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                      我國岸橋用鋼絲繩的生產和展望

                      作者: admin 編輯: admin 來源:admin 發布日期:2020-05-26 12:13
                      信息摘要:
                      1問題的提出 鑒于鋼絲繩質量對裝卸設備、船舶及貨物安全具有極其重要的影響,同時國內外產品使用壽命存在明顯的差異,所以國內集裝箱裝卸橋主鉤鋼絲繩(以下簡稱岸橋鋼絲繩)
                      1問題的提出
                      鑒于鋼絲繩質量對裝卸設備、船舶及貨物安全具有極其重要的影響,同時國內外產品使用壽命存在明顯的差異,所以國內集裝箱裝卸橋主鉤鋼絲繩(以下簡稱岸橋鋼絲繩)市場長期以來一直是進口產品擔當主角.供應商有日本東京制鋼、興國鋼線、帝國產業、神鋼鋼線、德國凱撤(CASAR)、迪帕(DIEPA)
                      和韓國高麗制鋼等世界著名生產企業,歐州地區產品雖然質量最好,但相應價格最高,日本各企業產品質量水平比較接近,以質量比較穩定,價格相對適中而占據最大份額。國內供應企業主要有無錫賽福天、上鋼二廠、貴州宇宙等少數鋼絲繩廠,但總處于配角地位。岸橋鋼絲繩結構并不復雜,規格也不大,國內具備生產能力的廠家并不少,但在港口行業之所以沒有爭得應得的份額,其根本原因在于產品質量還不過硬。
                      面對普通用途鋼絲繩供大于求、國內岸橋鋼絲繩用量明顯增加的機遇,國內一些具有相對生產技術優勢的企業再次看好該市場,同時港口也希望通過岸橋鋼絲繩國產化來降低生產成本。作為國內石油用鋼絲繩生產的最大企業,咸陽石油鋼管鋼繩有限責任公司在先后為青島港、寧波港礦石碼頭大型卸船機配套鋼絲繩國產化取得成功的基礎上,引進具有世界先進水平的鋼絲繩設計制造技術,再憑借四十多年生產鋼絲繩所積攢的實踐經驗和良好的設備配置條件,近兩年逐漸涉足岸橋鋼絲繩市場,且市場擴張勢頭強勁.本文就國產與進口岸橋鋼絲繩質量有顯著差距的原因進行分析,同時介紹其技術發展趨勢。

                      2國內外岸橋鋼絲繩產品質量差異分析
                      雖然我國早已成為世界鋼絲繩生產大國,但是至今不僅未出現能夠真正跨入世界一流水平的鋼絲繩生產廠家,而且缺乏具備相當技術實力的鋼絲繩專業科研機構。
                      受各種因素制約,國內單個企業不可能像國外企業那樣在如何提高鋼絲繩使用壽命方面進行相當的科技投入,這直接影響到產品生產技術水平的不斷提升,也是形成今天我國鋼絲繩生產企業數量不少,但產品質量不高這一現象的重要原因,現就技術差距分析如下。
                      2.1鋼絲繩結構參數設計思想落后隨著鋼絲繩設計制造技術的進步,股在繩中、絲在股中保持合理間隙有利于提高其使用壽命的設計思想已被大量的實踐所證實,然而緊密捻制的思想在國內仍然根深蒂固。在國外,量化間隙已成為鋼絲繩參數設計的重要約束條件,并且往往作為技術特色在相關資料中予以特別介紹,業內專家曾對此問題也予以高度關注14。因為合理的間隙有利于防止或減輕鋼絲繩在使用過程中股繩之間、鋼絲之間因相對滑動而產生的劇烈摩擦,從而避免出現早期疲勞斷絲。實踐證明,間隙對鋼絲繩使用壽命的影響比鋼絲品質的影響更大。
                      2.2對組股不同位置鋼絲質量合理匹配研究不夠岸橋鋼絲繩由于通常采用線接觸,其結構特點決定了組股鋼絲規格較多,而每種規格鋼絲因在股中所處位置不同,對鋼絲繩使用壽命的影響程度也有所不同。在保證使用安全的條件下,應注意強調某位置鋼絲應具有的突出性能。例如,北美地區對于電鏟鋼絲繩,十分講究控制主股外層鋼絲韌性指標,其根本目的是為了推遲其發生疲勞斷裂的時間;又如,考慮到主股與鋼芯之間的摩擦,國外一般控制鋼芯外股鋼絲強度級別不超過主股外層鋼絲,而在國內不同版本的鋼絲繩標準中,允許采用相臨強度級別鋼絲組股似乎已成為標準化的語言,其差距顯而易見。
                      2.3實踐經驗十分欠缺
                      鋼絲繩問世至今雖然已有一百多年的歷史,但仍有許多問題在我國鋼絲繩生產企業今天看來依然較新。例如,如何合理控制鋼絲繩實際尺寸,如何根據鋼絲繩結構、捻法、繩芯種類、用途,選擇合理的股、繩捻距倍數,如何量化控制鋼絲焊接質量以及鋼絲繩預變形效果,如何對股、繩捻制應力消除效果進行檢查,對于這些影響產品質量的關鍵技術,國外企業經過長期實踐已經積累了相當豐富的經驗,但是這些成功經驗并不能從產品標準中體現出來.國內企業一般僅從產品對標準的符合性出發,各自為戰,不僅技術水平參差不齊,而且缺乏交流與溝通,
                      2.4設計對生產的遷就性太大鋼絲繩作為諸多鋼絲按照一定規律組合而成的特殊組合體,每根鋼絲設計誤差、制造誤差及產生的累積誤差將直接影響到鋼絲繩的最終性能。這在國內企業通常并不一定總是能夠得到足夠的重視,因為盡量減少組股鋼絲規格,無形中已經成為進行鋼絲繩結構參數設計時必須考慮的重要約束條件,否則因規格過多將給鋼絲生產、管理帶來較大難度,當設計與生產發生矛盾時,國內企業往往強調的是設計遷就生產,而不是生產滿足設計,而國外企業正好相反,即十分強調生產對設計的符合性,十分重視精細設計組成鋼絲繩的每一個元件的幾何尺寸。這一點可從“優你鋼絲繩”組股鋼絲規格的無規律性和API SPEC9A鋼絲間距為0.00lin中看到。
                      2.5國產潤滑油脂質量不高且鋼絲繩制造過程中潤滑方式不合理
                      潤滑油脂在鋼絲繩構成中所占比重并不大,但對鋼絲繩使用壽命卻具有重要影響。實踐證明,欲通過用戶在使用過程中實施再潤滑來延長鋼絲繩使用壽命的想法不切實際。因為使用現場不可能配置能夠將油脂注入鋼絲之間的加油裝置,現場油脂與鋼絲繩制造過程中使用的油脂的性質也不一定完全兼容。國產鋼絲繩油脂潤滑性能較差,在使用過程中容易滑落,不僅不能很好地起到延長產品使用壽命的作用,而且會弄臟設備,甚至對海洋環境造成污染.另外,國內大多數生產企業仍然普遍使用世界上已經淘汰的鋼絲繩淋油工藝一—合股不淋油而在成繩后淋油。當然,國內企業也十分看重進口油脂與國產油脂的價格差異對產品生產成本的影響。
                      2.6制繩鋼絲質量不高
                      雖然我國已經成為世界線材生產大國,但與發達國家相比,產品質量差距依然存在,這直接影響到鋼絲質量水平。大量檢測數據表明,進口鋼絲繩很少在性能試驗環節出現不合格,而在國內,這種現象似乎比較普遍,實物質量指標打標準擦邊球的現象時有發生。國外鋼絲繩生產企業十分重視與盤條生產企業間的交流與合作,不斷改進盤條質量,而國內鋼絲繩廠家對上游產品大多數情況下直接接受似乎已成習慣。
                      2.7忽視對鋼絲整體質量的控制在鋼絲繩生產過程中,國內對鋼絲質量控制通常僅限于單絲,不特別注意整體。這種做法不科學。例如,將符合標準而實際質量水平差異很大的鋼絲組股,在鋼絲繩使用過程中質量相對較低的鋼絲早期產生疲勞后,優質鋼絲必然過載,其壽命將縮短。國外對鋼絲的質量控制分為3個層次:控制單絲性能(生產符合標準的鋼絲繩),控制整體平均性能(生產較高質量的鋼絲繩)、整體目標平均性能(生產高質量的鋼絲繩),這種根據擬生產鋼絲繩質量水平高低而分層控制鋼絲質量的做法,對國內同行業來講確實令人耳目一新,而且對于如何合理、科學地生產高水平鋼絲繩具有重要的指導意義。
                      2.8鋼絲繩結構參數設計手段落后國外利用計算機進行鋼絲繩結構參數設計已經十分普遍,而國內大多數企業由于各種各樣的原因,設計手段仍然十分落后,通常采用類比、平面幾何作圖、試驗或仿制等方法,國外設計在考慮股繩間隙、鋼絲間隙、捻制過程鋼絲性能損失、鋼絲繩破斷拉力、股繩幾何尺寸偏差、鋼絲繩長度、實踐經驗等諸多因素后,通過建立數學模型,使繁瑣的結構參數設計變得高效、合理、安全,設計結果不會因人而異出現大的誤差。

                      3本公司岸橋鋼絲繩生產工藝及產品特點
                      1)引進了不同結構岸橋鋼絲繩的設計制造技術基于對國內金屬制品行業現狀及企業自身技術能力的綜合分析,為大幅度提升產品質量,引進了不同結構、不同用途的鋼絲繩的設計制造技術。目前在用岸橋鋼絲繩除面接觸鋼絲繩、8股鋼絲繩和填塑鋼絲繩外均包括其中。
                      2)高度重視產品制造前期的技術調查盡管本公司生產油氣勘探這一重要用途鋼絲繩已有四十多年的歷史,但由于深知使用工況對產品的具體設計具有重要影響,故在岸橋鋼絲繩開發過程中高度重視前期技術調查,其目的除去了解在用鋼絲繩的優缺點,盡可能避免類似問題再度發生外,更重要的是熟悉產品使用工況,為更加合理的設計做準備。
                      3)重視對進口實物的分析研究由于國內岸橋鋼絲繩長期依賴進口,為制造出能夠與進口產品水平接近的產品,本公司高度重視對進口實物樣品的分析,實踐證明,在起步階段,該方法不失為一種省時、省力的好辦法,這也是本公司港口機械用鋼絲繩開發過程進展比較順利的重要原因。
                      4)制訂了岸橋鋼絲繩內控技術標準由于生產、使用雙方共同關注的焦點是產品的使用效果,基于進口岸橋鋼絲繩質量已經得到用戶認可的事實,為了使鋼絲繩質量能夠達到或接近進口產品的水平,本公司專門制訂了岸橋鋼絲繩內控標準.5)采用先進的淋油工藝和高品質潤滑油脂根據多年與世界諸多鋼絲繩生產企業技術交流的經驗,本公司一直堅持捻股淋油,成繩后不再淋油的先進工藝.在產品價格用戶可以接受的情況下,對岸橋鋼絲繩選擇世界知名品牌專用油脂。這雖然給生產過程管理帶來不便,但對于延長產品使用壽命,滿足用戶文明生產的要求卻十分有效。
                      6)對生產過程實施嚴格管理鋼絲繩產品不僅設計復雜,而且生產工藝流程長,任何環節的疏忽都可能導致產品使用出現不可預測的情況,在岸橋鋼絲繩生產過程中,嚴格執行APl、IS09001質量體系標準,并且將該用途產品專門列入公司年度技術計劃,成立項目組,實施專人負責。
                      7)產品完全執行JISG3525標準GB/18918與JISG3525雖然均屬于國家鋼絲繩標準,但二者仍有許多不同,這不僅體現在鋼絲繩直徑系列、尺寸偏差、合格判定條件等方面,更主要體現在技術指標上.例如,對于相同結構、相同尺寸的鋼絲繩,B種(近似1770MPa級)鋼絲繩最小破斷拉力比GB/
                      T8918對應的1870MPa級的還高。考慮到用戶使用習慣與標準本身存在差異,本公司岸橋鋼絲繩生產一律采用JISG3525(一般為B種).
                      8)建立了鋼絲繩疲勞試驗臺架對鋼絲進行拉伸、扭轉、彎曲和對鋼絲繩進行整拉均屬于簡單加載,與實際使用工況下的受力狀態存在相當差異。為了使岸橋鋼絲繩質量持續提高,本公司專門建立了鋼絲繩疲勞試驗臺架,盡管從目前情況看,臺架的設計、制造還有許多不足,但畢竟邁出了重要的一步。
                      由于本公司高度重視岸橋鋼絲繩市場開發,明確樹立產品質量穩中有升的質量理念,從目前情況看,鋼絲繩實物壽命不僅完全達到市場開發初期與用戶達成的質量指標,而且與在用日本產品質量接近.產品目前已在青島港、天津港大面積使用,并且己開始在赤灣、蛇口、上海、寧波、營口等港口使(試)用,前景看好。

                      4岸橋鋼絲繩發展趨勢
                      4.1結構從線接觸向面接觸發展
                      港口行業與其他行業相比,使用優質結構鋼絲繩的比例相對較高。目前在用岸橋鋼絲繩以6×25Fi、6×29Fi、6×36SW鋼芯結構為主,已經開始使用面接觸鋼絲繩.例如,青島港使用WRC6×P.WS(36)鋼絲繩,作為世界著名港口機械制造商的上海振華港機集團也在出口岸橋時隨機配置涂(填)塑芯(with Plastic Isert)的DIEPAPZ371鋼絲繩。目前面接觸鋼絲繩用量雖然不大,但由于使用效果良好,潛力不可忽視,尤其是為了減少設備體積時,這種結構鋼絲繩因其具有較高的破斷拉力而可能更容易被優先考慮。
                      4.2組繩股數出現由6股向8股轉變的跡象岸橋鋼絲繩雖然以6股結構為主,但有的港口開始使用8股結構。除了上面提到的DIFPAPZ.371、DIEPAS417鋼絲繩外,還有CASAR四ALPHALIFT鋼絲繩.該結構鋼絲繩的鋼芯與主繩等捻距捻制(國內習慣稱之為滿充式或全線接觸),同非等捻距捻制相比,可以明顯地提高鋼絲繩的破斷拉力,并且可以有效地防止普通鋼芯早期失效的現象。
                      4.3對鋼芯實施涂(填)塑特殊工藝
                      對鋼芯實施涂(填)塑特殊處理工藝,其目的是將主股與主股、鋼芯與外股機械隔離,通過使股間保持合理間隙,避免或減小因相對運動產生摩擦而對鋼絲性能的影響,同時隔離層作為緩沖墊可對沖擊載荷起緩沖作用。雖然采用涂(填)塑特殊工藝提高鋼絲繩使用壽命的典型例案是電鏟鋼絲繩和礦用鋼絲繩,但目前這種特殊工藝已經在岸橋鋼絲繩生產上顯示出推廣態勢,而且對涂(填)塑材料進行了含油特殊工藝處理,如DIEP\PZ371、DIEPAPZ299鋼絲繩,該類鋼絲繩涂(填)塑材料選擇及生產工藝過程復雜,技術難度很大,應引起足夠重視,
                      4.4股、繩捻距倍數明顯變化
                      雖然岸橋鋼絲繩發展趨勢目前主要集中在結構變化和特殊工藝的采用上,但筆者最近又見到常規結構鋼絲繩在生產工藝方面出現顯著變化的實物:繩股捻距倍數顯著減小(已非常規),而鋼絲繩捻距倍數明顯增大(其國外生產廠稱之為耐疲勞鋼絲繩)。盡管目前尚不完全清楚其改善鋼絲繩使用壽命的機理,且對實際使用情況尚不了解,但由于這種新工藝鋼絲繩被國外岸橋鋼絲繩生產企業作為技術亮點予以推介,筆者認為應密切注視,況且如果該產品實際使用效果確實良好,將會顯著降低高品質岸橋鋼絲繩生產的技術難度。

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