Способ обработки стальной проволоки
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 21 D 9/52
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4914067/02 (22) 22.02.91 (46) 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института металлчогического машиностроения им. А.И. Целикова, г. Славянск .(72) Н.Г. Бойденко, А,Н. Шпак, П.П. Стройкин и Ю.Я. Эстерзон (56) Цыбулина А. Производство металлокорда.- М., 1979, с. 13-16.
Авторское свидетельство СССР
М 755863, кл. С 21 D 9/52, 1980, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНОЙ
ПРОВОЛОКИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к метизной промышленности, и может быть использовано при производстве стальной проволоки. Проволаку 1 с медно-цинковым покрытием на участке 2 между токоподводящими роликами 3 и 4 нагревают на воздухе электроконтактным способом с помощью источника питания 5 до 900 С со скоростью более
1000 С/с. На участке 6 охлаждения, образованном одним неполным витком охлаждаемой проволоки, контактирующей с поверхностью токоподводящего ролика 4 по дуге p = 3400, осуществляется охлаждение проволоки от 900 до 350 С со скоростью
500 С/с. На участке 7 между токоподводящими роликами 4 и 8 проволоку подогревают на воздухе электроконтактным способом от
350 до 500 С с помощью источника 9 и далее проволоку охлаждают от 500 до 300 С на воздухе, а на участке 11 — от 300 до 50-70 С в воде. 1 табл., 2 ил.
1766985
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к метиэной промышленности, и может быть использовано при производстве стальной проволоки. 5
Известен способ обработки стальной проволоки, включающий патентирование, которое заключается в нагреве стальной проволоки в муфельной газовой или электрической печи до 900 — 940 С, выдержке при 10 этой температуре, изотермическом охлаждении в свинцовой ванне при 500-520ОС и охлаждении на воздухе. После патентирова= ния стальная проволока подвергается химическому и злектрохимическому травлению, 15 гальваническому меднению и цинкованию, а затем термодиффузионной обработке при .
420-600 С в муфельной электропечи, Недостатками данного способа термообработки проволоки являются низкая про- 20 изводител ьность, обусловленная
-длительностью технологического цикла, значительные энергетические потери, обус- т, ловленные низким КПД печного нагрева, значительные производственнйе площади, 25
- занимаемые технологическим оборудованием, вредные условия труда, обусловленные использованием ванн с расплавом свинца.
- Наиболее близким техническим реше- 30 нием к предлагаемому выбранным в качестве прототипа, является способ обработки стальной проволоки, включающий последовательное нанесение на исходную проволочную заготовку медного и цинкового 35 покрытия, патентирование и термодиффузионную обработку, осуществляемые совместно путем нагрева стальной проволоки с медно-цинковым покрытием в расплавленном синтетическом шлаке до аустенит- 40 ного состояния при 900 С в течение 15 с, и последующее медленное охлаждение на .воздухе, Недостатком данного способа является низкая производительность, обусловлен- 45 ная как длительностью нагрева проволоки до температуры аустенизации, так и длительностью охлаждения проволоки на воздухе, требуемой для образования сорбитной структуры стали, а также значи- 50 тельные энергетические затраты на поддержание высокой температуры расплава шлака в ванне-печи. Кроме того, низкие скорости термообработки проволоки способствуют структурной неоднородности стали, вследствие чего ухудшаются усталостные и реологические свойства проволоки.
Целью изобретения является повышение производительности процесса термообработки и уровня механических свойств проволоки, Указанная цель достигается тем, что в способе обработки стальной проволоки, включающем последовательное злектролитическое нанесение слоев меди и цинка, нагрев до температуры аустенизации и охлаждение на воздухе, нагрев до температуры аустенизации осуществляют со скоростью более 300 С/с -электроконтактным способом с последующим охлаждением со скоростью не менее 500 С/с до 350-400 С путем контактирования проволоки с токо подводящим роликом, а перед охлаждением на воздухе проводят дополнительный электроконтактный нагрев от этой температуры до 480 — 520 С. Кроме того, диаметр токоподводящего охлаждающего ролика Dp и его рабочую те; пературу Тр определяют по формуле
U m p
05p1+T2 +025 X d у Сп Чср ao(as тро — 1).
1+025 л d У С, Ч., ас а где V — скорость движения проволоки при термообработке;
T> — температура проволоки на входе охлаждающего ролика;
Т2 — температура проволоки на выходе охлаждающего ролика;
Vcp — средняя скорость охлаждения проволоки на участке контактирования ее с охлаждающим роликом; р- угол охвата проволокой охлаждающего ролика;
d — диаметр проволоки; у- удельная плотность материала проволоки;
C< — удельная теплоемкость материала проволоки; ао — коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик Tpp = 25 С; а — температурный коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик.
В процессе нагрева стальной проволоки с медно-цинковым покрытием до температуры аустенизации стали 900 — 950 С, осуществляемого электроконтактным способом со скоростью не менее 300 С/с, одновременно с образованием аустенита происходит полная взаимная диффузия цинка и меди с образованием а-латуни и диффузия латунного слоя в сталь. С момента достижения проволокой температуры аустенизации производится интенсивное охлаждение ее теплоконтактным способом до
350-400 С со скоростью не менее 500 C/ñ.
При этом благодаря высокой скорости на1/669о< грева и малому времени пребывания проволоки при высокой температуре не происходит недопустимого окисления и обесцинкования покрытия проволоки на 5 воздухе. Необходимая скорость охлаждения проволоки и ее температура на выходе охлаждающего ролика обеспечивается выбором его диаметра Юр и поддержанием температуры Тр, определяемых из выраже- 10 ний (1) и (2). С момента выхода проволоки из контакта с охлаждающим роликом производится скоростной подогрев ее на воздухе от
350-400 до 480-520 С. При этом в стали происходит быстрый распад ацетенита на 15 сорбит, обеспечивающий необходимые механические свойства проволоки. После ускоренного подогрева переохлажденного аустенита осуществляется охлаждение проволоки на воздухе от температуры 480-520 20 до 300 С и окончательное охлаждение от этой температуры до 50 — 70 С в воде.
Электролитическое покрытие проволоки в процессе ее термообработки обеспечивает защиту стальной основы от окисления, 25 а также надежный электрический контакт с токоподводящими роликами на участках нагрева и надежный тепловой контакт с охлаждающим роликом на участке ускоренного охлаждения. Таким образом, 30 для обеспечения безокислительного нагрева не требуется усложнения технологического оборудования и каких-либо дополнительных затрат.
На фиг, 1 показана схема устройства 35 для осуществления способа обработки стальной проволоки; на фиг. 2 — график распределения температуры на отдельных участках проволоки в установившемся режиме процесса термообработки. 40
Пример. Проводят термообработку проволоки диаметром 1 мм из углеродистой. стали марки ст. 60 после волочения, подготовку поверхности и нанесение электролитического медно-цинкового покрытия с 45 общей толщиной 2 мкм и следующим химическим составом; медь 70, цинк 30 . Скорость движения проволоки в процессе термообработки составляет 1 м/с.
Проволоку 1 с медно-цинковым покры- 50 тием на участке 2 длиной 870 мм, заключенном между токоподводящими роликами 3 и
4, нагревают на воздухе электроконтактным способом с помощью источника питания 5 до 900 С со скоростью более 1000 С/с. На 55 участке 6 охлаждения, образованном одним неполным витком охлаждаемой проволоки, контактирующей с бронзовой цилиндрической поверхностью токоподводящего ролика 4 по дуге p = 340, осуществляется охлаждение проволоки от 900 до 350 С со скоростью 500 С/с. При этом рабочий диаметр токоподводящего — охлаждающего ролика Ор для заданных условий составляет согласно выражению (1) 370 мм, а рабочая температура ролика Тр согласно выражению (2) должна поддерживаться на уровне
140 С. На.участке 7 длиной 240 мм, заключенном между токоподводящими роликами
4 и 8 проволоку подогревают на воздухе электроконтактиым способом от 350 до о
500 С с помощью источника 9 со скоростью
625 С/с. Далее на участке 10 проволоку охлаждают от 500 до 300 С на воздухе, а на участке 11 — от 300 до 50-70 С в воде 12.
Стальная проволока с латунным покрытием, полученная указанным способом обработки, подвергалась механическим испытаниям, а ее латунное покрытие — химическому и рентгено- структурному анализу. Результаты механических испытаний и результаты анализов латунного покрытия показывают, что свойства проволоки соответствуют требованиям, предъявляемым к стальной латунированной проволоке, используемой в качестве заготовки для изготовления металлокорда.
Сравнительные данные термообработки по предлагаемому и известному способам приведены в таблице.
Использование предлагаемого способа обработки стальной проволоки обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества;
1. Повышение производительности технологического процесса за счет сокращения времени термооб работки.
2. Улучшение усталостных и реологических свойств проволоки за счет повышения структурной однородности стали.
3, Снижение себестоимости технологического процесса за счет уменьшения энергетических потерь, 4. Улучшение условий труда за счет исключения применения ванн с расплавом свинца, солей и синтетического шлака, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду.
Ожидаемый годовой экономический эффект в результате использования предлагаемого способа обработки стальной проволоки составит 45,569 т.руб, Формула изобретения
1. Способ обработки стальной проволоки, включающей последовательное электролитическое нанесение слоев меди и цинка, нагрев до температуры аустенизации и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и уровня механических свойств, нагрев до температуры аустенизации осу1766985
Способ обработки
Режим термообработки проволоки
Свойства проволоки
Относительное сужение,2.6в кг/ммз
Температура охлаждения, с
Скорость охлаждения, С/с
Скорость нагрева, С/с
Температура, с
Число
Гибов
Температура., аустенизации, с
Исходная проволока
178
122
50 14
62 20
Известный
Предлагаемый
350-400
350-400.
350-400
450
41о
410
900
44о
480-520
480-520
480-520
560
Не менее
300
1г6
118
1г6
123
118
119
110
60 бо
71
6о
1О
33
900
ll
Il
Il
I I»
I I»
ll
II
«I I
II н
Il
1l н
«1 I»
45
55 ществляют со скоростью более 300 С/с электроконтактным способом с последующим охлаждением о скоростью не менее
500 С/с до температуры 350-400 С путем контактирования проволоки с токоподводя- 5 щим роликом, а перед охлаждением на воздухе проводят дополнительный электроконтактный нагрев от этой температуры до 480 — 520 С.
2. Способ по п. 1, отл и ч а ю шийся тем, что диаметр Dp токоподводящего охлаждающего ролика и его рабочую температуру Т> определяют по формуле
V T1 — Т2 360
D> мм;
08(т1+Тз +0,25 ж d 1 CII Уср ао(aà Тро 1) с
1+0,25 л б у Сь У,р а, а, где V — скорость движения проволоки при термообработке;
T1 — температура проволоки на входе охлаждающего ролика (температура аустенизации);
Т2 — температура проволоки на выходе охлаждающего ролика;
Чср-средняя скорость охлаждения проволоки на участке контактирования ее с охлаждающим роликом; ф — угол охвата проволокой охлаждающего ролика;
d — диаметр проволоки; у -удельная плотность материала проволоки, Сп - УДЕЛЬНаЯ тЕПЛОЕМКОСТЬ МатЕРИаЛа проволоки; ао — коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик при температуре охлаждающего ролика 25оС; аа — температурный коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик.
1766985
Х2;С
40
50
Редактор
Заказ 3523 Тираж 341 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
500 жо
ГОО
100
Составитель П. Стройкин
Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец
