信息摘要：
鋼絲繩芯橡膠輸送帶和高壓膠管的骨架材料絕大多數是使用鍍鋅鋼絲繩。未來，膠管、膠帶產品開始朝著多品種、高性能、輕量化、多功能、節能化、安全性、環保化和延長使用壽命等
鋼絲繩芯橡膠輸送帶和高壓膠管的骨架材料絕大多數是使用鍍鋅鋼絲繩。未來，膠管、膠帶產品開始朝著多品種、高性能、輕量化、多功能、節能化、安全性、環保化和延長使用壽命等趨勢發展，形成“綠色管帶”理念。為了適應膠管膠帶行業尋求智能轉型、綠色發展和結構優化的新形勢，法爾勝公司進行了管帶加強芯用鍍鋅鋼絲繩深加工技術研究，本文對此進行介紹。
1膠管用鋼絲繩輕量化研究
“膠管綠色化”具體體現在對鋼絲繩產品的要求就是結構經濟型，即在同樣公稱直徑的前提下，鋼絲繩的最小破斷拉力應至少提高10%，這樣可以提高膠管的爆破壓力；或者是在同樣鋼絲繩的最小破斷拉力前提下，應至少減小鋼絲繩公稱直徑的10%，以減輕膠管管體的單位重量。
因此，公司選擇在同樣公稱直徑的前提下，提高鋼絲繩的最小破斷拉力的方案。從工藝角度來設計經濟型結構的鋼絲繩，要提高鋼絲繩的最小破斷拉力，一方面是增加鋼絲總橫斷面積，這要改變鋼絲繩的結構；另一方面是要提高鋼絲抗拉強度，這就要改變鋼絲繩用原料和生產工藝。
眾所周知，在同樣直徑的情況下，增加鋼絲總橫斷面積就是要增加鋼絲的數量、減小鋼絲直徑。
鋼絲數量增加過多，會給工藝設計帶來很多困難，給生產組織帶來麻煩，尤其是鋼絲繩松散、應力難于消除。
試驗了直徑3.5mm的1×24DW、1×25Fi、1×31SW、1×37M四種不同結構的高壓膠管用鍍鋅鋼絲繩，將試制出來的這四種結構鋼絲繩的伸長率、直線性、殘余扭轉、平整度、松散、應力和與橡膠粘合情況等質量指標，與1×19標準結構鋼絲繩進行對比衡量，結果表明1×24DW結構的鋼絲繩各項指標更具有優越性。
選擇確定的1×24DW新結構鋼絲繩與1×19標準結構的鋼絲繩相比，盡管只增加了5根鋼絲，但是它們的鋼絲之間接觸方式完全不同。1×24DW新結構中的鋼絲呈線接觸狀，使用壽命高；而1×19標準結構中的鋼絲呈點接觸狀，使用壽命低。它們的結構參數對比情況如表1。
鋼絲抗拉強度決定因素之一是生產原料，即盤條（也稱線材）的鋼號。提高鋼絲抗拉強度的有效途徑是選擇高含碳量牌號的盤條。生產1×19標準結構的鋼絲繩，選擇含碳量0.70%左右牌號的盤條。而生產1×24DW新結構鋼絲繩，設計選用含碳量至少0.800%以上牌號的盤條。開發的1×24DW這種結構新穎的高壓鍍鋅鋼絲繩取得了令人滿意的效果，輕量化率達到62.55%，其性能與標準結構1×19的鋼絲繩對比如表2，它單重只增加8%而最小破斷拉力卻提高了1.77倍，可以大大增加膠管的工作壓力。
2膠帶用鋼絲繩結構多樣化研究
新常態經濟形勢下，膠帶工作超負荷化、結構復雜化、材料復合化、價格白刃化，對加強芯增強層的鋼絲繩要求也越來越高。膠帶的型號從原來的ST6300型以下，開始向ST7000型以上發展，最高達到ST10000型，膠帶用鋼絲繩向多結構、大直徑和超高強度化方向發展。
膠帶用鋼絲繩以前主要是6×7-WSC、6×19-WSC和6×19W-WSC三種結構。公司緊緊抓住市場機遇，不斷創新，并試制了6×19+3×7、6×19SEW-WSC、7×7-WSC、8×19+4×7等各種新結構、規格的膠帶用鋼絲繩。其中，供給固特異公司的一種膠帶用鋼絲繩新產品，使固特異公司試制出國際首條ST10000型鋼絲繩芯輸送帶，創造了膠帶生產史上的一個奇跡。
例如，在原6×19-WSC標準結構的基礎上，試驗了8×19-IWRC（4×7）、8×19-IWRC（7×7）、8
×19-WSC（1×37中心股1×3）和8×19-WSC（1×37）四種不同繩芯結構的膠帶用鋼絲繩，外層用8股結構。與外層6股結構的相比，在直徑相同和鋼絲抗拉強度相同的基礎上，外層8股的鋼絲繩，既提高了鋼絲繩的破斷拉力，又增加了鋼絲繩的柔韌性。它們的結構對比情況如表3。
鋼絲股數或鋼絲的數量增加，會使鋼絲與橡膠接觸的總表面積相對有所減小，從而會影響到鋼絲繩與橡膠粘合情況，特別是橡膠不易滲透到中心股的中心鋼絲上，膠帶的橡膠滲透性不達標。為了保證鋼絲繩與橡膠滲透性，研發了二種特殊的深加工生產工藝：一種是在鋼絲繩捻股過程中預填膠泥，另一種是使繩股的外層鋼絲中若干相間隔的鋼絲的表面設有螺旋凹槽。采用這兩種工藝生產的鋼絲繩，可以確保鋼絲繩既具有超高的強度，又與橡膠具有優良的附膠率、粘結力和滲透性。
3管帶用鋼絲繩包裝環保化研究
管帶用鋼絲繩因要與橡膠粘合，鋼絲繩表面要求干凈，不能被污染、氧化和腐蝕。所以，包裝該種鋼絲繩是一個特殊過程，其包裝技術也是生產核心技術。
以往這種鋼絲繩是采用木質工字輪（也稱盤具）卷取。卷繩前，輪芯和內側應襯一層中性防潮紙或塑料薄膜。卷繩時，鋼絲繩應均勻平整地纏繞在工字輪上。卷繩后，應將繩頭用膠布相扣固定好，然后在外層鋼絲繩上包上一層中性防潮紙和塑料薄膜，并用膠布緊貼封閉。包裝好的工字輪應穿入鐵管吊桿，裝入放有塑料袋的鐵桶內，塑料袋內放入干燥劑布袋，密封好塑料袋后，將鐵桶封閉嚴實。
這樣一來，造成包裝費用接近總成本的10%，也給膠管、膠帶生產企業產生很多工業垃圾。為了節約資源，降低包裝成本，減少浪費在保證包裝質量的前提下，開展了管帶用鋼絲繩綠色包裝技術研究。
1）卷繩采用工程塑料工字輪和鋼質工字輪替代木質工字輪。
木質工字輪一般只使用一次，最多再回用一次，造成資源浪費嚴重。使用工程塑料工字輪和鋼質工字輪，雖然單價貴些，但是可以多次循環使用，性價比高。此外，采用工程塑料工字輪和鋼質工字輪，工字輪輪芯和內側不用襯一層中性防潮紙或塑料薄膜，又可以減少這種包裝材料。
2）外包裝采用鋁塑復合包裝袋或塑料薄膜纏繞包裝替代鐵桶。
卷取好鋼絲繩的工字輪排列碼放在鋁塑復合包裝袋內，抽氣封口后用打包帶將工字輪和包裝袋緊固于木托架上。或者，用塑科薄膜將卷取好鋼絲繩的工字輪整個纏繞密封起來，把工字輪排列碼放在木托架上，再用打包帶將工字輪緊固于木托架上。
外包裝采用鋁塑復合包裝袋或塑料薄膜纏繞包裝，可以很大程度上減少整批鋼絲繩運輸體積降低運輸費用，也減少因鐵桶吊裝帶來的損耗。
3）精準確定干燥劑用量。管帶用鋼絲繩每個訂單的長度不同，其包裝單元大小、重量各異。以往該種鋼絲繩包裝單元是采用同樣重量的干燥劑量。為了精準計算不同包裝單元干燥劑用量，需要與客戶共同進行管帶用鋼絲繩運輸路線環境狀況測定，將溫度、濕度自動連續記錄儀置入鋼絲繩包裝單元內，得出不同包裝單元與運輸路線的溫度、濕度數據庫，然后對大數據進行計算、分析，確定干燥劑量的大小，如表4。在保證質量的前提下，干燥劑單耗下降了三分之一。
與此同時，把原來含鉆的變色硅膠更換成環保型細孔硅膠。把硅膠包裝布袋改為透氣性好的無紡布袋。由自己手工灌裝干燥劑，外包給分供方機械化灌裝。
4存在問題和展望
因為管帶生命周期長達十幾年，新結構的鋼絲繩推廣、試用也就非常緩慢，這也很大程度上延緩了管帶用鋼絲繩深加工技術的創新。
管帶用鋼絲繩深加工目前遇到瓶頸，制繩鋼絲抗拉強度要再提高100MPa以上需要C92D2、C98D2牌號的盤條，我國鋼廠還不能批量提供這種盤條用于生產。
為了更好地保護好鋼絲繩表面的鋅層，正在尋求一種有機溶劑涂覆在鋼絲繩上。一方面是這種有機溶劑可以使鋅層與外界隔離，防止鋅層被腐蝕和污染，延長鋼絲繩保質期；另一方面，由于這種有機溶劑含有促進鋅層與橡膠粘接的成分，可以提高鋼絲繩附膠率和與橡膠的粘接強度。隨著計算機網絡技術和材料科學不斷取得新的成果，管帶用鋼絲繩深加工也將迎來一個智能化、多功能、協同創新過程。今后的發展目標是使鋼絲繩結構更加多樣化，與橡膠粘接質量更穩定，進一步提高最小破斷拉力。
