信息摘要：
鋼絲繩芯橡膠輸送帶和高壓膠管的骨架材料絕大多數(shù)是使用鍍鋅鋼絲繩。未來，膠管、膠帶產(chǎn)品開始朝著多品種、高性能、輕量化、多功能、節(jié)能化、安全性、環(huán)保化和延長使用壽命等
鋼絲繩芯橡膠輸送帶和高壓膠管的骨架材料絕大多數(shù)是使用鍍鋅鋼絲繩。未來，膠管、膠帶產(chǎn)品開始朝著多品種、高性能、輕量化、多功能、節(jié)能化、安全性、環(huán)保化和延長使用壽命等趨勢發(fā)展，形成“綠色管帶”理念。為了適應(yīng)膠管膠帶行業(yè)尋求智能轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新形勢，法爾勝公司進(jìn)行了管帶加強(qiáng)芯用鍍鋅鋼絲繩深加工技術(shù)研究，本文對此進(jìn)行介紹。
1膠管用鋼絲繩輕量化研究
“膠管綠色化”具體體現(xiàn)在對鋼絲繩產(chǎn)品的要求就是結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型，即在同樣公稱直徑的前提下，鋼絲繩的最小破斷拉力應(yīng)至少提高10%，這樣可以提高膠管的爆破壓力；或者是在同樣鋼絲繩的最小破斷拉力前提下，應(yīng)至少減小鋼絲繩公稱直徑的10%，以減輕膠管管體的單位重量。
因此，公司選擇在同樣公稱直徑的前提下，提高鋼絲繩的最小破斷拉力的方案。從工藝角度來設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，要提高鋼絲繩的最小破斷拉力，一方面是增加鋼絲總橫斷面積，這要改變鋼絲繩的結(jié)構(gòu)；另一方面是要提高鋼絲抗拉強(qiáng)度，這就要改變鋼絲繩用原料和生產(chǎn)工藝。
眾所周知，在同樣直徑的情況下，增加鋼絲總橫斷面積就是要增加鋼絲的數(shù)量、減小鋼絲直徑。
鋼絲數(shù)量增加過多，會給工藝設(shè)計(jì)帶來很多困難，給生產(chǎn)組織帶來麻煩，尤其是鋼絲繩松散、應(yīng)力難于消除。
試驗(yàn)了直徑3.5mm的1×24DW、1×25Fi、1×31SW、1×37M四種不同結(jié)構(gòu)的高壓膠管用鍍鋅鋼絲繩，將試制出來的這四種結(jié)構(gòu)鋼絲繩的伸長率、直線性、殘余扭轉(zhuǎn)、平整度、松散、應(yīng)力和與橡膠粘合情況等質(zhì)量指標(biāo)，與1×19標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)鋼絲繩進(jìn)行對比衡量，結(jié)果表明1×24DW結(jié)構(gòu)的鋼絲繩各項(xiàng)指標(biāo)更具有優(yōu)越性。
選擇確定的1×24DW新結(jié)構(gòu)鋼絲繩與1×19標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的鋼絲繩相比，盡管只增加了5根鋼絲，但是它們的鋼絲之間接觸方式完全不同。1×24DW新結(jié)構(gòu)中的鋼絲呈線接觸狀，使用壽命高；而1×19標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中的鋼絲呈點(diǎn)接觸狀，使用壽命低。它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)對比情況如表1。
鋼絲抗拉強(qiáng)度決定因素之一是生產(chǎn)原料，即盤條（也稱線材）的鋼號。提高鋼絲抗拉強(qiáng)度的有效途徑是選擇高含碳量牌號的盤條。生產(chǎn)1×19標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，選擇含碳量0.70%左右牌號的盤條。而生產(chǎn)1×24DW新結(jié)構(gòu)鋼絲繩，設(shè)計(jì)選用含碳量至少0.800%以上牌號的盤條。開發(fā)的1×24DW這種結(jié)構(gòu)新穎的高壓鍍鋅鋼絲繩取得了令人滿意的效果，輕量化率達(dá)到62.55%，其性能與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)1×19的鋼絲繩對比如表2，它單重只增加8%而最小破斷拉力卻提高了1.77倍，可以大大增加膠管的工作壓力。
2膠帶用鋼絲繩結(jié)構(gòu)多樣化研究
新常態(tài)經(jīng)濟(jì)形勢下，膠帶工作超負(fù)荷化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、材料復(fù)合化、價格白刃化，對加強(qiáng)芯增強(qiáng)層的鋼絲繩要求也越來越高。膠帶的型號從原來的ST6300型以下，開始向ST7000型以上發(fā)展，最高達(dá)到ST10000型，膠帶用鋼絲繩向多結(jié)構(gòu)、大直徑和超高強(qiáng)度化方向發(fā)展。
膠帶用鋼絲繩以前主要是6×7-WSC、6×19-WSC和6×19W-WSC三種結(jié)構(gòu)。公司緊緊抓住市場機(jī)遇，不斷創(chuàng)新，并試制了6×19+3×7、6×19SEW-WSC、7×7-WSC、8×19+4×7等各種新結(jié)構(gòu)、規(guī)格的膠帶用鋼絲繩。其中，供給固特異公司的一種膠帶用鋼絲繩新產(chǎn)品，使固特異公司試制出國際首條ST10000型鋼絲繩芯輸送帶，創(chuàng)造了膠帶生產(chǎn)史上的一個奇跡。
例如，在原6×19-WSC標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)了8×19-IWRC（4×7）、8×19-IWRC（7×7）、8
×19-WSC（1×37中心股1×3）和8×19-WSC（1×37）四種不同繩芯結(jié)構(gòu)的膠帶用鋼絲繩，外層用8股結(jié)構(gòu)。與外層6股結(jié)構(gòu)的相比，在直徑相同和鋼絲抗拉強(qiáng)度相同的基礎(chǔ)上，外層8股的鋼絲繩，既提高了鋼絲繩的破斷拉力，又增加了鋼絲繩的柔韌性。它們的結(jié)構(gòu)對比情況如表3。
鋼絲股數(shù)或鋼絲的數(shù)量增加，會使鋼絲與橡膠接觸的總表面積相對有所減小，從而會影響到鋼絲繩與橡膠粘合情況，特別是橡膠不易滲透到中心股的中心鋼絲上，膠帶的橡膠滲透性不達(dá)標(biāo)。為了保證鋼絲繩與橡膠滲透性，研發(fā)了二種特殊的深加工生產(chǎn)工藝：一種是在鋼絲繩捻股過程中預(yù)填膠泥，另一種是使繩股的外層鋼絲中若干相間隔的鋼絲的表面設(shè)有螺旋凹槽。采用這兩種工藝生產(chǎn)的鋼絲繩，可以確保鋼絲繩既具有超高的強(qiáng)度，又與橡膠具有優(yōu)良的附膠率、粘結(jié)力和滲透性。
3管帶用鋼絲繩包裝環(huán)保化研究
管帶用鋼絲繩因要與橡膠粘合，鋼絲繩表面要求干凈，不能被污染、氧化和腐蝕。所以，包裝該種鋼絲繩是一個特殊過程，其包裝技術(shù)也是生產(chǎn)核心技術(shù)。
以往這種鋼絲繩是采用木質(zhì)工字輪（也稱盤具）卷取。卷繩前，輪芯和內(nèi)側(cè)應(yīng)襯一層中性防潮紙或塑料薄膜。卷繩時，鋼絲繩應(yīng)均勻平整地纏繞在工字輪上。卷繩后，應(yīng)將繩頭用膠布相扣固定好，然后在外層鋼絲繩上包上一層中性防潮紙和塑料薄膜，并用膠布緊貼封閉。包裝好的工字輪應(yīng)穿入鐵管吊桿，裝入放有塑料袋的鐵桶內(nèi)，塑料袋內(nèi)放入干燥劑布袋，密封好塑料袋后，將鐵桶封閉嚴(yán)實(shí)。
這樣一來，造成包裝費(fèi)用接近總成本的10%，也給膠管、膠帶生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生很多工業(yè)垃圾。為了節(jié)約資源，降低包裝成本，減少浪費(fèi)在保證包裝質(zhì)量的前提下，開展了管帶用鋼絲繩綠色包裝技術(shù)研究。
1）卷繩采用工程塑料工字輪和鋼質(zhì)工字輪替代木質(zhì)工字輪。
木質(zhì)工字輪一般只使用一次，最多再回用一次，造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重。使用工程塑料工字輪和鋼質(zhì)工字輪，雖然單價貴些，但是可以多次循環(huán)使用，性價比高。此外，采用工程塑料工字輪和鋼質(zhì)工字輪，工字輪輪芯和內(nèi)側(cè)不用襯一層中性防潮紙或塑料薄膜，又可以減少這種包裝材料。
2）外包裝采用鋁塑復(fù)合包裝袋或塑料薄膜纏繞包裝替代鐵桶。
卷取好鋼絲繩的工字輪排列碼放在鋁塑復(fù)合包裝袋內(nèi)，抽氣封口后用打包帶將工字輪和包裝袋緊固于木托架上。或者，用塑科薄膜將卷取好鋼絲繩的工字輪整個纏繞密封起來，把工字輪排列碼放在木托架上，再用打包帶將工字輪緊固于木托架上。
外包裝采用鋁塑復(fù)合包裝袋或塑料薄膜纏繞包裝，可以很大程度上減少整批鋼絲繩運(yùn)輸體積降低運(yùn)輸費(fèi)用，也減少因鐵桶吊裝帶來的損耗。
3）精準(zhǔn)確定干燥劑用量。管帶用鋼絲繩每個訂單的長度不同，其包裝單元大小、重量各異。以往該種鋼絲繩包裝單元是采用同樣重量的干燥劑量。為了精準(zhǔn)計(jì)算不同包裝單元干燥劑用量，需要與客戶共同進(jìn)行管帶用鋼絲繩運(yùn)輸路線環(huán)境狀況測定，將溫度、濕度自動連續(xù)記錄儀置入鋼絲繩包裝單元內(nèi)，得出不同包裝單元與運(yùn)輸路線的溫度、濕度數(shù)據(jù)庫，然后對大數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析，確定干燥劑量的大小，如表4。在保證質(zhì)量的前提下，干燥劑單耗下降了三分之一。
與此同時，把原來含鉆的變色硅膠更換成環(huán)保型細(xì)孔硅膠。把硅膠包裝布袋改為透氣性好的無紡布袋。由自己手工灌裝干燥劑，外包給分供方機(jī)械化灌裝。
4存在問題和展望
因?yàn)楣軒芷陂L達(dá)十幾年，新結(jié)構(gòu)的鋼絲繩推廣、試用也就非常緩慢，這也很大程度上延緩了管帶用鋼絲繩深加工技術(shù)的創(chuàng)新。
管帶用鋼絲繩深加工目前遇到瓶頸，制繩鋼絲抗拉強(qiáng)度要再提高100MPa以上需要C92D2、C98D2牌號的盤條，我國鋼廠還不能批量提供這種盤條用于生產(chǎn)。
為了更好地保護(hù)好鋼絲繩表面的鋅層，正在尋求一種有機(jī)溶劑涂覆在鋼絲繩上。一方面是這種有機(jī)溶劑可以使鋅層與外界隔離，防止鋅層被腐蝕和污染，延長鋼絲繩保質(zhì)期；另一方面，由于這種有機(jī)溶劑含有促進(jìn)鋅層與橡膠粘接的成分，可以提高鋼絲繩附膠率和與橡膠的粘接強(qiáng)度。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和材料科學(xué)不斷取得新的成果，管帶用鋼絲繩深加工也將迎來一個智能化、多功能、協(xié)同創(chuàng)新過程。今后的發(fā)展目標(biāo)是使鋼絲繩結(jié)構(gòu)更加多樣化，與橡膠粘接質(zhì)量更穩(wěn)定，進(jìn)一步提高最小破斷拉力。
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