出現(xiàn)輕微黃色銹蝕等情況，必須去除相關(guān)雜物并增加潤滑養(yǎng)護頻次，為保證抗疲勞油脂浸潤充分，維護后鋼絲繩必須靜置一段時間。在具體的鋼絲繩油脂維護中，維護流程可概括為：“加熱融化油脂→傾倒→滴加→擦拭→噴涂→涂抹→油浴”，其中很多環(huán)節(jié)的前后順序并不固定。為保證油脂維護過程鋼絲繩內(nèi)部能夠快速滲入油脂，應(yīng)在鋼絲繩繩股處于拉伸狀態(tài)時進行養(yǎng)護，如纏繞于滾筒或滑輪組上，由此即可進一步提升冶金鑄造起重機用鋼絲繩的質(zhì)量，更好地滿足生產(chǎn)需要。

3 結(jié)語

綜上所述，冶金鑄造起重機用鋼絲繩的選型與質(zhì)量控制存在較高現(xiàn)實意義，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的鋼絲繩選型要點、加強捻制質(zhì)量、合理選用抗疲勞油脂等內(nèi)容，則提供了可行性較高的冶金鑄造起重機用鋼絲繩選用路徑，為了更好地滿足相關(guān)生產(chǎn)需要，油脂的合理選擇、鋼絲繩生產(chǎn)工藝的升級、鋼絲繩結(jié)構(gòu)的優(yōu)選、股繩生產(chǎn)質(zhì)量的控制均需要得到重視。