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高強度高破斷粗直徑壓實股鋼絲繩的研制
發(fā)布時間：2019-12-26 09:44 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
1研發(fā)背景 1.1客戶需求 本公司接到客戶訂單，需要公稱直徑110mm鋼絲繩，并要求鋼絲繩最小破斷拉力達9000kN，具體結(jié)構(gòu)由廠家選定。 1.2技術(shù)剖析 表1是根據(jù)GB/T20067-2006《粗直徑鋼絲繩》標
1研發(fā)背景
1.1客戶需求
本公司接到客戶訂單，需要公稱直徑110mm鋼絲繩，并要求鋼絲繩最小破斷拉力達9000kN，具體結(jié)構(gòu)由廠家選定。
1.2技術(shù)剖析
表1是根據(jù)GB/T20067-2006《粗直徑鋼絲繩》標準[口給出的破斷拉力系數(shù)，選出數(shù)值較高的幾種結(jié)構(gòu)類別。
根據(jù)公式F。=K-D2R。/1000（其中：Fo為鋼絲繩最小破斷拉力，kN；K°為某一指定結(jié)構(gòu)鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)：D為鋼絲繩直徑，mm:R。為鋼絲繩公稱抗拉強度，MPa），可以分別得出兩種最小破斷拉力系數(shù)鋼絲繩的平均抗拉強度為：
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標準范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)以及強度級不能滿足客戶需求。
1.3主股結(jié)構(gòu)及工藝路載的選擇
1.3.1結(jié)構(gòu)的選擇
本公司結(jié)合多年的生產(chǎn)實際經(jīng)驗，大膽提出研發(fā)多絲多層壓實股鋼絲繩來滿足客戶需求。因為壓實股鋼絲繩的特點是金屬填充密度系數(shù)大，相同強度相同直徑的壓實股鋼絲繩整繩破斷拉力高于非壓實鋼絲繩12%以上，所以鋼絲繩的公稱強度達1960MPa就可滿足客戶需求。
本公司根據(jù)自身的設備情況以及工藝成熟程度，最終選擇8×K84WSNS+IWR結(jié)構(gòu)進行生產(chǎn)，制繩鋼絲按1960MPa生產(chǎn)。
1.3.2工藝路線的選擇
壓實股鋼絲繩的生產(chǎn)方法有以下幾種國：（1）異型鋼絲挖制法：（2）先捻后拉法（鍛打法）：（3）邊捻邊拉法（模拉法）：（4）輥模軋制法。因84WSNS結(jié)構(gòu)是分兩次捻制，本公司大膽提出采用整體模拉與鍛打法相結(jié)合進行生產(chǎn)，即下線（第一次捻制）采用整體模拉法，上線（第二次捻制）采用鍛打法。
2. 8xK84WSNS+IWR鋼絲繩研制
2.1工藝參數(shù)確定2.l.1捻距倍數(shù)
捻距倍數(shù)是鋼絲繩生產(chǎn)的一個非常重要的技術(shù)參數(shù)。對不同用途鋼絲繩的捻距倍數(shù)選擇直接影響鋼絲繩的使用壽命，同時挖距倍數(shù)也影響鋼絲繩中的股徑大小。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗以及壓實股鋼絲繩的特性，合繩捻距倍數(shù)選擇6.5倍。
2.1.2外層主股上線控制直徑計算鋼絲繩設計直徑按公稱直徑增加3%進行設計，即設計直徑da=110x（1+3%）=113.3mm。
根據(jù)資料]查得：捻距倍數(shù)6.5，8股繩繩徑10
mm鋼絲繩的主股直徑為2.6669mm。
dg=da/10×2.6669=l13.3/10×2.6669x
30.22mm，取外層主股模徑30.20mm。
2.1.3外層股壓縮前股徑
根據(jù)生產(chǎn)工藝經(jīng)驗，確定外層股上線的壓縮率為6%，根據(jù)壓縮率公式換算得出：
..=/oaH ix31.486mm.
94其中：dm為外層股上線壓實前股徑，mm:dG為外層股上線壓實后股徑，mm。
2.1.4鋼芯直徑計算
ds=da-dg×2=113.3-30.2×2=52.9
mm.其中：d為鋼絲繩鋼芯直徑，mm；da為外層股上線模徑，mm。
2.l.5主股鋼絲直徑計算
主股結(jié)構(gòu)為l+7+7/7+l4+24+24，分兩次捻制，上線股的捻距倍數(shù)取9.0，下線股的捻距倍數(shù)取8.5。
2.1.5.1上線股鋼絲直徑
根據(jù)資料算出捻制系數(shù)ma上=9.016，
6s=31.486/9.016=3.492mm。
由經(jīng)驗dr：66：6=5.4622：0.7749：1.0000，得出下線股徑d=19.07mm，6=2.7lmm。
其中：d；為外層股下線股繩直徑，mm：8；為外層股上線內(nèi)層鋼絲直徑，mm：5。為外層股上線外層鋼絲直徑，mm。
2.1.5.2下線股鋼絲直徑計算
下線股模徑取19.10mm，下線股壓縮率取12%國，根據(jù)壓縮率公式換算得出：
OaWc d下a=一88=20.36mm.
其中drm為外層股下線壓實前股徑，mm；ds6為外層股下線壓實后股徑，mm。
根據(jù)資料查出捻制系數(shù)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為外層股下線中心鋼絲直徑，mm；8！為外層股下線第一層鋼絲直徑，mm；6a為外層股下線第二層粗鋼絲直徑，mm：8為外層股下線第二層細鋼絲直徑，mm；8g為外層股下線第三層細鋼絲直徑，mm。
外層主股各層鋼絲直徑計算結(jié)果見表2.
考慮合理的間隙同，對外層主股各層鋼絲直徑進行調(diào)整，結(jié)果見表3.
2.1.6股的捻距計算
2.1.6.1外層主股捻距計算外層主股下線捻距倍數(shù)為8.5，模徑為19.10
mm，捻距S下=19.10×8.5=162.35mm：外層主股下線捻距倍數(shù)為9.0，瓦徑為30.20
mm，捻距S；=30.20×9=271.80mm。
2.1.6.2鋼絲繩捻距計算鋼絲繩捻距倍數(shù)為6.5，挖距S%=110×6.5=
715mm。
2.1.7鋼芯的選擇設計
鋼芯采用壓實股，粗直徑鋼絲繩的鋼芯設計也需注意，特別是八股絕鋼芯的中心股，由于股徑較大，既要減小生產(chǎn)難度，也要滿足工藝質(zhì)量要求，生產(chǎn)設計方面需要多方面考慮。鋼芯設計在此不具體進行介紹。
2.2生產(chǎn)過程控制
2.2.1鋼絲的生產(chǎn)
由于鋼絲直徑較大、強度高，特定規(guī)格及鋼號保證生產(chǎn)的鋼絲力學性能滿足要求。
2.2.2股繩生產(chǎn)
2.2.2.1下線生產(chǎn)
下線采用模拉工藝，由于生產(chǎn)的鋼絲強度高、股徑大，因此對模具的材質(zhì)要求較高。如材質(zhì)不好，會造成模具提前報廢，而且也不利于工藝質(zhì)量的控制。
2.2.2.2上線生產(chǎn)
上線采用鍛打工藝，對鍛打瓦的材質(zhì)要求也較高。因強度高、硬度高，鍛打生產(chǎn)過程中對鍛打瓦的磨損也較嚴重，因此生產(chǎn)過程中需關(guān)注股徑的變化，超出工藝控制要求時應及時進行調(diào)整。另外對鋼絲的力學性能要求也較高，生產(chǎn)過程中如出現(xiàn)鋼絲自斷，基本難以修復。
2.2.3合繩生產(chǎn)
3結(jié)語
合繩時，選用合適的預變形器，并按照工藝調(diào)整好。后變形器參數(shù)要嚴格按照工藝進行調(diào)節(jié)，各股張力調(diào)節(jié)一致后才可進行生產(chǎn)。鋼絲繩實測直徑的平均值為114.25mm.
3結(jié)語
本公司在鋼絲繩生產(chǎn)過程中，嚴格按照工藝設計進行控制，符合工藝質(zhì)量要求。進行整繩破斷拉力測試時，當拉力達到9000kN時未出現(xiàn)斷絲斷股現(xiàn)象，完全達到客戶要求。該批鋼絲繩全部用于溫州甌江北口大橋的主塔深井施工。
本公司通過8×K84WSNS+IWR高強度高破斷壓實股粗直徑鋼絲繩的研發(fā)，進一步優(yōu)化了現(xiàn)場質(zhì)量管控。同時對模拉及鍛打的工藝、現(xiàn)場操作進一步進行總結(jié)，對以后的生產(chǎn)研究提供了理論及數(shù)據(jù)支撐。