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我国岸桥用钢丝绳的生产和展望

作者: admin 编辑: admin 来源:admin 发布日期:2020-05-26 12:13
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1问题的提出 鉴于钢丝绳质量对装卸设备、船舶及货物安全具有极其重要的影响,同时国内外产品使用寿命存在明显的差异,所以国内集装箱装卸桥主钩钢丝绳(以下简称岸桥钢丝绳)
1问题的提出
鉴于钢丝绳质量对装卸设备、船舶及货物安全具有极其重要的影响,同时国内外产品使用寿命存在明显的差异,所以国内集装箱装卸桥主钩钢丝绳(以下简称岸桥钢丝绳)市场长期以来一直是进口产品担当主角.供应商有日本东京制钢、兴国钢线、帝国产业、神钢钢线、德国凯撤(CASAR)、迪帕(DIEPA)
和韩国高丽制钢等世界著名生产企业,欧州地区产品虽然质量最好,但相应价格最高,日本各企业产品质量水平比较接近,以质量比较稳定,价格相对适中而占据最大份额。国内供应企业主要有无锡赛福天、上钢二厂、贵州宇宙等少数钢丝绳厂,但总处于配角地位。岸桥钢丝绳结构并不复杂,规格也不大,国内具备生产能力的厂家并不少,但在港口行业之所以没有争得应得的份额,其根本原因在于产品质量还不过硬。
面对普通用途钢丝绳供大于求、国内岸桥钢丝绳用量明显增加的机遇,国内一些具有相对生产技术优势的企业再次看好该市场,同时港口也希望通过岸桥钢丝绳国产化来降低生产成本。作为国内石油用钢丝绳生产的最大企业,咸阳石油钢管天天网投有限责任公司在先后为青岛港、宁波港矿石码头大型卸船机配套钢丝绳国产化取得成功的基础上,引进具有世界先进水平的钢丝绳设计制造技术,再凭借四十多年生产钢丝绳所积攒的实践经验和良好的设备配置条件,近两年逐渐涉足岸桥钢丝绳市场,且市场扩张势头强劲.本文就国产与进口岸桥钢丝绳质量有显著差距的原因进行分析,同时介绍其技术发展趋势。

2国内外岸桥钢丝绳产品质量差异分析
虽然我国早已成为世界钢丝绳生产大国,但是至今不仅未出现能够真正跨入世界一流水平的钢丝绳生产厂家,而且缺乏具备相当技术实力的钢丝绳专业科研机构。
受各种因素制约,国内单个企业不可能像国外企业那样在如何提高钢丝绳使用寿命方面进行相当的科技投入,这直接影响到产品生产技术水平的不断提升,也是形成今天我国钢丝绳生产企业数量不少,但产品质量不高这一现象的重要原因,现就技术差距分析如下。
2.1钢丝绳结构参数设计思想落后随着钢丝绳设计制造技术的进步,股在绳中、丝在股中保持合理间隙有利于提高其使用寿命的设计思想已被大量的实践所证实,然而紧密捻制的思想在国内仍然根深蒂固。在国外,量化间隙已成为钢丝绳参数设计的重要约束条件,并且往往作为技术特色在相关资料中予以特别介绍,业内专家曾对此问题也予以高度关注14。因为合理的间隙有利于防止或减轻钢丝绳在使用过程中股绳之间、钢丝之间因相对滑动而产生的剧烈摩擦,从而避免出现早期疲劳断丝。实践证明,间隙对钢丝绳使用寿命的影响比钢丝品质的影响更大。
2.2对组股不同位置钢丝质量合理匹配研究不够岸桥钢丝绳由于通常采用线接触,其结构特点决定了组股钢丝规格较多,而每种规格钢丝因在股中所处位置不同,对钢丝绳使用寿命的影响程度也有所不同。在保证使用安全的条件下,应注意强调某位置钢丝应具有的突出性能。例如,北美地区对于电铲钢丝绳,十分讲究控制主股外层钢丝韧性指标,其根本目的是为了推迟其发生疲劳断裂的时间;又如,考虑到主股与钢芯之间的摩擦,国外一般控制钢芯外股钢丝强度级别不超过主股外层钢丝,而在国内不同版本的钢丝绳标准中,允许采用相临强度级别钢丝组股似乎已成为标准化的语言,其差距显而易见。
2.3实践经验十分欠缺
钢丝绳问世至今虽然已有一百多年的历史,但仍有许多问题在我国钢丝绳生产企业今天看来依然较新。例如,如何合理控制钢丝绳实际尺寸,如何根据钢丝绳结构、捻法、绳芯种类、用途,选择合理的股、绳捻距倍数,如何量化控制钢丝焊接质量以及钢丝绳预变形效果,如何对股、绳捻制应力消除效果进行检查,对于这些影响产品质量的关键技术,国外企业经过长期实践已经积累了相当丰富的经验,但是这些成功经验并不能从产品标准中体现出来.国内企业一般仅从产品对标准的符合性出发,各自为战,不仅技术水平参差不齐,而且缺乏交流与沟通,
2.4设计对生产的迁就性太大钢丝绳作为诸多钢丝按照一定规律组合而成的特殊组合体,每根钢丝设计误差、制造误差及产生的累积误差将直接影响到钢丝绳的最终性能。这在国内企业通常并不一定总是能够得到足够的重视,因为尽量减少组股钢丝规格,无形中已经成为进行钢丝绳结构参数设计时必须考虑的重要约束条件,否则因规格过多将给钢丝生产、管理带来较大难度,当设计与生产发生矛盾时,国内企业往往强调的是设计迁就生产,而不是生产满足设计,而国外企业正好相反,即十分强调生产对设计的符合性,十分重视精细设计组成钢丝绳的每一个元件的几何尺寸。这一点可从“优你钢丝绳”组股钢丝规格的无规律性和API SPEC9A钢丝间距为0.00lin中看到。
2.5国产润滑油脂质量不高且钢丝绳制造过程中润滑方式不合理
润滑油脂在钢丝绳构成中所占比重并不大,但对钢丝绳使用寿命却具有重要影响。实践证明,欲通过用户在使用过程中实施再润滑来延长钢丝绳使用寿命的想法不切实际。因为使用现场不可能配置能够将油脂注入钢丝之间的加油装置,现场油脂与钢丝绳制造过程中使用的油脂的性质也不一定完全兼容。国产钢丝绳油脂润滑性能较差,在使用过程中容易滑落,不仅不能很好地起到延长产品使用寿命的作用,而且会弄脏设备,甚至对海洋环境造成污染.另外,国内大多数生产企业仍然普遍使用世界上已经淘汰的钢丝绳淋油工艺一—合股不淋油而在成绳后淋油。当然,国内企业也十分看重进口油脂与国产油脂的价格差异对产品生产成本的影响。
2.6制绳钢丝质量不高
虽然我国已经成为世界线材生产大国,但与发达国家相比,产品质量差距依然存在,这直接影响到钢丝质量水平。大量检测数据表明,进口钢丝绳很少在性能试验环节出现不合格,而在国内,这种现象似乎比较普遍,实物质量指标打标准擦边球的现象时有发生。国外钢丝绳生产企业十分重视与盘条生产企业间的交流与合作,不断改进盘条质量,而国内钢丝绳厂家对上游产品大多数情况下直接接受似乎已成习惯。
2.7忽视对钢丝整体质量的控制在钢丝绳生产过程中,国内对钢丝质量控制通常仅限于单丝,不特别注意整体。这种做法不科学。例如,将符合标准而实际质量水平差异很大的钢丝组股,在钢丝绳使用过程中质量相对较低的钢丝早期产生疲劳后,优质钢丝必然过载,其寿命将缩短。国外对钢丝的质量控制分为3个层次:控制单丝性能(生产符合标准的钢丝绳),控制整体平均性能(生产较高质量的钢丝绳)、整体目标平均性能(生产高质量的钢丝绳),这种根据拟生产钢丝绳质量水平高低而分层控制钢丝质量的做法,对国内同行业来讲确实令人耳目一新,而且对于如何合理、科学地生产高水平钢丝绳具有重要的指导意义。
2.8钢丝绳结构参数设计手段落后国外利用计算机进行钢丝绳结构参数设计已经十分普遍,而国内大多数企业由于各种各样的原因,设计手段仍然十分落后,通常采用类比、平面几何作图、试验或仿制等方法,国外设计在考虑股绳间隙、钢丝间隙、捻制过程钢丝性能损失、钢丝绳破断拉力、股绳几何尺寸偏差、钢丝绳长度、实践经验等诸多因素后,通过建立数学模型,使繁琐的结构参数设计变得高效、合理、安全,设计结果不会因人而异出现大的误差。

3本公司岸桥钢丝绳生产工艺及产品特点
1)引进了不同结构岸桥钢丝绳的设计制造技术基于对国内金属制品行业现状及企业自身技术能力的综合分析,为大幅度提升产品质量,引进了不同结构、不同用途的钢丝绳的设计制造技术。目前在用岸桥钢丝绳除面接触钢丝绳、8股钢丝绳和填塑钢丝绳外均包括其中。
2)高度重视产品制造前期的技术调查尽管本公司生产油气勘探这一重要用途钢丝绳已有四十多年的历史,但由于深知使用工况对产品的具体设计具有重要影响,故在岸桥钢丝绳开发过程中高度重视前期技术调查,其目的除去了解在用钢丝绳的优缺点,尽可能避免类似问题再度发生外,更重要的是熟悉产品使用工况,为更加合理的设计做准备。
3)重视对进口实物的分析研究由于国内岸桥钢丝绳长期依赖进口,为制造出能够与进口产品水平接近的产品,本公司高度重视对进口实物样品的分析,实践证明,在起步阶段,该方法不失为一种省时、省力的好办法,这也是本公司港口机械用钢丝绳开发过程进展比较顺利的重要原因。
4)制订了岸桥钢丝绳内控技术标准由于生产、使用双方共同关注的焦点是产品的使用效果,基于进口岸桥钢丝绳质量已经得到用户认可的事实,为了使钢丝绳质量能够达到或接近进口产品的水平,本公司专门制订了岸桥钢丝绳内控标准.5)采用先进的淋油工艺和高品质润滑油脂根据多年与世界诸多钢丝绳生产企业技术交流的经验,本公司一直坚持捻股淋油,成绳后不再淋油的先进工艺.在产品价格用户可以接受的情况下,对岸桥钢丝绳选择世界知名品牌专用油脂。这虽然给生产过程管理带来不便,但对于延长产品使用寿命,满足用户文明生产的要求却十分有效。
6)对生产过程实施严格管理钢丝绳产品不仅设计复杂,而且生产工艺流程长,任何环节的疏忽都可能导致产品使用出现不可预测的情况,在岸桥钢丝绳生产过程中,严格执行APl、IS09001质量体系标准,并且将该用途产品专门列入公司年度技术计划,成立项目组,实施专人负责。
7)产品完全执行JISG3525标准GB/18918与JISG3525虽然均属于国家钢丝绳标准,但二者仍有许多不同,这不仅体现在钢丝绳直径系列、尺寸偏差、合格判定条件等方面,更主要体现在技术指标上.例如,对于相同结构、相同尺寸的钢丝绳,B种(近似1770MPa级)钢丝绳最小破断拉力比GB/
T8918对应的1870MPa级的还高。考虑到用户使用习惯与标准本身存在差异,本公司岸桥钢丝绳生产一律采用JISG3525(一般为B种).
8)建立了钢丝绳疲劳试验台架对钢丝进行拉伸、扭转、弯曲和对钢丝绳进行整拉均属于简单加载,与实际使用工况下的受力状态存在相当差异。为了使岸桥钢丝绳质量持续提高,本公司专门建立了钢丝绳疲劳试验台架,尽管从目前情况看,台架的设计、制造还有许多不足,但毕竟迈出了重要的一步。
由于本公司高度重视岸桥钢丝绳市场开发,明确树立产品质量稳中有升的质量理念,从目前情况看,钢丝绳实物寿命不仅完全达到市场开发初期与用户达成的质量指标,而且与在用日本产品质量接近.产品目前已在青岛港、天津港大面积使用,并且己开始在赤湾、蛇口、上海、宁波、营口等港口使(试)用,前景看好。

4岸桥钢丝绳发展趋势
4.1结构从线接触向面接触发展
港口行业与其他行业相比,使用优质结构钢丝绳的比例相对较高。目前在用岸桥钢丝绳以6×25Fi、6×29Fi、6×36SW钢芯结构为主,已经开始使用面接触钢丝绳.例如,青岛港使用WRC6×P.WS(36)钢丝绳,作为世界著名港口机械制造商的上海振华港机集团也在出口岸桥时随机配置涂(填)塑芯(with Plastic Isert)的DIEPAPZ371钢丝绳。目前面接触钢丝绳用量虽然不大,但由于使用效果良好,潜力不可忽视,尤其是为了减少设备体积时,这种结构钢丝绳因其具有较高的破断拉力而可能更容易被优先考虑。
4.2组绳股数出现由6股向8股转变的迹象岸桥钢丝绳虽然以6股结构为主,但有的港口开始使用8股结构。除了上面提到的DIFPAPZ.371、DIEPAS417钢丝绳外,还有CASAR四ALPHALIFT钢丝绳.该结构钢丝绳的钢芯与主绳等捻距捻制(国内习惯称之为满充式或全线接触),同非等捻距捻制相比,可以明显地提高钢丝绳的破断拉力,并且可以有效地防止普通钢芯早期失效的现象。
4.3对钢芯实施涂(填)塑特殊工艺
对钢芯实施涂(填)塑特殊处理工艺,其目的是将主股与主股、钢芯与外股机械隔离,通过使股间保持合理间隙,避免或减小因相对运动产生摩擦而对钢丝性能的影响,同时隔离层作为缓冲垫可对冲击载荷起缓冲作用。虽然采用涂(填)塑特殊工艺提高钢丝绳使用寿命的典型例案是电铲钢丝绳和矿用钢丝绳,但目前这种特殊工艺已经在岸桥钢丝绳生产上显示出推广态势,而且对涂(填)塑材料进行了含油特殊工艺处理,如DIEP\PZ371、DIEPAPZ299钢丝绳,该类钢丝绳涂(填)塑材料选择及生产工艺过程复杂,技术难度很大,应引起足够重视,
4.4股、绳捻距倍数明显变化
虽然岸桥钢丝绳发展趋势目前主要集中在结构变化和特殊工艺的采用上,但笔者最近又见到常规结构钢丝绳在生产工艺方面出现显著变化的实物:绳股捻距倍数显著减小(已非常规),而钢丝绳捻距倍数明显增大(其国外生产厂称之为耐疲劳钢丝绳)。尽管目前尚不完全清楚其改善钢丝绳使用寿命的机理,且对实际使用情况尚不了解,但由于这种新工艺钢丝绳被国外岸桥钢丝绳生产企业作为技术亮点予以推介,笔者认为应密切注视,况且如果该产品实际使用效果确实良好,将会显著降低高品质岸桥钢丝绳生产的技术难度。

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