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高強度高破斷粗直徑壓實股鋼絲繩的研制

發布時間:2019-12-26 09:44 文章來源:未知 文章作者:admin 點擊數:

1研發背景 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,具體結構由廠家選定。 1.2技術剖析 表1是根據GB/T20067-2006《粗直徑鋼絲繩》標


1研發背景
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,具體結構由廠家選定。
1.2技術剖析
表1是根據GB/T20067-2006《粗直徑鋼絲繩》標準[口給出的破斷拉力系數,選出數值較高的幾種結構類別。
根據公式F。=K-D2R。/1000(其中:Fo為鋼絲繩最小破斷拉力,kN;K°為某一指定結構鋼絲繩的最小破斷拉力系數: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標準范圍內的結構以及強度級不能滿足客戶需求。
1.3主股結構及工藝路載的選擇
1.3.1結構的選擇
本公司結合多年的生產實際經驗,大膽提出研發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。
本公司根據自身的設備情況以及工藝成熟程度,最終選擇8×K84WSNS+IWR結構進行生產,制繩鋼絲按1960MPa生產。
1.3.2工藝路線的選擇
壓實股鋼絲繩的生產方法有以下幾種國:(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結構是分兩次捻制,本公司大膽提出采用整體模拉與鍛打法相結合進行生產,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工藝參數確定2.l.1捻距倍數
捻距倍數是鋼絲繩生產的一個非常重要的技術參數。對不同用途鋼絲繩的捻距倍數選擇直接影響鋼絲繩的使用壽命,同時挖距倍數也影響鋼絲繩中的股徑大小。根據多年的生產經驗以及壓實股鋼絲繩的特性,合繩捻距倍數選擇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。
根據資料]查得:捻距倍數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
根據生產工藝經驗,確定外層股上線的壓縮率為6%,根據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
主股結構為l+7+7/7+l4+24+24,分兩次捻制,上線股的捻距倍數取9.0,下線股的捻距倍數取8.5。
2.1.5.1上線股鋼絲直徑
根據資料算出捻制系數ma上=9.016,
6s=31.486/9.016=3.492mm。
由經驗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。
根據資料查出捻制系數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整,結果見表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,既要減小生產難度,也要滿足工藝質量要求,生產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生產過程控制
2.2.1鋼絲的生產
由于鋼絲直徑較大、強度高,特定規格及鋼號保證生產的鋼絲力學性能滿足要求。
2.2.2股繩生產
2.2.2.1下線生產
下線采用模拉工藝,由于生產的鋼絲強度高、股徑大,因此對模具的材質要求較高。如材質不好,會造成模具提前報廢,而且也不利于工藝質量的控制。
2.2.2.2上線生產
上線采用鍛打工藝,對鍛打瓦的材質要求也較高。因強度高、硬度高,鍛打生產過程中對鍛打瓦的磨損也較嚴重,因此生產過程中需關注股徑的變化,超出工藝控制要求時應及時進行調整。另外對鋼絲的力學性能要求也較高,生產過程中如出現鋼絲自斷,基本難以修復。
2.2.3合繩生產
合繩時,選用合適的預變形器,并按照工藝調整好。后變形器參數要嚴格按照工藝進行調節,各股張力調節一致后才可進行生產。鋼絲繩實測直徑的平均值為114.25mm.

3結語
本公司在鋼絲繩生產過程中,嚴格按照工藝設計進行控制,符合工藝質量要求。進行整繩破斷拉力測試時,當拉力達到9000kN時未出現斷絲斷股現象,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,進一步優化了現場質量管控。同時對模拉及鍛打的工藝、現場操作進一步進行總結,對以后的生產研究提供了理論及數據支撐。