CN107587364A - 起重机臂架拉索钢绳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及拉索钢绳技术领域，尤其是一种起重机臂架拉索钢绳及其制备方法；所述绳股与绳芯之间的排列呈麻花状；所述绳股包括中心钢丝，所述中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，所述中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，所述中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量；本发明的制备方法制得的起重机臂架拉索钢绳抗疲劳强度高，同等疲劳强度，断丝数量少，使用更安全，而且生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及拉索钢绳技术领域，尤其是一种起重机臂架拉索钢绳及其制备方法。
背景技术
拉索的应用领域较广，应用范围也较宽泛。但目前使用的拉索主要有二种：一种是钢丝绳扣压型拉索；另一种为螺纹钢杆型拉索。钢丝绳扣压型拉索因钢丝绳为柔性件，受力后伸长，使两端接头中心距离发生变化，会影响使用精度。起重机用钢丝绳要求具有足够的疲劳强度、耐磨损性能、耐腐蚀性能、伸长性能和冲击吸收能力等。尤其是左右耐久性的疲劳强度最为重要。起重机在作业过程中，钢丝绳的张力不断改变。改变钢丝绳轴向张力，微观观察钢丝和绳索的直径，发现其直径反复缩小，增大，从而使得钢丝绳芯与外层绳鼓之间的连续接触，成为钢丝绳产生内部磨损的主要原因。所以，臂架拉索钢丝绳几乎在所有情况下都是内部先磨损。对于吊臂变幅钢丝绳等其他钢丝绳有时也是内部先磨损，由于从外观无法看出这些磨损，往往造成吊臂坠杆等事故发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种耐疲劳强度高、耐久性强的起重机臂架拉索钢绳及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，所述绳股与绳芯之间的排列呈麻花状；所述绳股包括中心钢丝，所述中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，所述中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，所述中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量；
所述内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.09％-0.10％、P0.016％-0.028％、Mn6％-7.0％、Ni0.82％-0.88％、Cr0.24％-0.36％、Ni0.12％-0.28％、Mo0.08％-0.16％、V0.08-0.24％，其余为铁。
优选的，所述绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，所述改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层。
优选的，所述若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形。
优选的，所述内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径。
优选的，所述中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489。
优选的，所述外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为30-50g/m。
优选的，所述中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
制备起重机臂架拉索钢绳的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求，进行合理设计选取合适的钢丝直径；并根据钢丝几何关系，运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径，通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系；
(2)按下述公式，计算步骤1给出的不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn：2dn＝d0×(σn/Kσ0)
式中，d0表示步骤1给出的成品钢丝直径，单位mm；σ0表示钢丝热处理后的强度，取值1100～1150MPa；σn表示钢丝绳的公称强度，取值1670MPa；K为拉丝系数，取值1；
(3)采用现有工艺对步骤(2)拉成的原料钢丝进行热处理；
(4)将步骤(3)热处理后的不同直径的原料钢丝拉拔成相应直径的钢丝，同时根据需要对钢丝表面分别涂覆锌铝涂层或改性丙烯酸树脂涂层得到成品钢丝；
(5)取步骤(4)得到的成品钢丝，进行捻股；
(6)将步骤(5)捻制的外层股和绳芯制成混合捻钢丝绳，钢丝绳捻距倍数为6.2倍～6.6倍。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
1、本发明的制备方法制得的起重机臂架拉索钢绳抗疲劳强度高，同等疲劳强度，断丝数量少，使用更安全，而且生产成本低；
2、本发明中的中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径，大大提高了起重机臂架拉索钢绳的抗疲劳强度，使用更安全。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，这些实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，本实施例中绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层；绳股与绳芯之间的排列呈麻花状，若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形；绳股包括中心钢丝，中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径；本实施例中中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489；中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.09％、P0.016％、Mn6％、Ni0.82％、Cr0.24％、Ni0.12％、Mo0.08％、V0.08，其余为铁。
本实施例中外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为30g/m。
实施例2
一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，本实施例中绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层；绳股与绳芯之间的排列呈麻花状，若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形；绳股包括中心钢丝，中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径；本实施例中中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489；中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.092％、P0.0168％、Mn6.2％、Ni0.83％、Cr0.24％-0.36％、Ni0.15％、Mo0.11％、V0.12％，其余为铁。
本实施例中外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为32g/m。
实施例3
一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，本实施例中绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层；绳股与绳芯之间的排列呈麻花状，若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形；绳股包括中心钢丝，中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径；本实施例中中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489；中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.095％、P0.02％、Mn6.3％、Ni0.823％、Cr0.3％、Ni0.2％、Mo0.12％、V0.18％，其余为铁。
本实施例中外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为35g/m。
实施例4
一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，本实施例中绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层；绳股与绳芯之间的排列呈麻花状，若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形；绳股包括中心钢丝，中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径；本实施例中中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489；中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.098％、P0.025％、Mn6.8％、Ni0.86％、Cr0.32％、Ni0.24％、Mo0.15％、V0.22％，其余为铁。
本实施例中外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为45g/m。
实施例5
一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，本实施例中绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层；绳股与绳芯之间的排列呈麻花状，若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形；绳股包括中心钢丝，中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径；本实施例中中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489；中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.10％、P0.028％、Mn7.0％、Ni0.88％、Cr0.36％、Ni0.28％、Mo0.16％、V0.24％，其余为铁。
本实施例中外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为50g/m。
实施例1-5中的起重机臂架拉索钢绳采用以下制备方法制得：
(1)根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求，进行合理设计选取合适的钢丝直径；并根据钢丝几何关系，运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径，通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系；
(2)按下述公式，计算步骤1给出的不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn：2dn＝d0×(σn/Kσ0)
式中，d0表示步骤1给出的成品钢丝直径，单位mm；σ0表示钢丝热处理后的强度，取值1100～1150MPa；σn表示钢丝绳的公称强度，取值1670MPa；K为拉丝系数，取值1；
(3)采用现有工艺对步骤(2)拉成的原料钢丝进行热处理；
(4)将步骤(3)热处理后的不同直径的原料钢丝拉拔成相应直径的钢丝，同时根据需要对钢丝表面分别涂覆锌铝涂层或改性丙烯酸树脂涂层得到成品钢丝；
(5)取步骤(4)得到的成品钢丝，进行捻股；
(6)将步骤(5)捻制的外层股和绳芯制成混合捻钢丝绳，钢丝绳捻距倍数为6.2倍～6.6倍，本实施例中钢丝绳捻距倍数优选为6.5倍。
性能检测和对比试验：
1、疲劳试验：拉伸试验机采用液压伺服控制正波载荷控制方式，通过疲劳试验，把钢丝绳试件的破坏点定义为绳股的破断，或为钢丝的断丝率。从起重机作业安全出发，并基于安全考虑，将钢丝的总根数的5％断丝作为试件的皮坏点，实施例1-5中的起重机臂架拉索钢绳的疲劳试验结果见表1
表1
疲劳试验后钢丝绳断丝分布，见表2
表2
从上述实验数据可知，实施例3为优选实施方式。
对照组1采用常规方法制得，组分等其他内容与实施例2相同；
对照组2中钢丝绳的质量份组成同实施例1，其余以及制作方法同实施例2；
对照组3中心钢丝外仅有加强钢丝没有碳纤维，其余以及制作方法同
实施例2；
对照组4中心钢丝外没有加强钢丝和碳纤维，其余以及制作方法同实施例2；
从上述实验数据可知，本发明的制备方法制得的起重机臂架拉索钢绳抗疲劳强度高，同等疲劳强度，断丝数量少，使用更安全，而且生产成本低；
本发明中的中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量，内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径，大大提高了起重机臂架拉索钢绳的抗疲劳强度，使用更安全。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种起重机臂架拉索钢绳，包括若干层绳股和绳芯，其特征在于：所述绳股与绳芯之间的排列呈麻花状；所述绳股包括中心钢丝，所述中心钢丝的外表面涂覆有一层锌铝涂层，所述中心钢丝的外侧排列有若干加强钢丝和碳纤维，加强钢丝和碳纤维交替排列，每三根加强钢丝之间通过有一根碳纤维，所述中心钢丝的外侧均布有内层钢丝和外层钢丝，内层钢丝中的每一根钢丝的含碳量高于外层钢丝中的含碳量；
所述内层钢丝绳的质量份组成如下：C0.09％-0.10％、P0.016％-0.028％、Mn6％-7.0％、Ni0.82％-0.88％、Cr0.24％-0.36％、Ni0.12％-0.28％、Mo0.08％-0.16％、V0.08-0.24％，其余为铁。
2.根据权利要求1所述的起重机臂架拉索钢绳，其特征在于：所述绳芯的外表面涂覆有一层改性丙烯酸树脂涂层，所述改性丙烯酸树脂涂层为聚硅氧烷溶胶接枝丙烯酸树脂涂层。
3.根据权利要求1所述的起重机臂架拉索钢绳，其特征在于：所述若干层绳股中位于最外层的绳股的横截面呈扇形。
4.根据权利要求1所述的起重机臂架拉索钢绳，其特征在于：所述内层钢丝的直径大于外层钢丝的直径。
5.根据权利要求1所述的起重机臂架拉索钢绳，其特征在于：所述中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝的直径系数比为0.653:1:0.489。
6.根据权利要求1所述的起重机臂架拉索钢绳，其特征在于：所述外层钢丝的外表面进行磷化处理，形成磷化膜，钢丝表面的磷化膜重控制为30-50g/m。
7.根据权利要求1所述的起重机臂架拉索钢绳，其特征在于：所述中心钢丝、内层钢丝和外层钢丝之间为点接触。
8.制备如权利要求1-7中任一项所述的起重机臂架拉索钢绳的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求，进行合理设计选取合适的钢丝直径；并根据钢丝几何关系，运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径，通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系；
(2)按下述公式，计算步骤1给出的不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn：2dn＝d0×(σn/Kσ0)
式中，d0表示步骤1给出的成品钢丝直径，单位mm；σ0表示钢丝热处理后的强度，取值1100～1150MPa；σn表示钢丝绳的公称强度，取值1670MPa；K为拉丝系数，取值1；
(3)采用现有工艺对步骤(2)拉成的原料钢丝进行热处理；
(4)将步骤(3)热处理后的不同直径的原料钢丝拉拔成相应直径的钢丝，同时根据需要对钢丝表面分别涂覆锌铝涂层或改性丙烯酸树脂涂层得到成品钢丝；
(5)取步骤(4)得到的成品钢丝，进行捻股；
(6)将步骤(5)捻制的外层股和绳芯制成混合捻钢丝绳，钢丝绳捻距倍数为6.2倍～6.6倍。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180116 |
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