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创建时间：2008-08-02

钢丝绳厂设计(design of steel wire rope plant)

用中、高碳钢线材生产钢丝和钢丝绳的车间和配套设施设计。钢丝绳厂一般包括钢丝车间和钢丝绳车间以及相应的公用、辅助设施，主要生产钢丝绳，其钢丝车间还常生产一些商品钢丝，是钢丝与钢丝制品厂中综合性的生产厂。设计内容主要包括：确定生产规模与产品方案、工艺流程选择、主要设备选择、车间平面布置、公用与辅助设施配置等。

生产规模与产品方案生产规模一般按产量划分，小型厂产量为15000t/a以下；中型厂产量为15000～50000t/a；大型厂产量为50000～100000t/a或更多一些。

钢丝绳厂的产品种类繁杂，用途很广，按用途可概括为提升、牵引、承载、支持、系扎等类。特殊用途的钢丝绳如：航空钢丝绳、输送带用钢丝绳、仪表用钢丝绳等，由于规格较细、生产设备专用，常单独设置专门化的车间或生产线。

钢丝绳常指圆钢丝绳(还有扁绳和编织绳，但用量很少)，其断面图见图1。规格一般为φ6～60mm，最细为φ0.7mm，最粗为φ106mm，圆钢丝绳有单捻(普通单股绳和密封钢绳，见图1a)、二捻和三捻(由绳股组成)之分。绳股有圆形股和异形股之别，圆形股又分为点接触(股中相邻两层钢丝之捻距不同，其间呈点接触状态)、线接触(股中钢丝具有相等的捻距，其间呈线接触状态，见图1b)和面接触(图2)，异形股分三角股(图1c)和椭圆股(图1d)。钢绳中的股多为6或8股，还有4股和多股(不旋转钢丝绳，见图1d)。钢绳芯为金属绳芯或纤维绳芯，当钢绳工作条件恶劣时可采用金属绳芯。纤维绳芯一般可外购。确定产品方案时，需明确钢丝绳的用途、执行的标准、结构、规格、表面状态和力学性质等。

图1 钢绳断面图

a-密封钢丝绳；b-线接触钢丝绳；c-三角股钢丝绳；d-椭圆股钢丝绳；e-多股钢丝绳

图2 线接触股通过拉模变形成面接触股示意图

钢丝绳厂生产的商品钢丝规格为φ0.2～10.0mm。按用途可分为结构钢丝、弹簧钢丝、钢芯铝绞线用钢丝、预应力钢丝、针布钢丝、二氧化碳气体保护焊用钢丝及其他用途钢丝等。其外形多为圆形，针布钢丝常为三角形或椭圆形。产品方案中，应根据产品要求确定钢丝的规格、形状、表面状态、化学成分和力学性能，并明确执行的标准。

工艺流程选择按钢丝车间和钢丝绳车间分别进行。

钢丝车间制绳用钢丝和商品钢丝由钢丝车间生产，其工艺流程见图3。

图3 钢丝车间工艺流程

钢丝车间设计时，除根据产品特点选择工艺流程外，还需合理确定各工序的工艺制度。

酸洗应根据供酸条件选用硫酸或盐酸，硫酸酸洗液的浓度为5%～15%，温度为50～80℃；盐酸酸洗液浓度为15%～20%，温度为室温。

拉拔要根据线材和成品的力学性能合理确定钢丝拉拔的总缩面率和道次。成品钢丝的抗拉强度越高，总缩面率应越大；每道次的缩面率越大，钢丝的韧性就越差。

热处理用于恢复钢丝的塑性。采用正火处理可降低成本，但成品前的热处理多采用铅淬火处理，即将加热至Ac3以上温度的钢丝，淬入450～550℃的铅熔液中等温处理，以获得有利于冷拔的金相组织和拉拔后得到较高的力学性能。

镀层一般多采用热镀法，即将钢丝表面处理干净，然后涂以溶剂并烘干，再浸入预定的金属熔液槽中，引出后冷却、收卷。热镀锌、锡的溶剂为氯化铵溶液，热镀铝用含钛和锆的氟化物的溶液为溶剂。热镀锌易于操作，成本低。热镀锡只在有专门要求时采用。根据成品钢丝的要求，还有用电镀法镀锌和用化学法镀铜等工艺。

钢丝绳车间工艺流程见图4。

钢丝绳车间的主要工序有：捻股和成绳，即按钢丝

图4 钢丝绳车问工艺流程图

绳的结构和规格要求，将配好的钢丝捻制成股，然后将绳股再围绕绳芯捻制成绳。单股绳无成绳工序。制绳用的钢丝应在钢丝车间拉拔时直接卷在与捻股机用工字轮一致的工字轮上，以省去卷线工序；捻股机的收线工字轮也应考虑和成绳机适配，否则尚需设置重卷工序。捻制带纤维芯的钢丝绳时，纤维绳芯应浸油后使用，以延长纤维绳芯的寿命并起到润滑钢绳的作用。

主要设备选择包括钢丝车间的设备和钢绳车间的设备。

钢丝车间设备有酸洗设备、拉丝机、热处理设备和镀层设备等。

(1)酸洗设备。有间歇式、隧道式和连续式三种(见钢丝与钢丝制品厂设计)。原料线材常采用间歇式酸洗设备，大型工厂可采用隧道式酸洗线；半成品钢丝可采用与热处理串联的连续式作业线。

(2)拉丝机。有滑轮式拉丝机、双卷筒式拉丝机、活套式拉丝机、直进式拉丝机和水箱拉丝机五种。滑轮式拉丝机采用交流传动，造价低、操作和维护方便，被广泛采用。双卷筒拉丝机可不停车卸线，但钢丝有反向弯曲，多用于较细钢丝的拉拔。活套式与直进式拉丝机的电气传动和控制系统复杂、价格昂贵，多用于粗直径、高强度钢丝的拉拔。拉丝机的工作原理及卷筒系列与进、出钢丝的直径的关系见钢丝与钢丝制品厂设计。拉丝机的卷筒个数与总缩面率和每道次的缩面率有关。确定道次缩面率要综合考虑投资和钢丝的力学性能等因素。细钢丝的拉拔常采用水箱拉丝机。拉丝机的产量(G)计算公式为：

G=0.047d²γνη

式中d为钢丝直径，mm；y为钢密度，7.8g/cm³；v为拉丝速度，m/min；η为利用系数，η=0.6～0.85。

(3)热处理设备。有连续式铅淬火机组、电接触加热铅淬火机组、连续式正火热处理机组和淬火回火机组四种(见钢丝与钢丝制品厂设计)。拉拔成品钢丝前，多采用连续式铅淬火机组；以电为加热能源时，可采用电接触加热铅淬火机组。半成品钢丝拉拔前的热处理可采用正火热处理机组。另外，针布钢丝成品需采用油淬火、回火机组进行热处理。机组的收线装置，需考虑上、下工序间的搭配和运输方式。

(4)镀层设备。一般有热镀锌、电镀锌、化学镀铜等三种，随产品而定。一般的钢丝防腐蚀镀层多选用热镀锌机组，要求厚镀锌层时，可选用双锌锅镀锌或带气体擦拭装置的热镀锌机组。二氧化碳气体保护焊丝采用化学法镀铜与拉丝串联的组合机直接生产成品。

钢丝绳车间设备有捻股机和成绳机。

(1)捻股机。有管式、筐篮式、双捻式三类。通常采用管式捻股机(图5)。捻制异形股或含异形钢丝的圆形股，则常用筐篮式捻股机。双捻式捻股机因要求钢丝质量很高，很少应用。中国G型管式捻股机系列的适捻丝径为：