钢丝绳、涂覆钢丝绳和包括钢丝绳的带的制作方法

公开日期:2021-06-11
位置:E科技>>纺织,织造,皮革制品制作工具,设备的制造及其制品技术处理方法

钢丝绳、涂覆钢丝绳和包括钢丝绳的带的制作方法

本发明涉及一种作为涂覆钢丝绳被包裹在聚合物护套中的钢丝绳或被包裹在聚合物带中的钢丝绳,以用于在诸如电梯、起重机、升降机等的提升应用中使用。

背景技术

在提升应用中使用钢丝绳是普遍存在的。钢丝绳通常(如果不是排他地)包括芯,多个股围绕芯缠绕。股由绞捻在一起的钢单丝制成。可能的是,股被组织成层,例如第一类型的股的中间层以第一捻距和第一捻向围绕芯缠绕。在这些中间股的顶部,第二类型的股的外股可以以第二捻距和第二捻向绞捻。如果中间股和外股的捻距和捻向相同,则称为单捻绳。

芯在钢丝绳内占据唯一的位置。由于芯位于中心并被螺旋形成的股包围,因而与股的螺旋长度相比,芯的长度更短。因此,如果整个钢丝绳被拉伸,由于芯的长度更短,芯需要比股伸长更多。

此外,当钢丝绳在滑轮上运行时,在滑轮转向处,滑轮上径向向外的股将搁置在芯上,并且芯本身将搁置在股的径向内床上。此时股被螺旋地缠绕,他们能够容易地吸收由滑轮上的弯折所施加的额外外部长度。然而(由于芯较短并且没有螺旋变形)芯必然将被伸长,或者(当芯不伸长时)切割在滑轮转弯部处承载芯的股床,从而导致芯和/或下层股过早磨损。

另外,在滑轮处,由于与滑轮的接触压力,芯被横向地压缩。由此,芯的直径减小,从而允许股的螺旋采用较小的直径,并进而轴向拉长。当芯的直径永久减小时,会导致钢丝绳永久伸长,这在提升应用中是不期望的。

因此,芯必须满足以下要求

-芯必须在反复弯折下弹性伸长而不减小直径,以防止下层股在滑轮处磨损;

-芯必须在横向上足够硬,以将股螺旋径向地保持在适当位置,从而防止钢丝绳在使用期间伸长;

因此,芯材料的选择对钢丝绳的总体性能具有很大影响。以下类型的芯是公知的

-纤维芯(fc)是由天然或人造纤维制成的芯。其缺点是纤维芯容易横向地被压缩,导致钢丝绳永久伸长;

-独立钢丝绳芯(iwrc)是本身就是钢丝绳的芯。已经发现这种芯在伸长率和直径保持性方面表现优异。然而(由于钢丝的硬度),钢丝绳倾向于磨损外股的内侧,导致钢丝绳的断裂负荷损失。

为了克服iwrc型钢丝绳的缺陷,已经提出了各种解决方案

-在减轻磨损损失的一种尝试中,整个钢丝绳中的钢丝拉伸等级被选择为相等的。即,所有钢丝的拉伸等级均为1770n/mm2或1570n/mm2。在钢丝绳是“双型”钢丝绳(参考iso标准4344)的情况下,较低拉伸强度的丝设置于股的外层中;

-替代地,已经建议使用“缓冲芯”(wo94/03672),即,这些芯是具有实心中心部件的芯,围绕该中心部件提供塑料罩套,其中塑料罩套设置有螺旋凹槽,用于将外股接纳并保持在适当位置。这种解决方案可能会面临外股对塑料的磨损;

-替代地,已经建议在围绕iwrc封闭外股之前,用塑料护套包覆iwrc(us2008/0236130)。尽管在该解决方案中iwrc与外股隔绝,但钢丝绳的低负载伸长率性能无法令人满意,因为

(当增加负荷时),只要塑料没有被完全压缩,绳的模量最初就会保持较低,并且此后一旦金属丝彼此接触就升高。

最近,已经引入了具有拉伸强度高于2000n/mm2的单丝的涂覆钢丝绳以用于在电梯中(ep1597183、ep1517850、ep1347930、ep1213250)使用。使用这些高拉伸强度带来了芯内部磨损方面的新问题,本发明人已经试图在下文将要描述的本发明中解决这些问题。

技术实现要素

本发明的主要目的在于提出一种克服了过去出现的问题的钢丝绳。本发明的第一目的在于提供一种具有受控磨损性能的钢丝绳。本发明的另一目的在于提供一种具有芯的钢丝绳,该芯在包围芯的股磨损之前首先磨损。本发明的另一目的在于提出一种涂覆钢丝绳,其中外部单丝用聚合物护套保护。本发明的又一目的在于提供一种包括钢丝绳的带,其特别适用于在电梯中使用。本发明的又一目的在于提出一种生产钢丝绳的方法。

为了本申请的目的每当针对值a和b之间的某一数量“q”考虑连续值的范围时,其被读作a≤q<b。换句话说q大于或等于a,且q小于b。换句话说对于任何连续范围范围的下限包含在范围内,上限不包含在范围内。当考虑从“n”到“m”的离散值时,“n”和“m”均包含在范围内。

根据本发明的第一方面,提出了一种根据权利要求1的特征的钢丝绳。

该钢丝绳特别适用于在涂覆钢丝绳或聚合物护套带中使用,涂覆钢丝绳或聚合物护套带用于在提升应用(诸如在起重机、升降机或类似物中提升货物)中使用,或者涂覆钢丝绳或聚合物护套带用于在电梯中使用以用于运送人员,例如公共用途电梯或具有专用用途的电梯(例如在风车中)。

钢丝绳包括芯和围绕芯绞捻的多个股。芯和每个股包括绞捻在一起的内部钢单丝和外部钢单丝。外部钢单丝位于芯和股的径向外侧。换句话说,从股或帘线的外部观察,外部钢单丝清晰可见(至少在没有聚合物护套时),而内部单丝被外部单丝覆盖。

钢单丝在芯或股中绞捻在一起可以根据本领域已知的任意组合实现

芯可以围绕单个单丝构建,该单个单丝由5个、6个或7个外部单丝包围。单丝的直径被选择为适应绞捻单丝的捻距捻距越小,外部单丝必须越细。替代地,芯可以是由“n”个内部单丝组成的层状构造,该n个内部单丝以第一捻距和第一捻向绞捻在一起,在该n个内部单丝顶部,一层“m”个外部单丝以不同于第一捻距和/或第一捻向的第二捻距和/或第二捻向绞捻。合适的示例是其中“n”等于3且“m”为9。

进一步优选的构造是平行捻构造,其中所有单丝以单一捻距和捻向绞捻在一起。例如,根据us4829760的12个丝或根据us3358435的9个丝的半warrington构造可以被用作芯。芯最优选的是其中不存在中心单丝或主丝的组合,即,当散开时,所有内部单丝和外部单丝均表现为螺旋形状。

股可以具有与芯不同的构造。如稍后将解释的,股的构造在钢丝绳中的位置可以不同。适当的股构造是

-单层构造,诸如

i.单个内部单丝,多个外部单丝以单一捻距和捻向围绕该单个内部单丝绞捻。单丝的适当数目是5个、6个或7个外部单丝被绞捻,或者

ii.围绕彼此绞捻的多个外部单丝。例如以单一捻距绞捻在一起的3个、4个或5个单丝;

-层状构造,其中单捻或层状构造由外部单丝层覆盖,外部单丝具有不同于单丝外层的捻距和/或捻向。示例是1+5+10、1+6+12、3+6+12、3+9+15;

-平行捻构造,其中所有单丝以相同捻距和捻向绞捻在一起,由此单丝彼此线接触。值得注意的示例是warrington型构造,诸如c|n×d1|n×d2|n×d3,其中“n”等于5、6或7,并且其中竖线“|”表示丝以相同捻距和捻向围绕中心“c”绞捻。示出了单丝的直径并且单丝的直径彼此不同。中心“c”可以是单个单丝或单个层构造。加下划线的单丝是从股外部可见的外部单丝。替代地,平行捻构造可以是seale股,用c|n×d1|n×d2表示,其中n等于6、7、8或9。同样,下划线的单丝表示外部单丝;

钢单丝从具有普通碳钢组分的盘条中拉拔。在本申请的上下文中,“普通碳钢”具有根据以下线的组成(所有百分比均为重量百分比)

-碳含量(%c)在0.60%至1.20%的范围内。碳更多会导致冷成形下更高的应变硬化。普通碳钢盘条由钢厂提供,碳钢盘条的碳等级彼此之间的级差为0.05wt%的碳。0.60碳等级钢平均包含0.60至0.65wt%之间的c,0.65等级平均包含0.65至0.70wt%之间的c,0.70等级平均包含0.70wt%至0.75wt%之间的c,以此类推。下限总是包含在等级内,并且用于指定该等级。为了实施本发明,可能需要在同一钢丝绳内使用不同碳等级的盘条;

-锰含量(%mn)在0.10%至1.0%的范围内,例如0.20%至0.80%。锰(与碳类似)增加盘条的应变硬化,并且还在盘条的制造中充当脱氧剂;

-硅含量(%si)在0.10%至1.50%的范围内,例如0.15%至0.70%。硅用于在制造期间对钢脱氧。与碳类似,硅也有助于增加钢的应变硬化;

-如铝、硫和磷的元素的存在应保持在最低水平。例如,铝含量应保持低于0.035%,例如低于0.010%,硫含量最好低于0.03%,例如低于0.01%,磷含量低于0.03%,例如低于0.01%;

-钢的余量是铁和无意中存在的其它元素;

可以有意地将其它金属元素(诸如铬、镍、钴、钒、钼、铜、铌、锆、钛)加入到钢中,以用于微调钢的性能(冷强化、奥氏体化行为、延展性等)。这种钢被称为“微合金化”钢。

普通碳钢的拉拔如下进行

-首先通过机械除鳞和/或通过化学酸洗来清洁直径为5.5mm的盘条,以去除存在于表面上的氧化物;

-对盘条进行第一系列的干拉操作,以将直径减小至第一中间直径;

-在该第一中间直径d1(例如在约3.0至3.5mm)下,对干拉钢丝进行铅淬火。铅淬火意味着首先奥氏体化至约1000℃的温度,然后在约600至650℃的温度下从奥氏体相转变为珠光体相。这种冶金结构可以被拉拔至甚至更小的直径……

-……在第二系列的直径减小步骤中,从第一中间直径d1开始拉拔至第二中间直径d2的第二干拉步骤。第二直径d2通常在1.0mm至2.5mm的范围;

-在该第二中间直径d2下,钢丝经受第二铅淬火处理,以将金相结构恢复至珠光体;

如果在第一和第二干拉步骤之间,总直径减小量不是太大,则可以从盘条进行直接拉拔操作,直到得到直径d2。

-在该铅淬火处理之后,钢丝具有金属涂层。一个示例是锌涂层或锌合金涂层,例如锌和铝的合金。优选地,通过在被称为“热浸镀锌”的过程中引导铅淬火的丝通过熔融锌或熔融锌合金的浴,施加锌或锌合金涂层。更优选地是用锌或锌合金电解涂覆,因为在热浸镀锌中,丝的表面形成铁和锌的合金层,从而导致涂层与钢基底之间的金属结合。替代地,黄铜涂层可以通过下述方式施加随后用铜层、然后用锌层电解涂覆丝,锌层随后热扩散以形成黄铜层。

在最后的拉拔步骤中,钢单丝获得其在强度、伸长率、硬度、延展性和韧性方面的最终性能。在该拉拔步骤中,通过将具有中间丝直径“d”(根据上游过程,等于“d1”或“d2”)的中间丝拉拔通过直径减小为最终单丝直径“d”的后续模具,使得中间丝减小。优选地,这通过湿拉来完成,即,将丝和模具浸没在润滑剂中,润滑剂冷却并降低拉拔期间的拉拔摩擦。施加到丝上的“真实伸长率ε”是操纵丝的最终特性的最重要的参数,并且定义为

ε=2·ln(d/d)

本发明的特征在于(权利要求1),芯的外部钢单丝的平均维氏硬度比股的外部钢单丝的平均维氏硬度低至少50hv。在钢单丝的垂直横截面上,外部单丝的维氏硬度在维氏硬度金刚石压头的十个压痕处测量。压头作用力“f”是500克力(或4.905n),施加时间为10秒。测量菱形压痕的两条对角线并取平均值,得到长度δ。则维氏硬度数为

hv=1.8544·f/δ2,单位是kgf/mm2

维氏硬度试验记载于iso6507-1(2018版)“金属材料(维氏硬度试验)第1部分试验方法”。

硬度可以在存在于钢丝绳中的单丝上测量。为此,钢丝绳可以被包裹在环氧树脂基质中,垂直切割、抛光,然后刻痕。如标准iso6507-1所规定的,压痕与钢单丝的边界之间以及彼此之间应该保持平均压痕对角线的至少3倍。取至少十个位置的平均值。

甚至更优选的是,芯的外部钢单丝之间的平均维氏硬度数比股的外部钢单丝之间的平均维氏硬度数低至少70hv。较好的是芯的外部单丝和股的外部单丝之间的维氏硬度数之差保持在200hv以下。

硬度的差异导致以下磨损机制芯的外部单丝和股的外部单丝彼此接触。在钢丝绳的使用期间,芯和股将在相同的短长度上相对于彼此反复地移动。最终,芯的外部单丝将首先开始磨损,因为这些单丝更软,而且在此期间,钢被从更软的芯外部单丝移除。通过本发明的帘线,可以确保首先磨损掉的是芯的外部单丝而不是股的外部单丝,因为芯的外部单丝比股的外部单丝更软。

发明人推测,这对于钢丝绳的整体完整性来说不是问题,因为芯仅对钢丝绳的整体强度有微小贡献仅存在一个芯,但存在多个股。最好是芯被磨损掉,而不是承载大部分负荷的股被磨损掉。该芯充当“牺牲芯”,因为该芯将首先被磨损掉,而股得以保留。

在另一优选实施例中,芯的外部单丝可以具有小于或等于600hv的维氏硬度。甚至更优选的是维氏硬度小于或等于575hv或甚至小于或等于550hv。优选的是,芯的外部单丝的硬度高于400hv,以防止芯过度磨损。此外,芯的内部单丝可以具有小于或等于600hv或甚至小于或等于575hv的维氏硬度。

与此相反,股的内部单丝和外部单丝可以具有大于600hv或甚至大于650hv或甚至大于700hv的维氏硬度。

在另一高度优选实施例中,多个股被划分为两组

-围绕芯绞捻的5至8个中间股;

-6至12个外股,这些外股在中间股上绞捻;

外股在中间股上绞捻的捻距和/或捻向可以不同于中间股围绕芯绞捻的捻距和/或捻向。替代地,中间股和外股可以以相同捻距和捻向围绕芯绞捻,从而形成单捻绳。

除了要求芯的外部单丝的维氏硬度数必须比股的外部单丝的维氏硬度数低至少50hv之外,还要求外股的外部单丝的维氏硬度数必须比中间股的外部单丝的维氏硬度数高至少40hv。

换句话说芯的外部单丝的维氏硬度低于中间股的外部单丝的维氏硬度,而中间股的外部单丝的维氏硬度又低于外股的外部单丝的维氏硬度。因此,钢丝绳中最硬的单丝可以在钢丝绳的外侧找到。

在另一优选实施例中,芯的外部单丝的钢的碳含量低于0.80重量百分比的碳,或甚至低于0.70重量百分比的碳,如低于0.65重量百分比的碳。此外,芯的内部单丝的碳含量可以低于0.80、0.70或0.65重量百分比的碳。

然而,碳含量不能太低,因为这(加上硬度较低的外部丝)会导致整个芯过早失效。因此[E科技www.ehome5.com],对于芯的所有单丝,碳含量均应大于或等于0.60重量百分比的碳。

在另一优选实施例中,作为中间股的股的钢单丝由具有小于0.80重量百分比碳的钢制成,而外股的钢单丝由具有大于或等于0.80重量百分比碳(例如大于或等于0.85重量百分比的碳,或者甚至大于或等于0.90重量百分比的碳)的钢制成。在特别优选实施例中

-芯的内部钢单丝和外部钢单丝由碳含量低于0.70%重量的钢制成;

-中间股的内部钢单丝和外部钢单丝由碳含量大于或等于0.70%重量且小于0.80%重量的钢制成;

-外股的内部钢单丝和外部钢单丝由碳含量大于或等于0.80%重量的钢制成。

在改进实施例中,中间股的内部钢单丝和外部钢单丝的钢的碳含量(同样适用于外股的内部单丝和外部单丝)大于或等于0.80%重量的碳。

赋予钢丝的钢的碳含量和真实伸长度主要决定钢单丝的拉伸强度。因此,在高度优选的实施例中,芯的内部钢单丝和外部钢单丝的拉伸强度小于2000n/mm2,优选甚至小于1900n/mm2,或甚至小于1800n/mm2。不推荐芯的拉伸强度低于900n/mm2。相反地,股的内部单丝和外部单丝必须具有大于或等于2000n/mm2的拉伸强度,以赋予钢丝绳足够的强度。

其中丝的“拉伸强度”是指丝的断裂负荷(用n表示)除以单丝的垂直横截面积(以mm2为单位)的比率。优选在钢单丝结合到钢丝绳中之前对钢单丝进行测定。然而,如果不可行,则可以将钢单丝从钢丝绳中散开,并且可以在变形的丝上确定拉伸强度。散开后获得的结果比未变形单丝低约-5%至0%。

在又一优选实施例中,中间股的内部钢单丝和外部钢单丝的拉伸强度小于2700n/mm2或甚至小于2600n/mm2

在一个最终优选实施例中,外股的内部钢单丝和外部钢单丝的拉伸强度大于或等于2600n/mm2。甚至更优选的是,外股的外部钢单丝的拉伸强度大于或等于2700n/mm2。优选地,钢单丝的拉伸强度不超过3500n/mm2,否则会形成脆性丝。

根据本发明的第二方面,描述并要求保护一种涂覆钢丝绳。该涂覆钢丝绳包括如上所述的一条钢丝绳,以及周向地包围钢丝绳的聚合物护套。优选的是,涂覆钢丝绳的横截面是圆形的。

根据本发明的第三方面,提供了一种用于在提升应用使用的带。该带包括如上所述的多个钢丝绳和聚合物护套。聚合物护套包裹并以并排关系保持多条钢丝绳。优选地,带的横截面是矩形的。带可以是扁平带、在基本上垂直于带的长度尺寸的方向上具有齿的齿状带或沿带的长度具有槽的槽型带。

如在钢丝绳中那样,最硬的单丝可以在绳的外侧找到(这与已知的实践相反,在已知的实践中,由于外部单丝接触滑轮,因此它们应当是软的),需要对钢丝绳在其上运行的滑轮进行某种保护。聚合物护套用作外股的硬外部单丝与带或涂覆电梯绳在其上运行的滑轮之间的缓冲。

涂覆钢丝绳或带的护套材料优选是弹性聚合物,也被称为弹性体。当高于其玻璃化转变温度时,弹性体兼具粘性和弹性属性。护套材料例如可以由热塑性或热固性弹性体聚合物制成。

热塑性聚合物的非限制性示例是苯乙烯嵌段共聚物、聚醚酯嵌段共聚物、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性聚氨酯和聚醚聚酰胺嵌段共聚物。

在优选实施例中,护套包括基于醚基聚氨酯、酯基聚氨酯、酯-醚基聚氨酯、碳酸酯基聚氨酯或其任意组合的热塑性聚氨酯弹性体。特别优选的热塑性聚氨酯弹性体在wo2018/015173中公开。

最值得注意的热固性(或热硬化)弹性聚合物是橡胶,诸如聚异戊二烯、氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯、丁基橡胶、腈和氢化腈橡胶、epdm。

优选地,通过围绕一条或多条钢丝绳挤出聚合物来施加涂覆钢丝绳或带的护套。必须小心处理以至少在外股之间,并且优选向下至中间股获得聚合物的渗透。最好是将钢丝绳完全向下渗透至芯和芯的内部单丝。优选地,钢丝绳涂覆有粘合剂,以获得聚合物与钢单丝之间的粘合。

根据本发明的第四方面,描述并要求保护生产根据前述任一实施例的涂覆钢丝绳的方法。该方法包括以下步骤

-提供具有普通碳钢组分的一个或多个钢盘条。如果使用多于一个钢盘条,则不同的钢盘条可以属于不同的碳等级,这取决于最终的单丝将放置在钢丝绳中的什么位置;

-将盘条拉拔成具有中间钢丝直径的一个或多个中间钢丝。根据最终单丝要达到的硬度,不同的中间钢丝可能是必要的。从属于硬度,这也将影响最终单丝的拉伸强度;

-对中间钢丝进行铅淬火。这是为了恢复有利的金相结构,以便能够将丝进一步拉拔;

-将中间钢丝拉拔为芯的内部单丝或外部单丝、以及股的内部单丝或外部单丝;

-通过绞捻将芯的内部单丝或外部单丝组装以制成芯,通过绞捻将股的内部单丝和外部单丝组装以形成股。这是本领域技术人员本身已知的可以通过成缆或聚束来执行的步骤;

-通过绞捻将芯和多个股组装为钢丝绳。这通过成缆来完成,或在次优选的程度上通过聚束来完成;

-用包围钢丝绳的聚合物护套涂覆钢丝绳。这通过围绕钢丝绳挤出聚合物护套(在热固性聚合物的情况下可能还有随后的固化聚合物)来完成。

关于该方法的特征在于,芯的内部单丝和外部单丝的钢已经经受小于2.85的真实伸长率。甚至更优选的是,施加的真实伸长率低于2.50,或甚至低于2.30或低于2.00。

在该方法的另一优选实施例中,多个股被划分为中间股和外股。有5至8个中间股和6至12个外股。中间股围绕芯股绞捻,外股围绕中间股绞捻。中间股的内部单丝和外部单丝的钢已经以小于2.85的真实伸长率经受拉拔,并且外股的内部单丝和外部单丝的钢已经以大于或等于2.85的真实伸长率经受拉拔。

在该方法的随后优选实施例中,多个股被划分为中间股和外股。有5至8个中间股和6至12个外股。中间股围绕芯股绞捻,外股围绕中间股绞捻。中间股的内部单丝和外部单丝的钢已经以大于或等于2.85的真实伸长率经受拉拔,并且外股的内部单丝和外部单丝的钢已经以大于或等于2.85、可能甚至大于3.00的真实伸长率经受拉拔。

附图说明

图1示出根据本发明的涂覆钢丝绳的示例性构造,这种钢丝绳特别适合用作电梯绳。

图2示出设计为用于在起重机上使用的根据本发明的涂覆钢丝绳的示例性构造。

图3示出用于在电梯中使用的带的示例性构造。

具体实施方式

图1示出根据本发明的涂覆钢丝绳的横截面。涂覆钢丝绳包括钢丝绳110,钢丝绳110被包裹、包覆在聚合物护套180中。聚合物护套180完全包围钢丝绳110。钢丝绳110由芯120和围绕芯120绞捻的多个股140、140′...和160、160′组成。芯包括单个内部单丝122和六个外部单丝124。中间股140还具有被六个外部单丝144包围的内部单丝142。外股160具有七个内部单丝162和十二个外部单丝164。外股具有warrington几何形状。外部单丝位于股的外周,由此覆盖内部单丝。

聚合物护套180由酯多元醇基聚氨酯制成,例如可从basf获得的el1190。其围绕钢丝绳挤出。在挤出期间,要注意弹性体完全渗透钢丝绳向下直至芯丝122。

图1的钢丝绳的详细构造可以总结为以下公式

{[(0.34+6×0.31)10.0z+6×(0.25+6×0.25)10.0s]20z+7×(0.34|6×0.31|6×0.33|6×0.25)20s}45z

括号指示组装的不同水平。一个括号水平内的所有元件在一个成缆操作中进行组合。

带小数点的数字表示单丝的直径(以mm计),而整数表示单丝的数目。下标是捻距,包括各个股的单丝被绞捻在一起的捻向。

芯的外部单丝具有0.31mm的直径,中间股的外部单丝具有0.25mm的直径。外股的外部单丝具有0.33mm和0.25mm的直径。

不同单丝的属性总结在表i中(单丝按照股从内到外排序)

表i绳i的细节

维氏硬度是已经按照iso6507-1(2018版)用500克力的压痕力持续10秒后进行了测量。已经测量特定层中的所有单丝并取平均值。碳含量是钢盘条领域中通常规定的等级下限。通过测定断裂负荷(以n为单位)并将其除以钢单丝的横截面积(以mm2为单位),在直丝上测量拉伸强度。

正如可以证实的,芯的0.31mm外部单丝与中间股0.25mm的外部单丝接触。其维氏硬度数分别是524hv和613hv,维氏硬度数之差相差50hv以上,即,89hv。

与中间股的外部单丝相比,芯的外部单丝和内部单丝两者都是软的,因为芯的外部单丝和内部单丝的硬度小于600hv,而中间股的外部单丝的硬度大于600hv。中间股的外部单丝具有600hv以上的维氏硬度。

外股0.33mm和0.25mm的外部单丝的维氏硬度比中间股的外部单丝的维氏硬度高40hv。

因为芯的外部单丝以及内部单丝来自0.70等级,它们的碳含量低于0.80%c。

芯和中间股的所有单丝均由包含低于0.80wt%的c的钢制成,而外股的内部单丝和外部单丝包含高于0.80wt%的c。

芯的内部单丝和外部单丝已经经受的真实伸长率为1.61和1.79,远低于2.85的极限。中间股的内部单丝和外部单丝已经经受2.69的真实伸长率,低于2.85的极限。外股的0.34和0.31的内部单丝分别已经经受3.05和3.23的真实伸长率,而0.25和0.33的外部单丝分别已经经受3.20和3.11的真实伸长率,远高于2.85的极限。

芯的内部单丝(1791n/mm2)和外部单丝(1857n/mm2)的拉伸强度远低于2000n/mm2。中间股的内部单丝和外部单丝的拉伸强度(2315n)高于2000n/mm2,但低于2600n/mm2。外股的内部单丝和外部单丝的拉伸强度总是高于2600n/mm2,即,2742n/mm2(0.34mm)、2865n/mm2(0.31mm)、2696n/mm2(0.25mm)和2782n/mm2(0.33mm)。外股中较高的拉伸强度确保了整个绳的总断裂负荷足够高,即,31kn。

尽管在金属工业中多次提到与钢的拉伸强度相关的硬度测量,但这仅在钢的较低范围内(即,低于2000n/mm2)对于非冷加工钢(例如在具有不同碳含量的钢范围内)有效。参见iso18265和其中给出的警告。

本发明人注意到,目前使用的用于电梯的钢丝绳不使用硬度超过600hv的单丝。本发明人还观察到,在钢丝设计领域中使用不同硬度、真实伸长度、不同碳含量或不同拉伸强度是不常见的。在普通技术的绳中,所使用的丝的拉伸等级总是小于2000n/mm2。在任何情况下,标称拉伸等级绳的数目均被限制为一条或两条。所谓的双拉伸等级均限于低于2000n/mm2的拉伸强度,例如根据iso4344的1370/1770等级的绳。此外,普通技术的绳使用拉伸强度最低的单丝作为外股的外部单丝,而更高拉伸强度的单丝则位于芯和绳的内部部分。

在相同构造和制造方式的对比实施例中,仅改变了中间直径d2和碳含量(参见表ii)。

表ii绳ii的细节

由于芯的外部单丝与中间股的外部单丝之间的硬度差小于50hv,所以不满足本发明的条件。

在电梯中,已经用绳i和绳ii两种涂覆钢丝绳进行了隐蔽的现场试验。虽然所用绳的横截面显示绳i的芯的外部单丝确实表现出磨损增加(如所预期的),但结果绳i的疲劳寿命与绳ii一样好,且同时具有改进的残余断裂负荷。

图2示出涂覆钢丝绳200,涂覆钢丝绳200被设计为用于起重机绳应用,涂覆钢丝绳200由钢丝绳210和具有圆形横截面的聚合物护套280组成。该绳包括芯220,芯220由一个内部单丝222组成,内部单丝222被六个外部单丝224包围。芯220被18个股包围,这些股可以分为直接包围芯220的六个中间股240和十二个外股260、270。中间股同样包括被六个外部单丝244包围一个内部单丝242。十二个外股由六个小直径股270和六个大直径股260组成。同样,外股由内部单丝262、272组成,六个外部单丝264、274围绕内部单丝262、272绞捻。芯和所有股在一次闭合操作中被绞捻在一起,即,所有股具有相同捻距和捻向。六个小直径股270和六个大直径股260的直径被选择以形成warrington股组件。钢丝绳可以方便地指定为(19×7)w。钢丝绳还设置有围绕钢丝绳挤出的聚氨酯弹性体涂层280。

详细地,钢丝绳的组成可以写为

[(0.63+6×0.62)28s|6×(0.61+6×0.60)28z|6×(0.46+6×0.45)20z|6×(0.61+6×0.60)28z]60s

所有丝均用薄的热浸镀层镀锌,其中每千克单丝的锌重量为约15克。

单丝的细节示于表iii中

表iii,绳iii的细节

与中间层的外部单丝接触的芯的外部单丝的维氏硬度点低了75hv。此外,芯的所有单丝的维氏硬度均小于600hv点。

涂覆前钢丝绳的直径为8.1mm,涂覆后包括聚氨酯的钢丝绳直径为8.5mm。涂覆钢丝绳的重量为270克/米,断裂负荷为约70kn。

图3示出由四条钢丝绳302构成的带300,钢丝绳由聚合物护套380包裹并保持平行。钢丝绳302具有以下公式的(19×7)w构造

[(0.38+6×0.36)16z|6×(0.35+6×0.33)16z|6×(0.30+6×0.28)12z|6×(0.38+6×0.36)16z]38s

钢丝绳302的直径为4.8mm,断裂负荷为27kn,并且线密度为92克/米。带的厚度为7mm,并且宽度为26mm。

单丝具有以下特性(表iv)

表iv

芯的外部单丝的维氏硬度比中间股的外部单丝的维氏硬度低55hv。

技术特征

1.一种用于在提升应用中使用的钢丝绳,所述钢丝绳包括芯,以及围绕所述芯绞捻的多个股,所述芯和所述股中的每个股包括绞捻在一起的内部钢单丝和外部钢单丝,所述外部钢单丝位于所述芯和所述股的径向外侧,所述钢单丝的钢是已经经受拉拔的普通高碳钢,

其特征在于,

所述芯的所述外部钢单丝的平均维氏硬度比所述股的所述外部钢单丝的平均维氏硬度低至少50hv,所述维氏硬度用施加500克力的压痕力10秒来测量,在所述钢单丝的垂直横截面上的十个测量点上取所述平均值。

2.根据权利要求1所述的钢丝绳,其中所述芯的外部单丝具有小于600hv的维氏硬度数。

3.根据权利要求2所述的钢丝绳,其中所述芯的内部单丝具有小于600hv的维氏硬度数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的钢丝绳,其中所述股的外部单丝具有大于或等于600hv的维氏硬度数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的钢丝绳,其中所述多个股包括5至8个中间股和6至12个外股,所述中间股围绕所述芯绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,其中所述外股的外部单丝的维氏硬度数比所述中间股的所述外部单丝的维氏硬度数高40hv或更多。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的钢丝绳,其中所述芯的所述外部单丝的钢的碳含量低于0.80重量百分比。

7.根据权利要求6所述的钢丝绳,其中所述芯的所述内部单丝的钢的碳含量低于0.80重量百分比。

8.根据权利要求6或7所述的钢丝绳,其中所述多个股包括5至8个中间股和6至12个外股,所述中间股围绕所述芯绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,其中所述中间股的内部单丝和外部单丝的钢包含低于0.80重量百分比的碳,并且所述外股的内部单丝和外部单丝的钢包含高于或等于0.80重量百分比的碳。

9.根据权利要求6或7所述的钢丝绳,其中所述多个股包括5至8个中间股和6至12个外股,所述中间股围绕所述芯绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,其中所述中间股的内部单丝和外部单丝的钢包含高于或等于0.80重量百分比的碳,并且所述外股的内部单丝和外部单丝的钢包含高于或等于0.80重量百分比的碳。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的钢丝绳,其中所述芯的所述内部单丝和所述外部单丝的拉伸强度小于2000n/mm2,并且所述多个股的所述内部单丝和所述外部单丝的拉伸强度大于或等于2000n/mm2

11.根据权利要求10所述的钢丝绳,其中所述多个股包括5至8个中间股和6至12个外股,所述中间股围绕所述芯绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,其中所述中间股的所述内部单丝和所述外部单丝的拉伸强度小于2600n/mm2

12.根据权利要求10或11所述的钢丝绳,其中所述多个股包括5至8个中间股和6至12个外股,所述中间股围绕所述芯绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,其中所述外股的所述内部单丝和所述外部单丝的拉伸强度大于或等于2600n/mm2

13.一种用于在提升应用中使用的涂覆钢丝绳,包括一条根据权利要求1至12中任一项所述的钢丝绳,以及周向地包围所述钢丝绳的聚合物护套。

14.一种用于在提升应用中使用的带,包括多个根据权利要求1至12中任一项所述的钢丝绳,以及聚合物护套,所述聚合物护套包裹并以并排关系保持多个所述钢丝绳。

15.一种生产根据权利要求1至12中任一项所述的钢丝绳的方法,包括以下步骤

-提供具有普通碳钢组分的一个或多个钢盘条;

-将所述盘条拉拔成具有中间钢丝直径的一个或多个中间钢丝;

-对所述中间钢丝进行铅淬火;

-用金属涂层涂覆所述中间钢丝;

-将所述中间钢丝拉拔为所述芯和/或所述股的所述内部单丝或所述外部单丝;

-通过绞捻将所述芯的所述内部单丝和外部单丝组装成所述芯,通过绞捻将所述股的所述内部单丝和外部单丝组装成所述股;

-通过绞捻将所述芯和所述股组装为钢丝绳;

其特征在于,

所述芯的所述内部单丝和所述外部单丝的钢已经经受小于2.85的真实伸长率。

16.根据权利要求13所述的方法,其中所述多个股包括5至8个中间股和6至12个外股,所述中间股围绕所述芯股绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,

其特征还在于,

所述中间股的所述内部单丝和所述外部单丝的钢已经以小于2.85的真实伸长率经受拉拔,并且所述外股的所述内部单丝和所述外部单丝的钢已经以大于或等于2.85的真实伸长率经受拉拔。

17.根据权利要求13所述的方法,其中所述多个股包括至少5至8个中间股和至少6至12个外股,所述中间股围绕所述芯股绞捻,所述外股在所述中间股上绞捻,

其特征还在于,

所述中间股的所述内部单丝和所述外部单丝的钢已经以大于或等于2.85的真实伸长率经受拉拔,并且所述外股的所述内部单丝和所述外部单丝的钢已经以大于或等于2.85的真实伸长率经受拉拔。

技术总结

提出了一种用于在电梯和提升应用中使用的钢丝绳。该钢丝绳包括由多个股包围的芯。在使用期间,芯的外部单丝和股的外部单丝可能会彼此接触。芯的外部钢单丝的平均维氏硬度数比股的外部单丝的平均维氏硬度数低至少50HV。由于芯的外部单丝的硬度远低于股的外部单丝的硬度,这些更软的单丝在使用期间优先磨损。这样,牺牲了芯,但保留了股的外部单丝的完整性。更优选地,芯的维氏硬度低于600HV。钢丝的硬度受许多因素影响,诸如碳含量、拉拔期间的冷变形程度、热处理等。提出了本发明构思的不同变型。使用“牺牲芯”使得使用后的残余断裂负荷更高。涂覆钢丝绳包括一个钢丝绳,以及包围钢丝绳的聚合物护套。带包括并排布置且由聚合物护套保持在一起的若干钢丝绳。

技术研发人员E·德鲁斯;A·克卢斯特

受保护的技术使用者贝卡尔特先进帘线阿尔特公司

技术研发日2019.10.22

技术公布日2021.06.11

相关技术