工艺控制对双捻机断丝率的影响

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1、双捻机生产钢丝绳过程中断丝原因分析采用双捻机进行捻股生产，具有速度快、生产效率高、占用空间少、股子捻制质量好等特点，广泛应用于钢丝绳捻制生产；然而，双捻机生产对于制绳钢丝性能的稳定性要求极高。因此，制绳钢丝质量的稳定性，对钢丝绳的性能、双捻机捻制生产的效率，以及钢丝绳的综合成材率，都有着很大的影响。特别是对于生产车台需求多，钢丝绳的定尺长度要求较长，产量相对较低的细规格钢丝绳（钢丝绳直径1.5mm以下），其影响更为明显[1]。制绳钢丝质量稳定性，直接影响到双捻机生产的效率。然而，制绳钢丝质量的稳定，取决于各个生产加工环节。因此，

2、严格控制好制绳钢丝每个生产环节，确保双捻机生产正常进行，提高钢丝绳的生产效率和综合成材率[2,3]。近期双捻机生产情况不稳定，双捻机断丝率出现较大的波动（如图1所示），明显低于标准值，严重影响钢丝绳的生产效率和综合成材率。因此，必须找到导致双捻机断丝率出现波动的原因，制定出合理的预防性措施，确保生产控制过程的稳定有效，才能满足双捻机捻制生产的顺利进行。图11×3-0.30mm双捻机生产情况1制绳钢丝生产环节1.1热处理生产钢丝的热处理，就是把钢丝加热到一定的温度，并保温一定的时问，然后用选定的速度和方法使之冷却，最后得到所需要的

3、显微组织和性能的一种生产工艺。钢丝经过拉拔后，内部组织变长、变细，甚至受到一定程度的破坏，产生冷加工硬化现象。为了恢复钢丝的塑性，以便下一步继续拉拔，需要对拉拔后的钢丝进行热处理生产[4]。为了得到细规格制绳钢丝（0.10-0.20mm），选取进线为0.7mm的半成品钢丝，进行热处理生产。热处理工艺参数，见表1所示。热处理生产工艺流程：放线→热处理加热炉→铅浴炉→盐酸酸洗→水洗→烘干→收线。表1热处理工艺参数钢丝直径（mm）Dv（mm·m·min-1）加热温度（℃）各段CO比例（%）铅温（℃）盐酸浓度（g/L）Fe2+浓度（g/

4、L）盐酸温度（℃）0.80—1.5030900-10000-1.5-2.0-2.5550-600100-15030-8055±5注：热处理加热设备为天然气明火加热炉，炉子分为4段；1.2电镀锌生产电镀锌生产工艺流程：放线→酸洗→水冲洗→电镀锌→水洗→烘干→收线。电镀锌生产工艺参数，见表2所示。表2电镀锌生产工艺参数规格（mm）锌层质量（g/㎡）单丝电流（A/根）pHZnSO4浓度（g/L）0.70-0.8060-80300±102-4200-4001.3水箱车拉丝生产水箱车拉丝生产工艺参数，见表3所示。表3水箱车拉丝生产工艺进线

5、丝径（mm）出线丝径（mm）润滑剂温度（℃）拉拔速度（m/s）定尺长度（m）0.700.1530±58-10320001.4制绳钢丝性能制绳钢丝性能，见表4所示。表4制绳钢丝性能规格（mm）强度（MPa）打结力（N）扭转（L0=10mm）360°/次锌层质量（g/㎡）0.152650—285025.8—27.8180—23012.3-15.4注：扭转值波动较大。2原因分析2.1断口分析制绳钢丝0.15mm其性能指标中，扭转指标存在较大波动，出现低值——180次（按生产控制标准：0.15mm双捻机用制绳钢丝，其扭转值≥200）。同

6、时，收集双捻机断丝断口，对断口进行扫描电镜（SEM）分析，断口形貌如图2、图3所示。钢丝断口处白亮斑点内存在裂纹源和扩展区；在扩展区，微观断口形貌为脆性解理形貌，并与基体断裂区形成鲜明的轮廓[5]。上述观察分析结果表明：该断口具有氢脆断裂的形貌特征。因此，双捻机断丝率偏高，是由于制绳钢丝存在氢脆现象。唯一能够产生氢脆的生产环节，就是钢丝电镀锌生产环节。由此可推断：电镀锌生产环节，出现了生产异常情况。图20.15mm制绳丝断口形貌（SEM）图30.15mm制绳丝断口形貌（SEM）2.2氢脆过程分析根据电化学原理，电镀溶液中，由于水

7、分子的离解，或多或少地存在一定数量的氢离子。在钢丝电镀锌酸性环境中，在阴极析出锌原子的同时，溶液中电离出的氢离子，形成氢气的过程分为如下几步：1）H3O+离子从溶液中转移到阴极钢丝表面附近；2）H3O+离子在阴极上脱水还原，生成的氢原子吸附在钢丝表面，如下反应：H3O++e→H吸+H2O3）两个吸附的氢原子结合成氢分子，如下反应：H吸+H吸→H2在阴极还原后，一部分形成氢气逸出，一部分以原子氢的形式渗入钢丝基体及镀锌层中；氢在金属内使晶格扭曲，产生很大的内应力，致使金属的机械性能大幅度降低，析氢不仅对镀层性能产生不利影响，如产生

8、针孔、麻点、气泡等缺陷，而且会渗透至钢丝基体中，使钢丝基体和镀层的韧性大幅度降低，导致再加工所得的制绳钢丝，在进行双捻机捻制生产过程中，出现脆断[6,7]。氢脆现象是细规格制绳钢丝最严重的质量隐患之一，严重影响制绳钢丝的使用性能。2.3电镀锌溶液分析通过对制绳钢