Порошок для удаления окалины с поверхности проката
Изобретение относится к очистке поверхности металлических изделий и может быть использовано в сортопрокатных, листопрокатных, волочильно-калиброванных цехах металлургических предприятий для очистки проката от окалины. Цель изобретения - повышение эффективности удаления окалины с поверхности металла и снижение энергозатрат. В абразивный порошок добавляют поверхностно-активные вещества. Пластифицирование абразивного порошка путем добавления до 1 мас.% мыльного порошка позволяет повысить эффективность очистки цилиндрического проката с 90-96 до 100% и снизить в 3-4 раза энергозатраты.
Изобретение относится к очистке поверхности металлических изделий, оно может быть использовано в сортопрокатных, листопрокатных, волочильно-калибровочных цехах металлургических предприятий для очистки проката от окалины. Цель изобретения повышение эффективности удаления окалины и снижение энергозатpат. Обрабатываемое изделие (например, очищаемую от окалины горячекатаную полосу) протягивают через емкость, заполненную абразивным порошком. Далее обеспечивают циркуляцию через эту емкость абразивного порошка с выделением из него окалины. Полоса под воздействием абразивных частиц, прижимаемых к ее поверхности за счет сил уплотнения порошка, освобождается от окалины полностью или частично. Использование указанного абразивного порошка обеспечивает экологическую чистоту технологического процесса, однако требует значительных энергозатрат на преодоление сопротивления протягиванию полосы. Например, для полного удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы из углеродистой стали толщиной 2,5 мм требуется затратить около 30 кВтч в расчете на 1 т обработанного металла. Кроме того, уплотнение и циркуляция порошка требуют дополнительных энергозатрат из-за необходимости преодолевать сопротивление значительных сил внутреннего трения между абразивными частицами (коэффициент внутреннего трения абразивного порошка составляет fвн.тр=0,8-1, превышая в 4-5 раз коэффициент внешнего трения fтр.=0,2). Эти энергозатраты снижают эффективность процесса очистки от окалины, так как внешние усилия, прикладываемые к порошку, расходуются не только на разрушение и отделение от металла окалины, но и в большей степени на преодоление сил внутреннего трения в порошке. В результате при обработке легированных марок сталей с очень прочной окалиной последняя в ряде случаев удаляется лишь частично, а для полного удаления окалины требуется протягивать полосу через большое количество емкостей с порошком (до 5-6). Это увеличивает стоимость обработки. Как известно из экспериментов и справочных данных, коэффициент внутреннего трения сухого абразивного порошка, приготовленного из колотой чугунной дроби, равен fвн.тр=0,8-1. Давление на этот порошок поверхностно-активного вещества (ПАВ), например сухого мыльного порошка, снижает эту величину не менее чем в 2 раза, т. е. новое значение fвн.тр.=0,4-0,5. Из теории процесса абразивно-порошковой очистки (АПО) известно, что энергозатраты на этот процесс приблизительно пропорциональны величине fвн.тр. fтр.ск., где fтр.ск. -коэффициент трения скольжения поверхности проката по абразивному порошку. В среднем fтр.ск=0,2. Следовательно, при уменьшении fвн.тр. в 2 раза с 0,8 до 0,4 разность fвн.тр. fтр.ск уменьшается с 0,6 до 0,2 т. е. в 3 раза. Таким образом, эффективность очистки проката от окалины возрастет приблизительно в 3 раза. Чрезмерное количество ПАВ (например, 6% от массы исходного порошка) вызывает полное заполнение межзернового порового пространства порошка, при этом абразивные свойства порошка практически утрачиваются. Для сохранения абразивных свойств порошка необходимо, чтобы большая часть порового пространства была свободна, т. е. способна воспринять окалину, а количество ПАВ было бы достаточным для образования пленок, обволакивающих абразивные зерна. Известно, что оптимальная массовая доля ПАВ должна составлять в этом случае 0,1-1 от общей массы порошка. Если доля ПАВ меньше 0,1% эффект от его применения мало заметен (ПАВ не хватает для обволакивания пленками даже 20-30% всех зерен абразивного порошка). Если доля ПАВ больше 1% неоправданно растут затраты на его приобретение (приготовление) и ухудшается абразивная способность порошка, так как пленкой ПАВ начинают покрываться не только грани, но и ребра острых абразивных частиц и ПАВ заполняет поры между частицами. В диапазоне от 0,1 до 1 доля ПАВ является оптимальной, поскольку эффект очистки заметно повышается, энергозатраты на процесс заметно уменьшаются и затраты на добавку, являются минимально необходимыми. Одна из известных групп ПАВ-различные мыльные порошки, включая и сухие смазки, применяемые при волочении. Применение в порошке для удаления окалины с поверхности проката в качестве ПАВ сухой смазки дает эффект в том, что последующая пластическая обработка проката, например волочения проволоки, очищенной от окалины методом АПО в совмещенной линии, включающей установку АПО и волочильный стан, происходит с более высоким качеством поверхности и меньшим расходом смазки при волочении. Это объясняется тем, что после обработки проволоки в емкости АПО, где в качестве добавки к абразивному порошку используют сухую смазку, поверхность металла покрывается тончайшей пленкой этого ПАВ (таково свойство поверхностно-активных веществ) и коэффициент трения при волочении такой проволоки снижается. Использование в качестве ПАВ того же самого смазочного материала, который применяется при волочении (мыльная стружка, мыльный порошок и т. п.) еще более снижает затраты на реализацию предлагаемого способа, т. е. при этом в цехе не требуется организовывать специальных средств для приготовления и хранения пластификатора. Предложенное вещество используют следующим образом. В бункер с абразивным порошком, предназначенным для загрузки в емкость (рабочую камеру), вводят как добавку ПАВ в заданном количестве, например 0,8% от массы порошка. Порошок и ПАВ тщательно перемешивают, добиваясь равномерного распределения массы ПАВ в массе порошка, и загружают из бункера в рабочую камеру. После этого одновременно начинают уплотнение порошка в рабочей камере, его циркуляцию и протягивание через камеру очищаемого проката, например проволоки или листовой полосы. ПАВ, покрывая тонкими пленками грани абразивных частиц, снижает коэффициент внутреннего трения абразивного порошка, в результате лишь меньшая часть приложенных к механизму уплотнения порошка усилий уравновешивается силами внутреннего трения порошка, а большая часть уравновешивается силами сопротивления окалины разрушению. Это обеспечивает более эффективную, чем при отсутствии ПАВ, очистку поверхности проката от окалины: за один пропуск через рабочую камеру удаляется больший процент окалины. Если ПАВ обладает высокой поверхностной активностью, может оказаться, что из-за значительного уменьшения сил внутреннего трения усилие уплотнения порошка становится слишком большим, в этом случае на поверхности полосы, выходящей из камеры, могут возникать глубокие риски. Уменьшив усилие прижатия, уменьшают и усилие протягивания полосы, получив дополнительную экономию энергозатрат. П р и м е р 1. Проводят очистку горячекатаной проволоки диаметром 6,5 мм в устройстве АПО длинномерных цилиндрических изделий от окалины. В качестве абразивного порошка используют чугунную колотую дробь фракции 400-600 мкм. ПАВ сначала не добавляют. Мощность привода механизма уплотнения порошка, определенная по приборам, составляет 1200-2000 Bт, качество очистки удовлетворительное (удалялось до 90-96% окалины). Не прекращая процесса очистки, в бункер устройства АПО досыпают мыльный порошок в пропорции 1% от массы находящегося в бункере порошка. При поступлении в рабочую камеру первых порций мыльного порошка качество очистки резко повышается, получают совершенно светлый металл, т. е. удаление окалины составляет 100% При этом измеренная мощность привода механизма уплотнения порошка составляет 300-500 Вт, т.е. снижается в 3-4 раза. Таким образом, улучшение подвижности абразивного порошка путем добавления 1 мас. мыльного порошка позволяет повысить эффективность очистки цилиндрического проката с 90-96 до 100% и снизить в 3-4 раза энергозатраты. П р и м е р 2. Проводят исследования качества очистки проволоки при уменьшении содержания мыльного порошка в пластифицированном абразивном порошке путем добавления в загрузочную смесь, содержащую 1 мас. мыльного порошка, новых порций исходной колотой чугунной дроби с последующим тщательным перемешиванием. В результате выявлено, что при поддержании мощности привода механизма уплотнения в пределах 300-500 Вт снижение качества очистки проволоки наступает после добавления 9-19-тикратной массы колотой дроби, т. е. при снижении удельного весового содержания мыла до 0,1 мас. П р и м е р 3. Проводят очистку проволоки при добавлении в абразивный порошок мыла в концентрациях, больших 1 мас. При этом наблюдается снижение качества очистки при содержании мыла 1,2 мас. выразившееся в появлении неравномерности качества очистки: очищенная проволока имеет чередующиеся полностью очищенные и почти не очищенные участки. Мощность устанавливают в пределах 300-500 Вт. При этом увеличение мощности привода не приводит к улучшению качества очистки. Таким образом, экспериментально подтверждено, что приемлемым диапазоном содержания ПАВ (мыльный порошок) в колотой чугунной дроби при АПО проката от окалины является 0,1-1 мас.
Формула изобретения
1. Порошок для удаления окалины с поверхности проката, содержащий абразивные частицы с заданным диапазоном размеров и вещество-добавку, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения эффективности удаления окалины, в качестве вещества-добавки он содержит поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас. Абразивные частицы 99 99,9 Поверхностно-активное вещество 0,1 1 2. Порошок по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества он содержит сухую смазку при волочении, предпочтительно порошок стеарата кальция.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002
Извещение опубликовано: 20.05.2002
