钢丝绳使用中断丝原因分析

钢丝绳使用中断丝原因分析
张德英　单联敏
(鞍钢钢绳厂　114042)
摘　要:　钢丝绳在使用中的断丝有多种表象,由多种原因造成。

通过对钢丝绳在115m长度内的不同股上有11处断丝这一特殊事例的宏观检验和金相分析得出结论:钢丝绳在使用中由于剧烈摩擦,表面产生一脆性马氏体薄层,是断丝的根本原因。

关键词:　钢丝绳　断丝　原因　分析
Analyses of R easons for Wire B reaking in the Use of Wire R ope
Zhang Deying　Shan Lianmin
(Wire Rope Plant o f Anshan Iron and Steel Co1,Ltd1　114042)
Abstract:　T o seek the causes of wire breaking of wire rope by analyzing many superficial phenomena of wire breaking in the use of wire rope1A conclusion is drawn through macroscopic checking and metaloscopy analyses of a special fact that there are11wires breaking in different strands within115m wire rope1The result shows that the basic reas on of wire breaking is due to a thin layer martensite on the wire surface produced by violent friction of wire rope during being used1
K eyw ords:　wire rope;　wire breaking;　reas on;　analyze
最近,我厂生产的28NAT6×7+NF1570ZZ—
1000m钢丝绳在某煤矿斜井使用近百日后,在约
115m一段长度内的不同股上断丝11根,用户让我
厂前去处理。

钢丝绳使用中常见的断丝原因有疲劳
断丝、电接头处断丝、钢质或工艺问题造成的断丝
等,这种集中在一小段长度范围内不同股上断丝10
余处,而其余部分完好无损的现象从未见过。

现场
未发现用户的使用设备有何重大问题,钢丝绳本身
既不像制绳钢丝的质量问题,也不像捻股合绳问题,
为此,我们将有断丝的115m长钢丝绳取回,委托鞍
钢技术中心对断丝原因进行分析。

1　化学成分分析
从钢丝绳上取样,钢丝化学成分分析结果见表
1,符合标准要求。

表1　材质化学成分分析结果ω(%)
C S i Mn P S
01697 (0167～0175)
01255
(0117～0137)
0160
(0150～0180)
01015
(≤01025)
01022
(≤01025)
　注:括号内数值为标准范围
2　宏观检验
对钢丝绳进行表面观察,可见钢丝绳各股中均有钢丝断裂,断丝的位置比较集中,在断丝部位均有不同程度的磨损,可见到白亮层。

3　金相检验
在钢丝绳同一截面上,分别截取断裂处断口的钢丝试样,有一定磨损还没有断的钢丝试样和没有磨损的钢丝试样;在钢丝绳不同截面上截取没有磨损的正常部位的钢丝试样。

试样经镶嵌、磨制、抛光后,用4%硝酸酒精浸蚀,在NE OPH OT—21型光学显微镜下观察:
(1)同一截面断裂处断口部位横向金相试样,可见磨损一侧表面有一白亮层,深度为0104～0108mm,白亮层的组织为马氏体(见图1);没有磨损的另一侧为正常的索氏体+极少量的铁素体组织(见图2)。

(2)同一截面表面磨损没断的部位纵向金相试样,可见磨损一侧表面有一白亮层,而且已经有多处裂纹,白亮层深度为0103～0105mm,白亮层的组织为马氏体(见图3);没有磨损另一侧表面为正常的纤维状索氏体+极少量铁素体组织(见图4)。

(3)同一截面没有磨损的部位横向金相试样,可见占表面1/3的部位有轻微脱碳,脱碳深度为01010～01015mm(见图5)。

(4)不同截面没有磨损的部位横向金相试样,其
　第25卷 第3期金 属 制 品1999年6月　V ol125 N o13S teel Wire Products June1999　
图1　断口部位有磨损一侧横向金相照片图2　
断口部位没有磨损一侧横向金相照片
图3　有磨损一侧纵向金相照片
图4　没有磨损一侧纵向金相照片
基体组织为索氏体+极少量铁素体;纵向金相试样,其基体为正常的显微状组织。

4　检验结果
(1)钢丝绳生产用钢化学成分符合标准。

(2)金相组织正常,说明热处理及拉丝工艺符合拉丝生产的有关规定。

图5　没有磨损部位横向金相照片
(3)从钢丝绳外表面白亮层(马氏体)连续,而钢丝表面白亮层(马氏体)不连续,可证明钢丝表面的白亮层(马氏体)是在钢丝绳生产或使用中产生的,不会在钢丝生产中产生;钢丝绳表面磨损部位有白亮层(马氏体)存在,而非磨损部位无白亮层(马氏体)存在,证明钢丝绳中白亮层(马氏体)是在使用中造成的,而非制造中产生。

5　使用中产生马氏体的原因
笔者使用经验少,在此提出个人看法与大家探讨。

钢丝绳在高速运行中,与辊筒、托辊(轮)等相接触的构件产生剧烈摩擦,若构件表面有损伤或钢丝绳本身润滑不良,会产生极大的摩擦力;某一段钢绳被挤或被卡时,也会产生极大的摩擦力,导致表面形成马氏体层。

由于马氏体相本身是一脆性相,耐疲劳性极差。

在钢丝绳使用中,由于疲劳首先在马氏体层处产生裂纹,随着使用的继续,裂纹会不断地扩散、延伸,最终导致断丝。

有时会在使用现场见到钢丝绳表面“发蓝”、
“变糊”,均是由于剧烈摩擦表面温度升高而致。

6　结论
钢丝绳在使用当中,由于种种原因造成剧烈摩擦,使钢丝绳表面产生一马氏体层。

虽然这一马氏体层很薄,只有0104～0108mm厚,甚至更薄,但由于疲劳的作用,钢丝会产生裂纹,随着使用的继续,裂纹会不断地扩散和延伸,直致钢丝断裂,造成钢丝绳报废。

为了提高钢丝绳的使用寿命,生产厂家要在钢丝绳的内在质量上下功夫,同时使用单位也要在使用中注意维护和保养。

(收稿日期:1998-12-03)
作者简介
张德英　女,1950年生,高级工程师,鞍钢钢绳厂技术质量部部长。

单连敏　女,1954年生,鞍钢技术中心金相室工程师。

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・金 属 制 品第25卷。