淺析冶金鑄造起重機用鋼絲繩的選型與質量控制

顏振波

（廣東省特種設備檢測研究院梅州檢測院，廣東 梅州 514000）

作為起重設備的關鍵零部件，鋼絲繩的安全、合理使用直接關系著生產人員的生命安全、冶金鑄造起重機的穩定運行，因此，相關企業必須保證鋼絲繩結構選型的合理，鋼絲繩的質量也需要得到重點保障，這些均需要得到相關業內人士的重點關注。

1 冶金鑄造起重機用鋼絲繩的選型

1.1 質量現狀分析

6×19W-IWRC、6×36WS-IWRC（圖1 為兩種鋼絲繩的橫斷面示意圖）屬于我國冶金鑄造起重機所選用的鋼絲繩結構，6×19W-IWRC 結構的應用極為廣泛。結合實際調研可以發現，我國冶金鑄造起重機主要采用Φ12 ～Φ40mm 公稱直徑的6×19W-IWRC 結構鋼絲繩，主要級別包括1670MPa、1770MPa、1870MPa。為提升研究的實踐價值，本文選擇了某企業作為研究對象，結合鋼絲繩質量跟蹤結果可以發現，冶金鑄造起重機用鋼絲繩存在使用壽命短、斷絲、起套等質量問題，甚至發生過斷繩事故。為保證冶金鑄造起重機用鋼絲繩的使用質量，提升其使用壽命，冶金鑄造起重機用鋼絲繩的結構選型必須得到重視，如何實現鋼絲繩的針對性選型是本文研究的重點。

圖1 6×19W-IWRC（左）、6×36WS-IWRC（右）橫斷面

1.2 鋼絲繩結構分析

基于6×19W-IWRC 結構的鋼絲繩開展分析可以發現，其結構屬于瓦林吞型，即線接觸圓股鋼絲繩。6×19W 結構外層絲由粗、細兩種不同直徑的鋼絲相間排列而成，外層細絲較中間內層鋼絲略粗，外層粗絲約為外層細絲直徑的1.33 倍。結合圖1 所示的6×19W-IWRC 結構橫斷面，可確定式（1）所示的同一捻距下外層粗絲與細絲長度差，其中外層細絲在股內半徑、粗絲在股中的半徑分別為式中的 Δl、α、d 分別為外層粗絲與細絲之間的長度差、股繩捻角、股繩直徑，圖2 為6×19W 鋼絲繩股繩結構示意圖。

圖2 6×19W 鋼絲繩股繩結構示意圖

由于d1≈1.33d2，因此可確定 Δl ≈0.8d1，如該結構鋼絲繩直徑為20mm，外層粗絲、外層細絲直徑分別為1.5mm、1.1mm，因此一個捻距內外層粗細絲的長度差為1.2mm。以Φ20mm 的鋼絲繩為例，設鋼絲繩長度為200m，有效工作段包含捻距為1230 個，因此可確定外層粗絲總長要比細絲短1000mm 以上，細絲擠出很容易在捻制不緊密的情況下出現。在股繩捻距倍數為8.5 時，可得出d、DB、AD、sinα 分別為4.326d1、0.24d1、0.875d1、0.274，因此，鋼絲繩外層細絲在運轉過程中受到的擠出力約為0.55F，冶金鑄造起重機的載荷會直接影響F 值的大小。

結合上文分析不難發現，冶金鑄造起重機使用的6×19W-IWRC 結構鋼絲繩較為適用于導輪很少條件，如導輪較多導致滑輪與鋼絲繩結合處出現較大受擠壓力，受擠壓后的外層細絲很容易被擠出并無法復原，鋼絲繩壓斷、報廢問題往往會因此出現，相關生產的安全、穩定也會因此受到一定影響。

1.3 鋼絲繩選型要點

考慮到6×19W-IWRC 結構鋼絲繩特點，本文建議采用25F 填充式結構鋼絲繩作為冶金鑄造起重機用鋼絲繩，這是由于該結構鋼絲繩較為適用于運轉頻繁、大噸位、重載荷的工況，針對性選擇6×25F 或8×25F 結構鋼絲繩，即可更好地滿足安全穩定生產需要。深入分析不難發現，25F 結構鋼絲繩在內外鋼絲空隙處填充了細鋼絲，并采用一次平行捻制25 根鋼絲的技術，較均勻的絲徑、大直徑鋼絲繩也使得該結構能夠更好地滿足冶金鑄造起重機生產需要。值得注意的是，為進一步提高25F 結構鋼絲繩性能，鋼絲繩生產過程中可采用注塑、壓實等工藝手段，鋼絲繩級別也應向1870MPa、1960MPa 發展。

2 冶金鑄造起重機用鋼絲繩的質量控制措施

2.1 鋼絲繩常見質量問題

除結構不足外，冶金鑄造起重機用鋼絲繩在使用中很容易出現各類質量問題，如捻制不緊密、外層股谷絲斷裂、油脂防護不及時，具體問題表現如下：（1）捻制不緊密。采用平行捻制各層鋼絲的鋼絲繩較為常見，如6×19W、6×36WS，而由于鋼絲捻制緊密程度會直接影響鋼絲繩的質量，科學的配絲計算、捻制過程的壓緊向來受到重點關注。壓瓦壓緊、對輥壓緊屬于現階段我國鋼絲繩生產采用的主要工藝，但如果出現相關機械出現磨損、失效、變形等問題，鋼絲繩的壓緊質量將受到直接影響，斷繩、斷股等質量問題也會因此出現。（2）外層股絲斷裂。在頻繁運行過程中，鋼絲繩會因不斷拉伸、彎折出現外層股絲疲勞斷絲質量問題，問題一般出現于壓痕點處。結合實際調研可以發現，螺旋線過短、外層股橢圓度過大、繩芯規格偏小等情況較容易引發鋼絲繩外層股谷絲斷裂問題。（3）油脂防護不及時。鋼絲繩內部的潤滑脂可能在運行狀態下被擠出，鋼基體裸漏、油膜破壞也可能影響鋼絲繩質量，但由于部分企業存在忽視鋼絲繩定期維護或油脂防護不及時問題，鋼絲繩的使用質量往往會受到直接影響。

2.2 質量控制措施應用

結合上述質量問題，相關企業可采用以下質量控制措施應對：（1）加強捻制質量。需嚴格控制鋼絲半成品公差、開展高水平配絲計算，對輥架或壓線瓦位置的嚴格控制、鋼絲合攏處的鐵線卡緊也需要得到重視。在捻制前，對輥、壓線瓦必須通過檢查確認保證其運行狀態，壓緊機械設備狀態、鋼絲對焊質量也要嚴格控制。（2）合理選用抗疲勞油脂。為解決外層股谷絲斷裂與油脂防護不及時問題，抗疲勞油脂的合理選用必須得到重視，由此改善鋼絲繩內部潤滑條件。對于冶金鑄造起重機用鋼絲繩來說，應采用股繩淋油工藝，但考慮到現場高溫環境影響，抗疲勞油脂必須具備運動黏度大、滴點高、耐高溫等優勢。如鋼絲繩在應用過程中出現表面油脂干涸、鋼絲本體漏出、表面粘有污物、出現輕微黃色銹蝕等情況，必須去除相關雜物并增加潤滑養護頻次，為保證抗疲勞油脂浸潤充分，維護后鋼絲繩必須靜置一段時間。在具體的鋼絲繩油脂維護中，維護流程可概括為：“加熱融化油脂→傾倒→滴加→擦拭→噴涂→涂抹→油浴”，其中很多環節的前后順序并不固定。為保證油脂維護過程鋼絲繩內部能夠快速滲入油脂，應在鋼絲繩繩股處于拉伸狀態時進行養護，如纏繞于滾筒或滑輪組上，由此即可進一步提升冶金鑄造起重機用鋼絲繩的質量，更好地滿足生產需要。

3 結語

綜上所述，冶金鑄造起重機用鋼絲繩的選型與質量控制存在較高現實意義，在此基礎上，本文涉及的鋼絲繩選型要點、加強捻制質量、合理選用抗疲勞油脂等內容，則提供了可行性較高的冶金鑄造起重機用鋼絲繩選用路徑，為了更好地滿足相關生產需要，油脂的合理選擇、鋼絲繩生產工藝的升級、鋼絲繩結構的優選、股繩生產質量的控制均需要得到重視。