对特种钢丝绳的理解与认识
对特种钢丝绳的理解与认识
摘要；特种钢丝绳是一个结构、数量不断增加的钢丝绳系列产品,值得钢丝绳企业关注、研究和开发,其内涵与外延有待明晰，界定。以迪帕、威路配特种钢丝绳为例,介绍国外特种钢丝绳的发展概况,其生产技术及应用水平领先于国内企业。
奥隆钢绳是国内专门研发和生产的特种钢丝绳厂家之一，为起重机，油田，船舶，渔业，煤矿等行业做出了巨大贡献。
主要的特种钢丝绳有：压实股钢丝绳，涂塑钢丝绳，填包塑钢丝绳，低温绳，提升绳等广泛的应用于各种领域。
1 特种钢丝绳结构、数量不断增加
特种钢丝绳是近几年国内钢丝绳行业争相采用的术语,也是一个内涵与外延有待明晰、界定的钢丝绳产品。
特种钢丝绳随着国内外钢丝绳行业新产品研发、生产制造技术提高,范围不断扩大,内容日渐丰富。较为准确地定义特种钢丝绳,不仅有助于我国钢丝绳生产制造基础理论的夯实,深层次的意义在于有效促进我国特种钢丝绳的发展。
特种钢丝绳是一个结构、数量不断增加的钢丝绳系列产品,是一个值得有实力的钢丝绳企业关注、研究和开发的优质结构钢丝绳产品系列。
近几年,通过钢丝绳产品结构调整、优化,生产管理现代化、精细化,我国特种钢丝绳企业发展迅速,产品品牌效应不断提升。
依托国际市场的定位和国内的原材料、人力等成本优势,通过钢丝绳产品结构调整、优化,完成由一般钢丝绳向特种钢丝绳转移的企业都有显著的经济效益,显现出特种钢丝绳产品投资极具吸引力。
2 国外特种钢丝绳发展的实例
国外企业在特种钢丝绳的发展上领先于国内。
2.1 德国迪帕特种钢丝绳
德国迪帕钢丝绳独具特点,自成较为完整的特种钢丝绳产品体系
德国迪帕是利勃海尔、德马格、格鲁夫、多田野-法恩森尼波根、加藤等众多世界著名厂家的钢丝绳供应商。
德国迪帕品牌的特种钢丝绳是世界上许多著名港口集装箱起重机、港口移动起重机和钢厂起重机等设备的主用钢丝绳;NOELL生产的岸桥和场桥全部采用迪帕特种钢丝绳。
迪帕特种钢丝绳制作工艺独特,结构稳定,由卷绕系统而产生的应变、缠绕位置不当、钢丝绳的安装不当或者在恶劣环境使用等对钢丝绳的影响较小,产品显示出较佳的抗弯曲疲劳性能,具有较高的破断拉力和高抗腐蚀性能,可满足不同行业、特殊工作环境及条件对钢丝绳结构的特殊需求。
跟踪国际桩基工程发展方向,迪帕为德国宝峨公司生产的多种型号、先进的旋挖钻机配用的钢丝绳及为世界上最大的汽车起重机生产制造企业———利勃海尔公司系列产品配用的调节臂用钢丝绳,有效地拓展了迪帕特种钢丝绳的应用领域。
德国迪帕钢丝绳结构独特,压实钢丝绳具有广阔的发展前景。参照迪帕钢丝绳在不同行业实际使用效果,充分利用实物试样进行性能分析,对研究适应不同环境下工作的钢丝绳最佳结构体系十分必要。德国迪帕钢丝绳的塑料衬垫在提高钢丝绳使用寿命中的显著作用,已引起国内相关人员关注。
2.2 威路配特种钢丝绳
威路配是由其创始人PIERREVERREET和韩国高丽制钢共同投资的合资企业。威路配的理念是为全世界的起重机用户提供最高性价比的特种钢丝绳,包括其产品总览中抗旋转特种钢丝绳、非抗旋转特种钢丝绳两大类。
3 特种钢丝绳的涵盖范围
以笔者之解,符合以下几点之一的即可纳入特种钢丝绳的范畴。
3.1 特殊工艺制造的钢丝绳
3.1.1 低温回火钢丝绳
以钢丝绳疲劳寿命短为主因报废、更换的钢丝绳,为了提高其实际使用性能和使用寿命,捻制后要进行低温回火处理,通常是非在线处理。
绳股进行低温回火,即在200～240℃油液中加热2～3h,消除在捻股时钢丝产生的应力后,再进行合绳,这是生产制造要求较高的不松散钢丝绳的方法之一。
航空钢丝绳是重要场合使用的钢丝绳,经过低温回火工艺处理的航空钢丝绳是特种钢丝绳。
航空钢丝绳由于使用环境特殊、要求安全可靠并能长时间使用,有比一般重要用途钢丝绳更高的性能要求。例如抗拉强度要求在1870MPa以上;
要求根据结构和规格,在不同张力下进行疲劳试验,
疲劳试验后其磨损部位仍应具有足够的强度,即破断拉力不能低于该种钢丝绳规定的破断拉力的50%;航空钢丝绳还要求有高的耐腐蚀性能。
航空钢丝绳的品种有单股钢丝绳、有机物芯钢丝绳和金属芯钢丝绳等。典型结构有1×7,1×19,6×7+IWS,6×19+IWS,6×7+NF,6×19+NF等。
采用低温回火工艺处理的钢丝绳数量较少,所占比例不足国内钢丝绳生产总量的1%,但这类钢丝绳的确是高科技、高附加值的产品,是钢丝绳行业的高端产品。
这种钢丝绳产品不仅在文献[2]中列出,而且在长江以南钢丝绳企业就有生产实例,产品主供国际市场。
3.1.2 编织防扭钢丝绳和扁钢丝绳
编织防扭钢丝绳
以镀锌单股钢丝绳为原料,采用机械或半机械编织,形成结构独特、使用方向特殊的钢丝绳,属钢丝绳的深加工产品。
编织防扭钢丝绳是随着送变电线路张力放线技术、设备引进时附加产品,是钢丝绳行业的舶来品。我国企业跟进发展,现又部分返销意大利、加拿大等国家。在澳大利亚、加拿大、印度等国家,编织防扭钢丝绳制成索具还用于重物起重和钻井施工。国内钢丝绳专业制造企业已经退出编织防扭钢丝绳生产制造,主要由江苏、湖南、浙江、河南、陕西等省的电力器材企业研究、开发、生产制造。业内专家预计国内主用于输变电线路建设的编织防扭钢丝绳年产量约20000t。
扁钢丝绳国内主要用作竖井平衡尾绳。德国有起重用扁钢丝绳的技术标准(DIN21252)。国内生产制造扁钢丝绳技术水平不高,属机械化程度不高的钢丝绳深加工生产作业。澳大利亚采用专用机械生产制造。英国布莱顿是我国进口扁钢丝绳的主要企业。
3.1.3 压实填塑钢丝绳
压实填塑钢丝绳是国内外钢丝绳企业都在关注并聚资、聚力发展的钢丝绳品种。钢丝绳经过压实、填塑等深层次再加工,可提高钢丝绳实际使用性能和使用寿命。
我国钢丝绳企业对这类钢丝绳研发起步较晚,国内只有部分大企业可以做，压实填塑钢丝绳在我国具有较大的想象空间及实际发展空间。
优质填塑完成的关键是填塑材料选择和填塑工艺方法的确定。现在3种填塑工艺方法国内都有企业在研究开发,工艺参数尚待比对、筛选、稳定。迪帕钢丝绳采用较好的聚酸胺-12为内衬,产生较好实际应用效果的案例已为国内着力研究开发钢丝绳股间填塑的相关企业所关注。国内个别钢丝绳企业选用聚氯乙烯作填塑材料实属不当,容易造成操作现场环境欠佳及污染。国内采用改性材料填塑,研发正在有序进展。
美国钢公司、英国布莱顿公司的8股填塑包塑压实结构电铲钢丝绳在国内露天煤矿,有色、黑色矿山等领域都有较好的应用。
3.1.4 高速铁路接触网用钢丝绳
高速铁路接触网用钢丝绳
是江苏法尔胜泓 集团有限公司(简称法尔胜)的专利产品,结构为8×29FI+8×7+1×19W。该类钢丝绳具有高破断拉力、高防腐性能的优点。用户要求钢丝绳使用寿命至少15a。钢丝绳用油脂的科学、合理选择与钢丝绳捻制质量显现出同样的重要性。该产品已经成为法尔胜的定型常规产品。实际生产制造过程中最内层绳芯的结构也在不断调整,使其更加科学、合理。
3.2 国内现用标准未能涵盖的钢丝绳
这类特种钢丝绳为我国标准未列入或者列入但没有生产制造实例的结构钢丝绳产品。例如:德国蒂森的瓦林吞被覆式钢丝绳。这类钢丝绳在国内外公认的钢丝绳结构大全的美国RR-W-410D中也没有明晰的钢丝绳结构。德国迪帕钢丝绳为具有这种特性的一个较为完整、独特的系列产品,其中复合捻压实钢丝绳(图1、图2)又是特种钢丝绳中的特殊产品,是其他国家著名钢丝绳企业所没有的产品。
3.2.1 压实及双压实钢丝绳
由于我国钢丝绳产品标准制定远远落后于产品研发、生产制造实际水平。鉴于至今没能制定出,且无具体计划制定标准,因而压实、双压实钢丝绳均应列为特种钢丝绳。
3.2.2 石油行业特用的5股钢丝绳
这类钢丝绳包括5股压实钢丝绳。例如:API-9A—1995中列入5×5,5×7结构井底爆破器用钢丝绳。
RR-W-410E—2002中列入3种5×19包麻钢丝绳:结构1(二道工序),结构2(瓦林吞式),结构3(填充式)也属于特种钢丝绳。
湖南宝咸机械设备有限公司2009年申请专利的油田捞油专用压实钢丝绳、油田捞沙专用压实钢丝绳(结构分别为K5×19S+FC,K5×7+FC)属于特种钢丝绳。
3.2.3 电梯行业专用9股钢丝绳
我国的电梯钢丝绳产品结构改进、调整是跟着国外钢丝绳企业亦步亦趋的发展,现阶段已经完成由6股到8股的结构转变,部分有条件的钢丝绳企业在新增9股钢丝绳,但钢丝绳产品结构调整、发展轨迹,几乎没有显现出独创性、新颖性,充分暴露出我国电梯钢丝绳发展的滞后性。
德国达高300H - 液压梯用9股钢芯钢丝绳,固丝德夫沃夫钢丝绳(苏州)有限公司产品样本列出的外层为9股的全钢制钢丝绳,江苏芸裕金属制品有限公司电梯钢丝绳产品样本列出的9 ×25F I +9 ×7 + 1 ×19W结构曳引式电梯钢丝绳(图3)都属特种钢丝绳。
3. 2. 4 异型股钢丝绳德国的10 ×10 (轻微旋转)椭圆股钢丝绳(图4)为特殊钢丝绳。该结构钢丝绳的外层股与GB8918—2006列入的6Q ×19 + 6V ×21类异形股钢丝绳(图5)外层股有相似之处,同为椭圆股。
江西铜业公司东乡铜矿选用6Q ×21 + 6V ×8—31. 5钢丝绳作为主井罐道的提升钢丝绳。鹤岗煤业集团有限责任公司也使用6Q ×33 + 6V ×21 +7FC—47 钢丝绳(图6) 。
太原重型机械集团有限公司制造的卫星发射架选用1 670MPa级别、甲类镀层的6Q ×21 + 6V ×8—19, 21钢丝绳。南非HAGGIE 公司类似12 ×R ( 10 ) + 6V ×33 + 1 ×19S特种钢丝绳使用在摩擦式提升机上。
3. 2. 5 竖井平衡尾绳
德国蒂森公司设计、制造的50 (R) + 6F + 6 ×19 + FC, 30 (R) + 6F + 6 ×19 + FC竖井平衡尾绳为特种钢丝绳。两种结构钢丝绳仅在开滦集团钱家营煤业分公司使用。
3. 2. 6 满充式钢丝绳
湖南宝咸机械设备有限公司研发的CFRC8 ×36SW + 8 ×17S + 1 ×36SW结构满充式钢丝绳,是备受推崇的高技术含量的新型特种钢丝绳品种,属于线接触类钢丝绳。在规格和强度相同的条件下,满充式钢丝绳的最小破断拉力比金属绳芯的钢丝绳高15%以上,比点接触钢丝绳使用寿命提高1 ～2倍。图7为满充式6 ×41SW + IWR结构钢丝绳。
3. 2. 7 航空发动机加力喷口反馈钢索
该类钢丝绳由原天津市第一钢丝绳有限公司研制,结构为1 ×4 + 6 ×19 + IWS—5. 5 整体反馈钢索。严格的生产工艺完全能够满足铠装结构紧密、无相对滑动的使用要求[ 6 ] 。
3. 2. 8 阶梯钢丝绳
阶梯钢丝绳属于特殊结构钢丝绳,这一产品已经研究多年,并获得成功应用。近年来还有阶梯式不等径钢丝及阶梯式不等径钢丝绳国家专利公布,说明该种结构钢丝绳研发在继续。
3. 3 特殊环境使用的钢丝绳
3. 3. 1 极地用钢丝绳
极地用钢丝绳主要包括极地石油用钢丝绳,要求满足在- 45～ - 20 ℃极低温环境下使用,对钢丝绳用原材料、捻制、油脂都有特殊的技术要求。与此类似的钢丝绳还有加拿大露天油母页岩开采用电铲用钢丝绳;南极科学考察船用钢丝绳(既有常规使用,又有极地、苛刻低温环境下长时间作业使用的显著特点)等产品。
3. 3. 2 大型卸船机用钢丝绳
该类钢丝绳穿绕过复杂的滑轮组,对钢丝绳弯曲疲劳要求高。卸船机抓斗在一个工作程序中,钢丝绳不可避免地承受冲击载荷;抓斗钢丝绳经过滑轮组的重型挤压,多种复杂、苛刻的工作条件形成对钢丝绳的较为特殊的技术要求。类似的钢丝绳还有打桩机用钢丝绳。
3. 3. 3 海洋石油钻采、海洋工程用钢丝绳
这类钢丝绳主要是承受成分复杂的海水腐蚀,及海水冲击多种条件综合作用,要求钢丝绳综合技术品质优良。此外,航空母舰飞机起落控制钢丝绳也属于特种钢丝绳。
3. 4 特殊材料制造的钢丝绳
根据钢丝绳使用条件要求,选用特殊材料制造
的钢丝绳也属于特殊钢丝绳。
(1)带电缆芯的吊篮专用钢丝绳;
(2)钢制增强纤维芯特殊电梯钢丝绳;
(3)达高210TF—8股钢芯及麻芯钢丝绳;
(4)德国标准列出的纤维包覆钢制钢芯钢丝绳;
(5)美国标准列出的5 ×19包麻钢丝绳。
3. 5 极值钢丝绳
极值钢丝绳包括超长、超重、极细、极粗钢丝绳。例如:湖南宝咸机械设备有限公司生产制造的,1960MPa级别的提升钢丝绳等。另外还包括法尔胜、比利时贝卡尔特钢绳公司生产制造的微细钢丝绳。
4 结语
特种钢丝绳是下游市场的重要原材料产品之一,随着生产技术的提升,其应用越来越广泛,成为
近几年的热点产品。为了更好地把握其投资模式、生产技术、国内外市场贸易状况,以制定合理的生产营销策略,钢丝绳企业应对该产品国内外的生产销售与应用情况进行详细的调查,以便企业制定特种钢丝绳的发展策略和切实可行的具体措施。
AULONE