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高強(qiáng)度高破斷粗直徑壓實(shí)股鋼絲繩的研制
發(fā)布時(shí)間:2019-12-26 09:44 文章來(lái)源:未知 文章作者:admin 點(diǎn)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(dá)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(biāo)
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(dá)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(biāo)準(zhǔn)[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(qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度級(jí)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(shí)際經(jīng)驗(yàn),大膽提出研發(fā)多絲多層壓實(shí)股鋼絲繩來(lái)滿足客戶需求。因?yàn)閴簩?shí)股鋼絲繩的特點(diǎn)是金屬填充密度系數(shù)大,相同強(qiáng)度相同直徑的壓實(shí)股鋼絲繩整繩破斷拉力高于非壓實(shí)鋼絲繩12%以上,所以鋼絲繩的公稱強(qiáng)度達(dá)1960MPa就可滿足客戶需求。
本公司根據(jù)自身的設(shè)備情況以及工藝成熟程度,最終選擇8×K84WSNS+IWR結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)股鋼絲繩的生產(chǎn)方法有以下幾種國(guó):(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(jìn)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(gè)非常重要的技術(shù)參數(shù)。對(duì)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(shí)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(yàn)以及壓實(shí)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(jì)算鋼絲繩設(shè)計(jì)直徑按公稱直徑增加3%進(jìn)行設(shè)計(jì),即設(shè)計(jì)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(yàn),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(shí)前股徑,mm:dG為外層股上線壓實(shí)后股徑,mm。
2.1.4鋼芯直徑計(jì)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(jì)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(yàn)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(jì)算
下線股模徑取19.10mm,下線股壓縮率取12%國(guó),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(shí)前股徑,mm;ds6為外層股下線壓實(shí)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(xì)鋼絲直徑,mm;8g為外層股下線第三層細(xì)鋼絲直徑,mm。
外層主股各層鋼絲直徑計(jì)算結(jié)果見表2.
考慮合理的間隙同,對(duì)外層主股各層鋼絲直徑進(jìn)行調(diào)整,結(jié)果見表3.


2.1.6股的捻距計(jì)算
2.1.6.1外層主股捻距計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)
鋼芯采用壓實(shí)股,粗直徑鋼絲繩的鋼芯設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方面需要多方面考慮。鋼芯設(shè)計(jì)在此不具體進(jìn)行介紹。
2.2生產(chǎn)過(guò)程控制
2.2.1鋼絲的生產(chǎn)
由于鋼絲直徑較大、強(qiáng)度高,特定規(guī)格及鋼號(hào)保證生產(chǎn)的鋼絲力學(xué)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(qiáng)度高、股徑大,因此對(duì)模具的材質(zhì)要求較高。如材質(zhì)不好,會(huì)造成模具提前報(bào)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(duì)鍛打瓦的材質(zhì)要求也較高。因強(qiáng)度高、硬度高,鍛打生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)鍛打瓦的磨損也較嚴(yán)重,因此生產(chǎn)過(guò)程中需關(guān)注股徑的變化,超出工藝控制要求時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。另外對(duì)鋼絲的力學(xué)性能要求也較高,生產(chǎn)過(guò)程中如出現(xiàn)鋼絲自斷,基本難以修復(fù)。
2.2.3合繩生產(chǎn)
3結(jié)語(yǔ)
合繩時(shí),選用合適的預(yù)變形器,并按照工藝調(diào)整好。后變形器參數(shù)要嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行調(diào)節(jié),各股張力調(diào)節(jié)一致后才可進(jìn)行生產(chǎn)。鋼絲繩實(shí)測(cè)直徑的平均值為114.25mm.
3結(jié)語(yǔ)
本公司在鋼絲繩生產(chǎn)過(guò)程中,嚴(yán)格按照工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行控制,符合工藝質(zhì)量要求。進(jìn)行整繩破斷拉力測(cè)試時(shí),當(dāng)拉力達(dá)到9000kN時(shí)未出現(xiàn)斷絲斷股現(xiàn)象,完全達(dá)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(guò)8×K84WSNS+IWR高強(qiáng)度高破斷壓實(shí)股粗直徑鋼絲繩的研發(fā),進(jìn)一步優(yōu)化了現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控。同時(shí)對(duì)模拉及鍛打的工藝、現(xiàn)場(chǎng)操作進(jìn)一步進(jìn)行總結(jié),對(duì)以后的生產(chǎn)研究提供了理論及數(shù)據(jù)支撐。
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