制绳钢丝(rope making steel wire)

用于捻制钢丝绳的钢丝。

分类 制绳钢丝按表面状态分，有光面钢丝和镀层(镀锌、镀铝、涂塑等)钢丝；按几何形状分有圆形和异形(Z形、轨形、梯形、8字形、人字形等)钢丝(见异形钢丝)；按钢种分，有碳素钢丝和不锈钢丝(见合金钢丝)。

制绳钢丝的主要原料为含碳量0．4％～0．8％的优质碳素结构钢盘条，按对钢丝绳所要求的力学性能要求进行选择。加工前要对盘条的化学成分、金相组织、表面及直径进行检验。要求钢中含硫、磷较低，钢质纯净，化学成分均匀；要求最理想的金相组织为均匀一致的片状索氏体组织；要求盘条表面不得存有裂纹、折叠、结疤、耳子、分层、麻点、凸包、划痕等缺陷；直径一般为5．5～8．0mm，公差±0．2～0．5mm，有的盘条直径也可到10．0mm左右；所用原料盘重为60～350kg，现已可达2000～3000kg。含碳量大于0．6％的碳素钢盘条应进行脱碳层深度检验，一般在直径的2％～3％范围内。制绳用不锈钢多属奥氏体不锈钢，其盘条直径在8．0mm以上。制绳钢丝的工艺流程(以碳素钢丝生产为例)如图所示。主要工序有坯料表面净化处理、润滑涂层处理、热处理、拉丝、镀层等。

表面净化处理 即清除盘条或半成品钢丝表面的氧化铁皮。处理方法有：机械方法常见的有反复辊弯和抛丸除鳞(见盘条机械除鳞)；化学方法(见盘条化学除鳞)主要有酸洗法，用于不锈钢盘条或钢丝表面除鳞的熔碱和多元酸法等，以及阴极电解酸洗、阳极电解和阴阳极交替电解酸洗等电化学方法。此外还有与反复弯曲除鳞法联合作业的电解酸洗、钢刷轮擦拭、皮带研磨或蒸汽除鳞法等。线材表面净化处理方式对制绳钢丝性能有较大影响。用机械方法加电化学酸洗法处理能显著改进钢丝的疲劳强度(提高40％)。

润滑涂层处理 为了改善拉拔过程中的润滑条件、钢丝(或盘条)在拉拔前要进行润滑涂层处理(见润滑载体)，涂层有黄化和沾石灰、硼砂处理、化学镀铜、磷化等。

热处理 对制绳钢丝来说，一般选用经控制冷却处理的盘条，可不经热处理直接进行拉拔。拉至半成品钢丝后，为了恢复钢丝的塑性以利继续拉拔和确保成品钢丝的高强度，需经过索氏体化处理，即钢丝在热处理炉中加热至860～940℃，然后送入500℃左右的铅槽内进行等温冷却。索氏体化处理是制绳钢丝必不可少的重要工序。

拉丝 制绳钢丝的直径为0．2～4．0mm，常用的为0．4～3．0mm。制绳钢丝的公称抗拉l强度分别为1375、1520、1665、1815、1960或更高MPa。拉丝用的原料直径为5．5～8．0mm，公称抗拉强度比制绳钢丝要求的低，必须经过拉拔，使盘条产生塑性变形并配合热处理工序，达到制绳钢丝的直径和强度要求。制绳钢丝的拉拔一般有干拉和湿拉两种(见钢丝)。经拉拔的钢丝表面不得有裂纹、竹节、起刺、锈蚀和伤痕等缺陷。钢丝线盘中不得有紊乱的线圈，并不得呈“∝ ”字形。钢丝的镀锌层必须平滑、完整和牢固。拉丝时根据钢的化学成分、成品钢丝力学性能及润滑条件等确定道次减面率和总减面率(见面积减缩率)。碳素制绳钢丝道次减面率，干拉时一般为20％～30％，湿拉时一般为10％～20％。总减面率一般为80％～90％左右。不锈钢拉丝时道次减面率一般为20％左右，总减面率为70％～80％左右。

制绳钢丝的直径允许偏差有严格的规定。这是因为钢丝直径偏差过大时，难以保证钢丝绳的结构紧密。制绳钢丝的线捆大小也会影响钢丝绳的劳动生产率和钢丝绳的质量。因此，对不同直径的钢丝限定了最小线捆的重量。钢丝表面质量不良，会使钢丝绳的疲劳强度下降，故对制绳钢丝表面质量要求严格。

镀层 耐腐蚀性较高的钢丝绳，大多用镀锌钢丝捻制(见镀锌钢丝绳)。根据使用时的工作条件，不同直径的镀锌钢丝，锌层厚度也不同。镀锌方法有热镀(见钢丝热镀锌)电镀(见钢丝电镀锌)。热镀锌时形成镀锌层的过程是钢丝表面铁基体与熔锌进行界面扩散和界面锌一铁反应的过程，从而在铁基体上形成锌一铁合金层。电镀锌是随着电解过程进行，金属锌原子在钢丝表面发生电结晶过程，在钢丝表面上形成锌的金属晶体，即形成镀锌层。生产镀锌的制绳钢丝的工艺有先镀后拔和先拔后镀两种。采用先镀后拔工艺时，锌层经过拉拔加工，质地紧密，比先拔后镀要好。一般都用先镀后拔工艺。但这种工艺要求拉拔技术水平较高，否则镀锌厚度难以保证。某些防腐性要求极高的钢丝绳用涂塑钢丝(见钢丝涂塑)制造。对其他镀层如镉、白铜镀层及加厚镀锌层也有过研究。在海洋使用试验中，镀镉、镀白铜的钢丝捻成的绳，工作性能高于加厚锌层的钢丝绳；但加厚镀锌层成本低，仍广为使用。