信息摘要：
1問題提出 從問世時間看，鋼絲繩制造業已是傳統產業，但從市場對鋼絲繩結構品種、內在質量需求持續性看，鋼絲繩制造業并不是夕陽產業，就目前科技發展水平，實現對鋼絲繩的徹
1問題提出
從問世時間看，鋼絲繩制造業已是傳統產業，但從市場對鋼絲繩結構品種、內在質量需求持續性看，鋼絲繩制造業并不是夕陽產業，就目前科技發展水平，實現對鋼絲繩的徹底替代并非易事，至少需要相當長時間。當然，鋼絲繩制造技術還沒有達到天花板地步，需要研究解決的問題依然很多，且隨著使用工況條件的更新，新的問題還會不斷出現，探索鋼絲繩制造技術奧秘永無終點。
我國鋼絲繩生產歷史雖然不長，但作為一個行業至今也已存在了80多年，取得了令人矚目的發展，綜合制造企業數量、產能體量、落地產量、市場容量等，我國早已成為名符其實世界鋼絲繩生產與消費第一大國，但與之不對稱的是在產品結構品種、實物質量和對制造技術相關問題的研究深度等方面目前還不強，能受到業界高度關注的生產企業不多，能被視為業界標桿的企業更是鮮見。筆者從業數十年，綜合對國內鋼絲繩行業技術現狀了解、對國外企業資料與標準學習、接觸國外鋼絲繩技術專家等，深感鋼絲繩制造既是技術活，因為需要一定的理論指導，同時又是實踐活、手工活，因為還有許多問題并不能給出理論解，制造高質量鋼絲繩，必須將理論與生產實踐經驗結合，為此一些必不可少的常用經驗數據必須得到充分驗證，筆者就相關問題進行探討。
2問題研究
2.1組股鋼絲間隙及組繩股間隙
鋼絲繩之所以柔軟是因為彎曲時組繩股與股間、組股鋼絲與鋼絲間存在相對滑動。從鋼絲繩結構特征看，組繩不同層股應緊密接觸、組股不同層鋼絲應緊密接觸，但組繩同層股與股間、組股同層鋼絲間應保證一定間隙，否則，鋼絲繩在繞經滑輪（卷簡）時，同層股間相對滑動受阻、同層鋼絲間相對滑動受阻，而產生的摩擦不僅會降低鋼絲繩的柔軟性，還帶來股表面、鋼絲表面的損傷，甚至引起鋼絲繩、股結構破壞。THYSSEN專利技術生產中間層6根股表面包覆聚酰胺纖維（wrapped with PA-Fibres）
礦用村墊三層扁股鋼絲繩田如圖1所示；SHINKO三角填料DFIWRC6×WS（31）鋼絲繩口如圖2所示；Bridon聚合物填塑Tiger？Blue8鋼絲繩田如圖3所示；ArcelorMittal 襯墊芯HP8P/8xK31WS鋼絲繩如圖4所示；TESAC增加纖維填充OF8×Fi（25）
（31）鋼絲繩如圖5所示。之所以具有相對高的壽
命，重要原因之一就是因為特殊措施的使用，盡可
能保證了鋼絲繩使用過程中股間有相對合適的間隙。也正基于鋼絲間隙及股間隙對鋼絲繩使用壽
命所具有的更要影響，進行鋼絲繩結構參數設計都
要將間隙作為不可或缺的重要約束條件。進行組
般鋼絲直徑設計，同層鋼絲間必須預置間隙，但預置間隙既不能過大，也不能過小。如對平行拾股和組合平行捻股，如果下層鋼絲間隙設計過大，由于實際鋼絲間隙不可能如同設計均勻分布，也就是說該層鋼絲間隙其實是不均勻的，如果有的地方間隙過大，會導致其上層個別鋼絲捻制圓半徑減小，在
鋼絲繩使用過程中，相應鋼絲長度出現富余而成
環回4。CASAR在《Wire Rope Forensics》中指出，如果同層鋼絲間陳不夠會導致相應鋼絲滑動困難，造成股中鋼絲成環如圖6所示，即為防止股中鋼絲成環，股中鋼絲間隙不能過大，也不能過小。實際
生產中最常見的是間隙偏小引起鋼絲幾何位置排
列出現千涉而導致鋼絲浮起，這種現象在37M、
61M撿股中容易出現，在合繩時表現尤其明顯，因
為這種股如果不同層鋼絲直徑相等，且要求不同層鋼絲拾角相等，越靠近外層，相鄰層鋼絲間隙就越
小。從ISO/FDIS17893：2004（）《Steel wire ropes-
Vocabulary，designations and classifications》看，多工序交又撿股并非一定是等直徑鋼絲組股。至于平行捻股和組合平行捻股同層鋼絲間隙過大所引發的問題，在鋼絲繩生產過程可能不容易發現，但隱患卻是實際存在，在鋼絲繩使用時就可能顯示。對多工序交又拾股，間隙大時主要影響金屬填充系數，對股結構穩定性影響不大。進行組繩股直徑設計，同層股間必須預置間隙，但預置間隙也既不能過大，也不能過小。對平行撿鋼絲繩，組繩同層股間隙過大或過小，其帶來的問題同平行撿股和組合平行捻股中同層鋼絲間隙過大或過小時出現問題一樣。對多層股阻旋轉鋼絲繩，如采間隙過小，生產中輕則導致繩面不平，嚴重時則導致個別股浮起，更嚴重時會導致使用中鋼絲繩經過滑輪或老筒時出現籠形時變或者出現烏鳥籠狀（注：間隙不合適只是導致該現象發生的原因之一），如果間隙過大，會降低鋼絲繩金屬填充系數而影響鋼絲繩破斷拉力，同時容易出現股間隙不均勻。由于纖維芯鋼絲繩相對金屬芯鋼絲繩受力后伸長相對要大，也即鋼絲繩直徑減小相對要大，因此，生產纖維芯鋼絲繩股間隙應相對大些，這樣才能防止鋼絲繩正常使用時股與股相互擠壓00。組股同層鋼絲相對合適間隙、組絕同層股相對合適間隙，既沒有理論值，也不可能通過計算求得，只能通過實踐確認?；阡摻z間隙及股間隙對鋼絲繩使用壽命所具有的重要影響，進行鋼絲繩結構參數設計不僅一定要引入間隙約束條件，且這一約束條件要經過鋼絲繩使用實踐證明是相對合適的。
2.2合繩直徑壓縮系數
如果獨立鋼芯為含有中心股單層股結構，且在獨立鋼芯外撿制1層主股，從幾何角度看，獨立鋼芯直徑等于鋼芯中心股直徑與其2倍外股直徑的代數和，獨立鋼芯鋼絲繩直徑等于獨立鋼芯直徑與2倍主股直徑的代數和，但事實上并非如此。這是因為在進行鋼絲繩結構參數設計時，為了防止組履同層鋼絲接觸、組絕同層股接觸，在股中同層飼絲間設計有間隙，在組紀同層膠間設計有問隙，這使扮制所得獨立鋼芯直徑要小于鋼芯中心酸直徑與其2倍外版直徑的代數和，獨立鋼芯鋼絲繩直徑要小于獨立鋼芯直徑與2倍主股直徑的代數和。將拾制所得獨立鋼芯直徑同鋼芯中心股直徑與其2倍外股直徑代數和的比值稱為拾制鋼芯直徑壓縮系數，將拾制獨立鋼芯鋼絲繩直徑同獨立鋼芯直徑與其2倍主股直徑代數和比值稱為撿制主繩直徑壓編系數，當然，導致合繩壓縮系數存在的另外一個重要原園是為減小主股對中心繩（般）鋼絲表面產生的強壓痕跡，在設計扮制方法時最終應使外層股鋼絲與中心繩（股）的表面鋼絲呈線接觸狀態田。文獻[6]給出設計獨立鋼芯直徑等于鋼繼繩公稱直徑減去2倍主股直徑，設計獨立鋼芯直徑等于鋼芯中心股直徑加2倍鋼芯外股直徑，趁制獨立鋼芯鋼絲繩直徑大于組繩般直徑代數和（注：直徑代數和=鋼芯中心股直徑+2x鋼芯外股直徑+2x主般直徑），其正確性值得商植。事實上，如果拾制鋼絲繩直徑大于鋼絲繩直徑方向上所有膠直徑的代數和，這意味著綱絲能拾制一定不緊密，所得鋼絲繩直徑是“虛”的。搶制鋼芯直徑壓縮系數、拾制主繩直徑壓縮系數不準確，意味著計算所得獨立鋼芯鋼絲繩直徑與主股直徑、獨立鋼芯直徑、獨立鋼芯中心股直徑及其外股直徑其實是不安全的。合繩直徑壓縮系數對鋼絲繩結構參數設計非常重要，該數值必須可靠。不考慮直徑壓縮系數的設計是不精細設計。對多層股阻旋轉綱絲繩，只要鋼絲紀單獨拾制，同樣存在相應與合繩次數相等個數的合繩直徑壓縮系數，如對2層股結構2次合能、3層股3次合繩、3層藏2次合繩結構，依次存在2個、3個、2個合紀直徑壓縮系數。合紀直徑壓縮系數大小與鋼絲絕結構、直經等國素有關，需要通過實踐進行驗證，采用股徑代數和的方法計算檢制鋼絲繩直徑定不合適。
2.3鋼絲繩拾距與股拾距匹配通?；阡摻z繩（股）粉制效率與鋼絲繩（版）拾制過程中鋼絲性能損失而進行鋼絲繩（股）撿距設計。對高質量鋼絲能生產，這其實是不夠的。鋼絲繩直徑和結構確定后，鋼絲繩撿距大小決定了組繩股直徑大小、股拾距大小決定了組股鋼絲直徑大小，雖然理論上有似鋪絲繩拾距與般拾距倍數選擇相互獨立、互不干涉，其實并非如此。例1，對單層股阻旋轉鋼絲繩，由于要靠鋼絲繞股中心的旋轉力矩去平衡股繞綱絲繩中心的旋轉力矩，因此鋼絲繩驗距與般趁距設計
必須聯動而不再獨立，這也是3股、4股阻旋轉綱絲
繩為什么鋼絲繩檢距大而般拾距小的根本原園。例
2，壓實股鋼絲絕理想狀態下因股與滑輪（卷簡）有較大的接觸面積能減小滑輪（卷簡）表而磨損，但如
采股拾距與鋼絲繩匹配不好，合繩時壓實般外層異
型鋼絲同樣會出現不平整，一旦這種現象發生，鋼絲繩后續使用時不平整鋼絲反而會損傷滑槍（卷簡）。例3，對獨立鋼芯鋼絲繩，單純從鋼芯對外股的支撐功能看，只要鋼芯直徑合適即可，但從延長鋼芯壽命
角度看卻并非如此。不僅要求獨立鋼芯的撿向與粉副類型和外層繩的驗向與驗制類型密切相關，而且獨立鋼芯拾距及獨立鋼芯膠拾距設計必須與外層能檢距、外層酸檢距聯動考慮。否別。如果不是對鋼芯或鋼芯股進行聚合物包覆或纖維包覆，綱絲繩服役中鋼芯般的平期斷絲將會非常嚴重，甚至因北導致鋼芯外趁制股間出現大量不易發現的嚴重斷絲。理論分析與實踐表明，無論綱絲繩是單層股結構，還
是多層股結構，也無論鋼絲繩膠是粉制股還是壓實
股，也無論鋼絲繩是否具有阻旋轉性能，進行鋼絲繩
結構參數設計時要意識到鋼絲繩拾距及股扮距設計并非相互獨立，而相對合理的匹配關系要基于對鋼
絲繩使用實踐的總結，2.4合繩預變形效果
雖然從B5302-1：1987《Stranded steel wire ropes-Part 1：Specification for general requirements》
之“Multi-strand ropes are not preformed”和IS010425-2003Steel wire ropes for the petroleum and natural gas industries-Minimum requirements and terms of acceptance》之“Some parallel-closed ropes and rotation-resistant ropes may be non preformed”看，平行拾鋼絲繩和多層般阻旋轉鋼絲繩合繩時并非必
須進行預變形，從Casar、Diepa、Usha martain、Re-
daclli、SHINKO、Kiswire、SEF等企業生產的多層股阻旋轉鋼絲繩為松散鋼絲繩判斷，合繩應該沒有采用預變形工藝，或采用預變形工藝并不是為抽制不松
散鋼絲繩，SHINKO、Kiswire生產的單層般租旋轉鋼絲絕以及Bridon、FAZER生產的單摻鋼絲繩也是松散鋼絲繩。另外，GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》、GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》、YB/T
5359-2010《壓實股鋼絲繩》、GB/T33955-2017《礦井提升用鋼絲紀》、GB/T34198-2017起重機用鋼絲繩》等也明確對租旋轉鋼絲繩不強調必須按照不松散粉制。實際用量占比最大的綱絲能仍然是不松散鋼絲繩，如6股鋼絲繩、8股鋼絲繩。從CASAR Short history of steel wire ropes》資料看，預變形工藝發明初衷契合的是鋼絲繩使用者方便使用鋼絲繩常要。從目前看，合繩預變形工藝參數有與鋼絲繩拾距相關的預變形器泥槍間距和預變形器輥槍壓下量，文獻]給出部分結構、拾制類型的鋼絲繩預變形工藝參數參考值，文獻[B-12]還進行了鋼絲繩預變形理論研究。GB/T8706-2017《鋼絲繩術語、標記和分類》給出充分預變形鋼絲繩（fully pre-
formedrope）定義：“股中鋼絲和綱絲繩中股的內應力小，當解除所有約束后，綱絲繩中鋼絲和股仍保持在原來位置”。我國相關標準關于綱絲繩不松散性檢查方法是“將綱絲繩一端解開相對稱的兩個膠，當兩個股重新恢復到原位后，不應自行再散開”。煤生字（1988）第144號《煤礦鋼絲繩檢驗技術規范》
中“鋼絲紀不松散程度檢驗與判定”將鋼絲經松散等級分為3個等級：特級不松散、一級不松散和松散，并給出了量化判定指標。除此以外，筆者尚未看到用量化指標評價鋼絲紀不松散的其他文獻。從對外技術交流看，當使用預變形工藝檢制不松散鋼絲繩時，評價預變形效果有2個參數：螺微長（HELIX LENGYH）和螺旋高（HELIXHEIGHT）。前者定義為從鋼絲能中取股，測得對應l個鋼絲繩拾距時膠螺旋長度與鋼絲繩實測拾距之比，后者則定義為從鋼絲繩中取股，測得股螺旋高度與鋼絲繩實測直徑之比。文獻3，14]僅控制螺旋高是不夠的，特別是從國外資料尚未看到有文獻所提螺旋高到100%
最為理想的技術提示。使用碳變形工藝掩制不松散鋼絲繩，合適的螺旋長、螺旋高必須經過實或。松和數其實是2個不同的概念，前者指股對繩芯的裹緊程度，后者指股在鋼絲繩中、鋼絲在股中保持原撿制狀態的能力。當然，鋼絲紀拾制是否緊密，除與預變形工藝相關外，還牽扯合繩前股的拾制應力找態是否合適口國、預變形器相關尺寸是否合適、使用壓級模尺寸是否合適、是否進行了后變形等因素。從多次對外技術交流看，合繩使用后變形會降低鋼絲繩的扮制緊密性，這也是國外企業很少使用后變形的根本原因，如處于運行狀態SHINKO圖7合繩機、Redaelli圖8合繩機、OLIVEIRA圖9合絕機、THYS-
SEN圖10合繩機、Kiswire圖11合繩機和SEF圖12合絕機就沒有配置后變形工裝，這與國內合繩機標配后變形器存在明顯不同。如果采用預變形工藝拾制不松散鋼絲繩，一定要用量化指標評價預變形效果。
2.5鋼絲繩掩制損失系數基于鋼絲繩最基本、最主要的功能，破斷拉力無疑是其最重要的力學性能。從保證鋼絲繩使用安全角度考慮，破斷拉力性能必須保證，雖然鋼絲繩破斷拉力是標準規定鋼絲繩性能必檢項目，但如果對每條鋼絲繩進行破斷拉力檢測，對產量大的生產企業，檢驗將是一筆不小的費用，同時試樣消耗也不可小覷，對產量小的鋼絲繩生產企業，配置相應檢測設備同樣花費不小。那么，如何既能保證鋼絲繩破斷拉力，又能顯著節省檢測支出，顯然，在生產過程控制質量穩定情況下，“算”不失為一種好方法，通過對國外技術交流得知，國外鋼絲繩企業提供市場的鋼絲繩并不一定是每根都進行破斷拉力試驗，如果用戶對“算”得的破斷拉力不放心或有質疑，完全可委托相關機構進行檢測，但很少出現實測破斷拉力不滿足技術規范現象。文獻6]中“布頓生產出的每根鋼絲繩都經歷了“拉力檢驗”，每生產出一定長度的鋼絲繩都要取下一段樣品來進行張拉毀壞試驗也是一種佐證，注意這里的“每生產出一定長度的鋼絲繩”而不是每生產一根或一條鋼絲繩。Diepa、Casar、Python、ArcelorMittal等業界強者資料所給鋼絲繩最小破斷拉力（Minimum breaking load）等于綱絲紀強度級別×組繩鋼絲面積（Section）x撿制損失系數（spinning loss factor），而鋼絲繩強度級別來以組繩鋼統面積之積，其可等效鋼絲破斷粒力總和。此處鋼絲破斷拉力總和不是鋼絲繩中實測鋼絲破斷拉力總和，是將組繩鋼絲強度級別視為鋼絲繩強度級別計算所得鋼絲破斷拉力總和，也可視為組繩綱絲破斷拉力總和的最小值。對鋼絲紀生產企業而言，組繩鋼絲面積、鋼絲繩強度級別、選擇制繩鋼絲的強度級別已知，故只要準確確定拾制損失系數，即可“算”出鋼絲繩最小破斷拉力，或者相對準確預測鋼絲繩實際破斷拉力，而掩制系數的確定，則需要基于大量的檢測數據，并基于通過數理統計方法而獲得。檢制損失系數的穩定性，其實反映的是鋼絲繩生產全過程的質量穩定性，涉及鋼絲繩結構參數設計質量的穩定性、組繩鋼絲力學性能質量的穩定性和股繩撿制質量的穩定性等。撿制損失系數不真實，則很難保證鋼絲能破斷拉力的可靠性。
將“spinning loss factor”翻譯為驗制損失系數從字面著是正確的，但從其與最小鋼絲破斷拉力總和之積即為鋼絲繩最小破斷拉力計算公式看，將
“spinning loss factor”稱謂撿制損失剩余系數似乎更合適。JISG3525：2013《Wire ropes》和JISG3546：
2000《Wire ropes with profile wires》給出根據綱絲破斷拉力總和F。（aggregate breaking force）、撿劍損失系數k（spinning loss factor）計算鋼絲繩破斷拉力F
（Breaking force of rope）公式如下：
F，=（100-k）×F，/100。（1）
從式（1）看，筆者認為，JISG3525：2013和JISG
3546：2000對“spinning loss factor”的理解和使用既符合鋼絲繩生產實際且在技術上嚴謹（注：式（1）中100一k之差與100之比也即習慣所言捻制損失系數）。
3結語
鋼絲繩投入工業使用已超過180年，結構品種極大豐富，內在質量不斷提升，改進壽命技術不斷更新，鋼絲繩制造者通過持續不斷的努力去契合著各行各業對鋼絲繩的質量需求。我國雖然已是世界鋼絲繩制造第一大國，但從與業界強者關于鋼絲繩技術研究深度、對產品制造技術的引領能力、市場對產品質量的認可度等方而對比，絕大多數企業仍然處于劣勢，能夠真正陣列第一梯隊者極少，與第一梯隊差距不大者也是不多，造成這種狀態園然是受到原輸材料質量、理論研究水平、生產裝務條件差異的影響，但也與國內鋼絲繩生產企業對制造、使用總結不到密切相關。鋼絲能生產既需要一定的理論，同時需要一定的實踐，其中組繩（般）同層股（鋼絲）相對合理間隙、合絕真實的直徑壓縮系數、鋼絲繩卷距與股扮距合理匹配、合繩預變形效果正確評價與符合實際鋼絲繩檢制損失系數等重要的經驗數揭必須得到充分驗證。能量化的要盡量量化，量化后的要盡可能困化。
為了持續提高國產鋼絲繩質量，需要鋼絲繩制造企業科技工作者認真研究、精心實踐，一代接著一代干，持之以恒，努力實現我國鋼絲繩制造技術的追趕超越。
