一种多层结构超高强度镀锌钢绞线捻制成型生产方法与流程

本发明涉及冶金行业钢铁材料深加工领域，尤其是涉及一种多层结构超高强度镀锌钢绞线捻制成型生产方法。

背景技术：

超高强度镀锌钢绞线作为大跨越输电电缆的承载钢芯，强度等级高，结构复杂。镀锌钢绞线捻制质量要求绞合紧密，不得有缺股、断股、松股、折弯、交叉等现象。由于镀锌钢丝的抗拉强度高达1960mpa以上，且硬度高、应力大，钢丝的成型难度非常大，特别是1×37等多层结构，成型过程一旦出现失误无法补救，损失巨大。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种多层结构超高强度镀锌钢绞线捻制成型生产方法，该方法能有效控制钢丝预变形量、钢丝捻制张力以及钢绞线捻制应力。

本发明采用的技术方案是：一种多层结构超高强度镀锌钢绞线捻制成型生产方法，包括以下步骤：

1)、根据镀锌钢绞线需要捻制的层数顺序选择预变形器，预变形器每个盘上的过线轮均匀分布且与对应层钢丝数量相等，调节预变形器前后位置，保证钢丝沿直线至合拢点；

2)、调整预变形器大盘和小盘之间的距离小于节距；

3)、设置捻向：相邻层捻向相反，外层为右捻；

4)、顺序调整预变形器中间盘的偏离角度，使变形钢丝的旋高为股径的70～90％；

5)、保证同层钢丝之间张力相等，从内层到外层，钢丝张力逐层减小；

6)、压线瓦压力控制在最大压力的70％～80％；

7)、后变形器压下量为绞线直径的0.5～1倍；

8)、捻股机的速度为≤20m/min；

9)、切头、切尾检验绞线力学性能和成型质量，重点检查成品绞线的平直度、各层捻距和松散度。

作为优选，步骤1)中，预变形器小盘到合拢口距离为捻距的1～2倍。

作为优选，步骤2)中，预变形器大盘和小盘之间的距离为节距的90～95％。

作为优选，步骤5)中，钢丝张力逐层减小，减小比率为20％。

本发明取得的有益效果是：采用预变形器成形，精确控制预变形量，为减少预变形过程对镀锌钢丝强度和应力的损失，预变形器的结构设计必须与捻股机和钢绞线特征相匹配。预变形器大盘和小盘之间的距离必须小于节距，以节距的90-95％为宜，便于钢丝变形；预变形器中间盘的偏离角度要适宜，以变形钢丝的旋高为股径的70～90％左右为宜，偏离角度过大变形量过高会导致股松夹，偏离角度过小变形量过低会导致股松散；预变形器小盘到合拢口距离要合理，一般为捻距的1～2倍，过近易产生摩擦，导致钢丝强度和应力损失，过远绞线易跳花。

捻制过程中最重要的是钢丝放线张力的控制，如果张力大小失度、控制不均，会造成钢丝在绞线中松紧不均、结构不紧密的现象。同层钢丝之间张力应相等，并保持整个捻制过程中钢丝张力恒定，避免出现“虾子背”等缺陷；不同层钢丝所受张力从内到外逐层减小，避免出现“灯笼泡”等缺陷。

通过控制捻制速度(速度要求≤20m/min)、压线瓦压下量和后变形器压下量对钢绞线捻制应力进行有效控制。

通过本生产方法批量生产的1×37、1×61多层结构超高强度级别产品成型质量优良，广泛应用于国内外电网建设工程，同时创造了可观的经济效益。其中，为“淮南-南京-上海1000kv特高压交流工程”苏通长江大跨越试制的g6a-400-61/2.90mm产品，400mm²超大截面、4层61丝复杂结构，填补了同行业空白。

附图说明

图1为钢丝预变形示意图；

图2为1x61结构钢绞线示意图；

图3为钢丝捻制时受力示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

一种多层结构超高强度镀锌钢绞线捻制成型生产方法，包括以下步骤：

1)、根据镀锌钢绞线需要捻制的层数顺序选择预变形器，预变形器每个盘上的过线轮均匀分布且与对应层钢丝数量相等，调节预变形器前后位置，保证钢丝沿直线至合拢点p,预变形器小盘c到合拢口距离为捻距的1～2倍；

2)、调整预变形器大盘a和小盘c之间的距离小于节距,距离为节距的90～95％；

3)、设置捻向：相邻层捻向相反，外层为右捻；

4)、顺序调整预变形器中间盘b的偏离角度，使变形钢丝的旋高为股径的70～90％；

5)、保证同层钢丝之间张力相等，从内层到外层，钢丝张力逐层减小,减小比率为20％；

6)、压线瓦压力控制在最大压力的70％～80％；

7)、后变形器压下量为绞线直径的0.5～1倍；

8)、捻股机的速度为≤20m/min；

9)、切头、切尾检验绞线力学性能和成型质量，重点检查成品绞线的平直度、各层捻距和松散度。

本发明的生产方法是在捻制过程中对钢丝预变形量控制、钢丝捻制张力控制和钢绞线捻制应力控制：

钢丝预变形量控制

镀锌钢绞线的捻制是逐层进行的，为保证成型质量，必须对每根钢丝进行预先变形。同时，为减少预变形过程对镀锌钢丝强度和应力的损失，预变形器的结构设计必须与捻股机和钢绞线特征相匹配。①必须保证钢丝沿直线至合拢点p；②每个盘上的过线轮必须均匀分布，转动灵活、稳定，且与该层钢丝数量相等；③预变形器大盘a和小盘c之间的距离必须小于节距，以节距的90-95％为宜，便于钢丝变形；④预变形器中间盘b的偏离角度要适宜，以变形钢丝的旋高为股径的70～90％左右为宜，偏离角度过大变形量过高会导致股松夹，偏离角度过小变形量过低会导致股松散；⑤预变形器小盘c到合拢口距离要合理，一般为捻距的1～2倍，过近易产生摩擦，导致钢丝强度和应力损失，过远绞线易跳花。如图1为钢丝预变形示意图，图中：a为预变形器的大盘，b为预变形器的中盘，c为预变形器的小盘，a为捻制角，p为合拢口的合拢点。

钢丝捻制张力控制

捻制过程中最重要的是钢丝放线张力的控制。如果张力大小失度、控制不均，会造成钢丝在绞线中松紧不均、结构不紧密的现象。①同层钢丝之间张力应相等，并保持整个捻制过程中钢丝张力恒定，避免出现“虾子背”等缺陷。②不同层钢丝所受张力从内到外逐层减小，避免出现“灯笼泡”等缺陷。图2为1×61结构钢绞线截面示意图，共四层(m1、m2、m3、m4)，各层捻向相反，外层为右捻，各层的捻制圆半径分别为d、2d、3d、4d(d为钢丝直径)，逐步增大，为保证钢绞线结构稳定，不松散，要求左、右捻向钢丝的扭转力矩尽量相互抵消，因此，从内层到外层，钢丝张力逐层减小，减小比率为20％左右。

钢绞线捻制应力控制

(1)捻制速度对捻制应力的影响

钢绞线捻制过程中，钢丝由行星式捻股机的筐篮带动作匀速圆周运动，同时又被牵引轮带动作匀速直线运动，即钢丝受到轴向牵引力f和径向扭转应力m的双重作用，其受力情况如图3所示。若捻制速度过快，极易造成股内钢丝应力集中而发生股起泡缺陷。故捻制时捻股机的速度要求≤20m/min，慢速运行。(2)压线瓦压下量对捻制应力的影响,压线瓦的主要作用是让绞线成型和定径，因此必须将压线瓦压紧。但太紧必然使捻制应力逐渐向后累积，从而使绞线捻制难以进行；太松，绞线过压线瓦后钢丝会成波浪形，导致表面不平整。压线瓦压力控制在最大压力的70％-80％之间可实现稳定生产。

(3)后变形器压下量对捻制应力的影响

绞合后钢绞线必须经过多组垂直和水平方向的后变形器碾压，可调整钢绞线的平整度，有效地消除钢绞线的残余内应力，避免出现“蛇形”(起波浪)等缺陷。后变形器压下量一般为绞线直径的0.5～1倍。

实施例一

生产jg6a-500/230-37/2.79mm超高强度级别镀锌钢绞线，其捻制成型工艺如下：

1)、顺序选择6头、12头、18头三种预变形器，调节预变形器前后位置，保证钢丝沿直线至合拢点p；

2)、预变形器大盘a和小盘c之间的距离分别为150mm、213mm、247mm；

3)、设置捻向分别为右、左、右；

4)、顺序调整预变形器中间盘b的偏离角度，使变形钢丝的旋高分别为7.5mm、11.2mm、13.7mm；

5)、保证同层钢丝之间张力相等，从内层到外层，钢丝张力分别30kgf、25kgf、20kgf；

6)、压线瓦压力控制在最大压力的75％；

7)、后变形器压下量分别为6mm、10mm、15mm；

8)、捻股机的速度为20m/min；

9)、切头、切尾检验绞线力学性能和成型质量，重点检查成品绞线的平直度、各层捻距和松散度。

实施例二

生产jg6a-500/280-37/3.12mm超高强度级别镀锌钢绞线，其捻制成型工艺如下：

1)、顺序选择6头、12头、18头三种预变形器，调节预变形器前后位置，保证钢丝沿直线至合拢点p；

2)、预变形器大盘a和小盘c之间的距离分别为168mm、238mm、275mm；

3)、设置捻向分别为右、左、右；

4)、顺序调整预变形器中间盘b的偏离角度，使变形钢丝的旋高分别为8.4mm、12.5mm、15.3mm；

5)、保证同层钢丝之间张力相等，从内层到外层，钢丝张力分别35、30、25kgf；

6)、压线瓦压力控制在最大压力的75％；

7)、后变形器压下量分别为7mm、12mm、16mm；

8)、捻股机的速度为17m/min；

9)、切头、切尾检验绞线力学性能和成型质量，重点检查成品绞线的平直度、各层捻距和松散度。

实施例三

生产jg6a-500/400-61/2.90mm超高强度级别镀锌钢绞线，其捻制成型工艺如下：

1)、顺序选择6头、12头、18头、24头四种预变形器，调节预变形器前后位置，保证钢丝沿直线至合拢点p；

2)、预变形器大盘a和小盘c之间的距离分别为177mm、261mm、329mm、365mm；

3)、设置捻向分别为左、右、左、右；

4)、顺序调整预变形器中间盘b的偏离角度，使变形钢丝的旋高分别为7.8mm、12.3mm、16.2mm、19.5mm；

5)、保证同层钢丝之间张力相等，从内层到外层，钢丝张力分别40kgf、35kgf、30kgf、25kgf。

6)、压线瓦压力控制在最大压力的75％；

7)、后变形器压下量分别为6mm、10mm、15mm、20mm；

8)、捻股机的速度为15m/min；

9)、切头、切尾检验绞线力学性能和成型质量，重点检查成品绞线的平直度、各层捻距和松散度。

g6a强度级别镀锌钢丝主要性能指标：抗拉强度≥1960mpa(绞前)、1862mpa(绞后)，1％伸长应力≥1670mpa，360°扭转≥12次，4d卷绕8圈不断裂，锌层重量符合要求。

实施例产品的最终检测性能如下表：

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。