對特種鋼絲繩的理解與認識
對特種鋼絲繩的理解與認識
摘要；特種鋼絲繩是一個結構、數量不斷增加的鋼絲繩系列產品,值得鋼絲繩企業關注、研究和開發,其內涵與外延有待明晰，界定。以迪帕、威路配特種鋼絲繩為例,介紹國外特種鋼絲繩的發展概況,其生產技術及應用水平領先于國內企業。
奧隆鋼繩是國內專門研發和生產的特種鋼絲繩廠家之一，為起重機，油田，船舶，漁業，煤礦等行業做出了巨大貢獻。
主要的特種鋼絲繩有：壓實股鋼絲繩，涂塑鋼絲繩，填包塑鋼絲繩，低溫繩，提升繩等廣泛的應用于各種領域。
1 特種鋼絲繩結構、數量不斷增加
特種鋼絲繩是近幾年國內鋼絲繩行業爭相采用的術語,也是一個內涵與外延有待明晰、界定的鋼絲繩產品。
特種鋼絲繩隨著國內外鋼絲繩行業新產品研發、生產制造技術提高,范圍不斷擴大,內容日漸豐富。較為準確地定義特種鋼絲繩,不僅有助于我國鋼絲繩生產制造基礎理論的夯實,深層次的意義在于有效促進我國特種鋼絲繩的發展。
特種鋼絲繩是一個結構、數量不斷增加的鋼絲繩系列產品,是一個值得有實力的鋼絲繩企業關注、研究和開發的優質結構鋼絲繩產品系列。
近幾年,通過鋼絲繩產品結構調整、優化,生產管理現代化、精細化,我國特種鋼絲繩企業發展迅速,產品品牌效應不斷提升。
依托國際市場的定位和國內的原材料、人力等成本優勢,通過鋼絲繩產品結構調整、優化,完成由一般鋼絲繩向特種鋼絲繩轉移的企業都有顯著的經濟效益,顯現出特種鋼絲繩產品投資極具吸引力。
2 國外特種鋼絲繩發展的實例
國外企業在特種鋼絲繩的發展上領先于國內。
2.1 德國迪帕特種鋼絲繩
德國迪帕鋼絲繩獨具特點,自成較為完整的特種鋼絲繩產品體系
德國迪帕是利勃海爾、德馬格、格魯夫、多田野-法恩森尼波根、加藤等眾多世界著名廠家的鋼絲繩供應商。
德國迪帕品牌的特種鋼絲繩是世界上許多著名港口集裝箱起重機、港口移動起重機和鋼廠起重機等設備的主用鋼絲繩;NOELL生產的岸橋和場橋全部采用迪帕特種鋼絲繩。
迪帕特種鋼絲繩制作工藝獨特,結構穩定,由卷繞系統而產生的應變、纏繞位置不當、鋼絲繩的安裝不當或者在惡劣環境使用等對鋼絲繩的影響較小,產品顯示出較佳的抗彎曲疲勞性能,具有較高的破斷拉力和高抗腐蝕性能,可滿足不同行業、特殊工作環境及條件對鋼絲繩結構的特殊需求。
跟蹤國際樁基工程發展方向,迪帕為德國寶峨公司生產的多種型號、先進的旋挖鉆機配用的鋼絲繩及為世界上最大的汽車起重機生產制造企業———利勃海爾公司系列產品配用的調節臂用鋼絲繩,有效地拓展了迪帕特種鋼絲繩的應用領域。
德國迪帕鋼絲繩結構獨特,壓實鋼絲繩具有廣闊的發展前景。參照迪帕鋼絲繩在不同行業實際使用效果,充分利用實物試樣進行性能分析,對研究適應不同環境下工作的鋼絲繩最佳結構體系十分必要。德國迪帕鋼絲繩的塑料襯墊在提高鋼絲繩使用壽命中的顯著作用,已引起國內相關人員關注。
2.2 威路配特種鋼絲繩
威路配是由其創始人PIERREVERREET和韓國高麗制鋼共同投資的合資企業。威路配的理念是為全世界的起重機用戶提供最高性價比的特種鋼絲繩,包括其產品總覽中抗旋轉特種鋼絲繩、非抗旋轉特種鋼絲繩兩大類。
3 特種鋼絲繩的涵蓋范圍
以筆者之解,符合以下幾點之一的即可納入特種鋼絲繩的范疇。
3.1 特殊工藝制造的鋼絲繩
3.1.1 低溫回火鋼絲繩
以鋼絲繩疲勞壽命短為主因報廢、更換的鋼絲繩,為了提高其實際使用性能和使用壽命,捻制后要進行低溫回火處理,通常是非在線處理。
繩股進行低溫回火,即在200～240℃油液中加熱2～3h,消除在捻股時鋼絲產生的應力后,再進行合繩,這是生產制造要求較高的不松散鋼絲繩的方法之一。
航空鋼絲繩是重要場合使用的鋼絲繩,經過低溫回火工藝處理的航空鋼絲繩是特種鋼絲繩。
航空鋼絲繩由于使用環境特殊、要求安全可靠并能長時間使用,有比一般重要用途鋼絲繩更高的性能要求。例如抗拉強度要求在1870MPa以上;
要求根據結構和規格,在不同張力下進行疲勞試驗,
疲勞試驗后其磨損部位仍應具有足夠的強度,即破斷拉力不能低于該種鋼絲繩規定的破斷拉力的50%;航空鋼絲繩還要求有高的耐腐蝕性能。
航空鋼絲繩的品種有單股鋼絲繩、有機物芯鋼絲繩和金屬芯鋼絲繩等。典型結構有1×7,1×19,6×7+IWS,6×19+IWS,6×7+NF,6×19+NF等。
采用低溫回火工藝處理的鋼絲繩數量較少,所占比例不足國內鋼絲繩生產總量的1%,但這類鋼絲繩的確是高科技、高附加值的產品,是鋼絲繩行業的高端產品。
這種鋼絲繩產品不僅在文獻[2]中列出,而且在長江以南鋼絲繩企業就有生產實例,產品主供國際市場。
3.1.2 編織防扭鋼絲繩和扁鋼絲繩
編織防扭鋼絲繩
以鍍鋅單股鋼絲繩為原料,采用機械或半機械編織,形成結構獨特、使用方向特殊的鋼絲繩,屬鋼絲繩的深加工產品。
編織防扭鋼絲繩是隨著送變電線路張力放線技術、設備引進時附加產品,是鋼絲繩行業的舶來品。我國企業跟進發展,現又部分返銷意大利、加拿大等國家。在澳大利亞、加拿大、印度等國家,編織防扭鋼絲繩制成索具還用于重物起重和鉆井施工。國內鋼絲繩專業制造企業已經退出編織防扭鋼絲繩生產制造,主要由江蘇、湖南、浙江、河南、陜西等省的電力器材企業研究、開發、生產制造。業內專家預計國內主用于輸變電線路建設的編織防扭鋼絲繩年產量約20000t。
扁鋼絲繩國內主要用作豎井平衡尾繩。德國有起重用扁鋼絲繩的技術標準(DIN21252)。國內生產制造扁鋼絲繩技術水平不高,屬機械化程度不高的鋼絲繩深加工生產作業。澳大利亞采用專用機械生產制造。英國布萊頓是我國進口扁鋼絲繩的主要企業。
3.1.3 壓實填塑鋼絲繩
壓實填塑鋼絲繩是國內外鋼絲繩企業都在關注并聚資、聚力發展的鋼絲繩品種。鋼絲繩經過壓實、填塑等深層次再加工,可提高鋼絲繩實際使用性能和使用壽命。
我國鋼絲繩企業對這類鋼絲繩研發起步較晚,國內只有部分大企業可以做，壓實填塑鋼絲繩在我國具有較大的想象空間及實際發展空間。
優質填塑完成的關鍵是填塑材料選擇和填塑工藝方法的確定。現在3種填塑工藝方法國內都有企業在研究開發,工藝參數尚待比對、篩選、穩定。迪帕鋼絲繩采用較好的聚酸胺-12為內襯,產生較好實際應用效果的案例已為國內著力研究開發鋼絲繩股間填塑的相關企業所關注。國內個別鋼絲繩企業選用聚氯乙烯作填塑材料實屬不當,容易造成操作現場環境欠佳及污染。國內采用改性材料填塑,研發正在有序進展。
美國鋼公司、英國布萊頓公司的8股填塑包塑壓實結構電鏟鋼絲繩在國內露天煤礦,有色、黑色礦山等領域都有較好的應用。
3.1.4 高速鐵路接觸網用鋼絲繩
高速鐵路接觸網用鋼絲繩
是江蘇法爾勝泓 集團有限公司(簡稱法爾勝)的專利產品,結構為8×29FI+8×7+1×19W。該類鋼絲繩具有高破斷拉力、高防腐性能的優點。用戶要求鋼絲繩使用壽命至少15a。鋼絲繩用油脂的科學、合理選擇與鋼絲繩捻制質量顯現出同樣的重要性。該產品已經成為法爾勝的定型常規產品。實際生產制造過程中最內層繩芯的結構也在不斷調整,使其更加科學、合理。
3.2 國內現用標準未能涵蓋的鋼絲繩
這類特種鋼絲繩為我國標準未列入或者列入但沒有生產制造實例的結構鋼絲繩產品。例如:德國蒂森的瓦林吞被覆式鋼絲繩。這類鋼絲繩在國內外公認的鋼絲繩結構大全的美國RR-W-410D中也沒有明晰的鋼絲繩結構。德國迪帕鋼絲繩為具有這種特性的一個較為完整、獨特的系列產品,其中復合捻壓實鋼絲繩(圖1、圖2)又是特種鋼絲繩中的特殊產品,是其他國家著名鋼絲繩企業所沒有的產品。
3.2.1 壓實及雙壓實鋼絲繩
由于我國鋼絲繩產品標準制定遠遠落后于產品研發、生產制造實際水平。鑒于至今沒能制定出,且無具體計劃制定標準,因而壓實、雙壓實鋼絲繩均應列為特種鋼絲繩。
3.2.2 石油行業特用的5股鋼絲繩
這類鋼絲繩包括5股壓實鋼絲繩。例如:API-9A—1995中列入5×5,5×7結構井底爆破器用鋼絲繩。
RR-W-410E—2002中列入3種5×19包麻鋼絲繩:結構1(二道工序),結構2(瓦林吞式),結構3(填充式)也屬于特種鋼絲繩。
湖南寶咸機械設備有限公司2009年申請專利的油田撈油專用壓實鋼絲繩、油田撈沙專用壓實鋼絲繩(結構分別為K5×19S+FC,K5×7+FC)屬于特種鋼絲繩。
3.2.3 電梯行業專用9股鋼絲繩
我國的電梯鋼絲繩產品結構改進、調整是跟著國外鋼絲繩企業亦步亦趨的發展,現階段已經完成由6股到8股的結構轉變,部分有條件的鋼絲繩企業在新增9股鋼絲繩,但鋼絲繩產品結構調整、發展軌跡,幾乎沒有顯現出獨創性、新穎性,充分暴露出我國電梯鋼絲繩發展的滯后性。
德國達高300H - 液壓梯用9股鋼芯鋼絲繩,固絲德夫沃夫鋼絲繩(蘇州)有限公司產品樣本列出的外層為9股的全鋼制鋼絲繩,江蘇蕓裕金屬制品有限公司電梯鋼絲繩產品樣本列出的9 ×25F I +9 ×7 + 1 ×19W結構曳引式電梯鋼絲繩(圖3)都屬特種鋼絲繩。
3. 2. 4 異型股鋼絲繩德國的10 ×10 (輕微旋轉)橢圓股鋼絲繩(圖4)為特殊鋼絲繩。該結構鋼絲繩的外層股與GB8918—2006列入的6Q ×19 + 6V ×21類異形股鋼絲繩(圖5)外層股有相似之處,同為橢圓股。
江西銅業公司東鄉銅礦選用6Q ×21 + 6V ×8—31. 5鋼絲繩作為主井罐道的提升鋼絲繩。鶴崗煤業集團有限責任公司也使用6Q ×33 + 6V ×21 +7FC—47 鋼絲繩(圖6) 。
太原重型機械集團有限公司制造的衛星發射架選用1 670MPa級別、甲類鍍層的6Q ×21 + 6V ×8—19, 21鋼絲繩。南非HAGGIE 公司類似12 ×R ( 10 ) + 6V ×33 + 1 ×19S特種鋼絲繩使用在摩擦式提升機上。
3. 2. 5 豎井平衡尾繩
德國蒂森公司設計、制造的50 (R) + 6F + 6 ×19 + FC, 30 (R) + 6F + 6 ×19 + FC豎井平衡尾繩為特種鋼絲繩。兩種結構鋼絲繩僅在開灤集團錢家營煤業分公司使用。
3. 2. 6 滿充式鋼絲繩
湖南寶咸機械設備有限公司研發的CFRC8 ×36SW + 8 ×17S + 1 ×36SW結構滿充式鋼絲繩,是備受推崇的高技術含量的新型特種鋼絲繩品種,屬于線接觸類鋼絲繩。在規格和強度相同的條件下,滿充式鋼絲繩的最小破斷拉力比金屬繩芯的鋼絲繩高15%以上,比點接觸鋼絲繩使用壽命提高1 ～2倍。圖7為滿充式6 ×41SW + IWR結構鋼絲繩。
3. 2. 7 航空發動機加力噴口反饋鋼索
該類鋼絲繩由原天津市第一鋼絲繩有限公司研制,結構為1 ×4 + 6 ×19 + IWS—5. 5 整體反饋鋼索。嚴格的生產工藝完全能夠滿足鎧裝結構緊密、無相對滑動的使用要求[ 6 ] 。
3. 2. 8 階梯鋼絲繩
階梯鋼絲繩屬于特殊結構鋼絲繩,這一產品已經研究多年,并獲得成功應用。近年來還有階梯式不等徑鋼絲及階梯式不等徑鋼絲繩國家專利公布,說明該種結構鋼絲繩研發在繼續。
3. 3 特殊環境使用的鋼絲繩
3. 3. 1 極地用鋼絲繩
極地用鋼絲繩主要包括極地石油用鋼絲繩,要求滿足在- 45～ - 20 ℃極低溫環境下使用,對鋼絲繩用原材料、捻制、油脂都有特殊的技術要求。與此類似的鋼絲繩還有加拿大露天油母頁巖開采用電鏟用鋼絲繩;南極科學考察船用鋼絲繩(既有常規使用,又有極地、苛刻低溫環境下長時間作業使用的顯著特點)等產品。
3. 3. 2 大型卸船機用鋼絲繩
該類鋼絲繩穿繞過復雜的滑輪組,對鋼絲繩彎曲疲勞要求高。卸船機抓斗在一個工作程序中,鋼絲繩不可避免地承受沖擊載荷;抓斗鋼絲繩經過滑輪組的重型擠壓,多種復雜、苛刻的工作條件形成對鋼絲繩的較為特殊的技術要求。類似的鋼絲繩還有打樁機用鋼絲繩。
3. 3. 3 海洋石油鉆采、海洋工程用鋼絲繩
這類鋼絲繩主要是承受成分復雜的海水腐蝕,及海水沖擊多種條件綜合作用,要求鋼絲繩綜合技術品質優良。此外,航空母艦飛機起落控制鋼絲繩也屬于特種鋼絲繩。
3. 4 特殊材料制造的鋼絲繩
根據鋼絲繩使用條件要求,選用特殊材料制造
的鋼絲繩也屬于特殊鋼絲繩。
(1)帶電纜芯的吊籃專用鋼絲繩;
(2)鋼制增強纖維芯特殊電梯鋼絲繩;
(3)達高210TF—8股鋼芯及麻芯鋼絲繩;
(4)德國標準列出的纖維包覆鋼制鋼芯鋼絲繩;
(5)美國標準列出的5 ×19包麻鋼絲繩。
3. 5 極值鋼絲繩
極值鋼絲繩包括超長、超重、極細、極粗鋼絲繩。例如:湖南寶咸機械設備有限公司生產制造的,1960MPa級別的提升鋼絲繩等。另外還包括法爾勝、比利時貝卡爾特鋼繩公司生產制造的微細鋼絲繩。
4 結語
特種鋼絲繩是下游市場的重要原材料產品之一,隨著生產技術的提升,其應用越來越廣泛,成為
近幾年的熱點產品。為了更好地把握其投資模式、生產技術、國內外市場貿易狀況,以制定合理的生產營銷策略,鋼絲繩企業應對該產品國內外的生產銷售與應用情況進行詳細的調查,以便企業制定特種鋼絲繩的發展策略和切實可行的具體措施。
AULONE