Способ производства высокопрочной арматурной проволоки

Авторы патента:

Харитонов Вениамин Александрович (RU)

B21C1 - Производство листового металла, проволоки, сортовой стали и труб волочением

Владельцы патента RU 2470729:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" (RU)

Изобретение предназначено для повышения качества высокопрочной проволоки для армирования железобетонных изделий, получаемой волочением. Способ включает волочение проволоки через конический рабочий канал монолитной волоки. Исключение образования в проволоке трещин и разрывов, как поверхностных, так и в центре ее сечения, путем минимизации доли растягивающих напряжений в центральной зоне очага деформации при волочении проволоки и создания гидродинамического эффекта технологической смазки на контактной поверхности обеспечивается за счет того, что используют волоку, в которой в зависимости от заданного диаметра готовой проволоки выбирают длину контактной конусной части волоки из соотношения 0,5-1,0 диаметра готовой проволоки и 0,5-0,8 длины ее конической части. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства высокопрочной проволоки волочением для армирования железобетонных изделий.

Известен способ изготовления проволоки по технологической схеме, включающей термическую обработку катанки путем патентирования и ее последующее волочение через конические волоки, профилирование и стабилизацию.

При деформировании в волочильном инструменте в проволоке возникают одновременно действующие растягивающие и сжимающие напряжения, а также контактные напряжения трения. Растягивающие напряжения приводят к появлению трещин в центре проволоки, а напряжения трения вызывают разрушение поверхности проволоки. Это приводит к снижению физико-механических и эксплуатационных свойств готовой проволоки. Величина напряженного состояния, возникающего в проволоке в очаге деформации, при волочении зависит от значения угла рабочей зоны волоки, степени деформации.

При этом величина контактного трения зависит, прежде всего, от режима возникающего трения, который определяется количеством технологической смазки на поверхности волоки, контактной с проволокой, подвергаемой волочению при прохождении ее через волоку. (См. Перлин И.Л., Ершнок М.З. «Теория волочения». М.: Металлургия, 1971).

Известен способ волочения высокоуглеродистой проволоки, включающий волочение с единичной степенью деформации, определяемой по формуле r=(1-α/1+α)², где

r - единичная степень деформации;

α - полуугол рабочего конуса волоки, рад.

Недостатком данного способа является то, что при волочении не учитывается влияние на процесс волочения величины контактного трения, а рассчитанная но указанной формуле величина обжатия при заданном значении полуугла рабочего конуса волоки обеспечивает деформацию только с полным проникновением деформации сжатия на все сечение проволоки.

Однако такой режим волочения, особенно при получении проволоки больших диаметров (более 3 мм) из высокоуглеродистой стали, требует применение мощного волочильного оборудования, больших энергозатрат. Режим неустойчив, возникает высокая вероятность обрывов проволоки (патент РФ №2183523, МПК B21C 1/00, 2001 г.).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ волочения изделия, включающий деформацию в конической волоке с углом наклона образующей рабочего канала, определяемым по выражению α_в=arctg0,632√[3√3lnλ(1-2C)×f_тр],

где λ - величина вытяжки при волочении;

с - технологический параметр, характеризующий гидродинамический эффект технологической смазки;

f_тр- коэффициент граничного трения (см. патент №2404873, МПК B21C 1/00).

Недостатком известного способа является то, что при волочении таким способом не учитывается величина распространения деформации сжатия в сечении проволоки перпендикулярно центральной горизонтальной оси. При этом не оценивается глубина распространения деформации сжатия и соответственно сжимающих напряжений. Отсюда высокая вероятность того, что большие объемы металла в центре проволоки подвергаются действию только растягивающих напряжений, что способствует появлению трещин.

Используемый в известном способе технологический параметр, характеризующий гидродинамический эффект смазки, учитывает только свойства смазки, скорость движения протягиваемого изделия через волоку, высоту шероховатостей поверхности, сопротивление деформации материала, протягиваемого изделия, но не учитывает величину длины контакта металл-инструмент и отношение его к величине длины рабочего конуса волоки. Поэтому в процессе деформации проволоки при прохождении ее через волоку по известному способу наблюдается значительное снижение смазочного слоя в месте контакта протягиваемого металла с рабочим участком волоки, на поверхности готового изделия наблюдаются «задиры», царапины и трещины.

Задачей изобретения является повышение качества готового изделия за счет исключения образования в проволоке трещин и разрывов, как поверхностных, так и в центре ее сечения.

Технический эффект, достигаемый предлагаемым техническим решением, заключается в повышении качества проволоки путем минимизации доли растягивающих напряжений в центральной зоне очага деформации при волочении проволоки и обеспечении гидродинамического эффекта технологической смазки на контактной поверхности.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном способе, включающем волочение проволоки через рабочий канал конической монолитной волоки, используют волоку, в которой в зависимости от заданного диаметра готовой проволоки выбирают длину контактной конусной части волоки из соотношения 0,5-1,0 диаметра готовой проволоки и 0,5-0,8 длины ее конической части.

Для обоснования технических преимуществ заявляемого способа были проведены промышленные испытания. Проволоку диаметром 10 мм из патентированной заготовки стали марки 80 диаметром 15,5 мм волочили по маршруту: 15,5^19%/_19%→13,92^17%/_33%→12,65^16%/_44%→11,60^15%/_52%→10,72^13%/_58%→10,00. Затем волоченную проволоку на линии стабилизации подвергали профилированию и отпуску под натяжением.

Волочение осуществляли с применением сухой порошковой смазки на основе натрового мыла. В качества инструмента использовались твердосплавные волоки со значением рабочего конуса волоки, обеспечивающим требуемое соотношение длины контактной поверхности и диаметра готовой проволоки. Длина рабочего конуса волок при изготовлении выбиралась из требуемых соотношений к длине контактной поверхности.

На готовой проволоке известными способами выявлялось наличие центральных и поверхностных трещин. Оценивалась также устойчивость процесса волочения.

Результаты испытаний приведены в таблице

Варианты	Номер Прохода показатели	1	2	3	4	5	Примечание
1	L_конт/d₁	1,0	0,96	0,86	0,78	0,69	Центральные и поверхностные трещины отсутствуют полностью. Процесс волочения устойчив.
	L_конт/L_конус	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0	0,09	0,18	0,26	0,35

2	L_конт/d₁	0,81	0,72	0,65	0,59	0,52	Трещины отсутствуют как в центре, так и на поверхности проволоки. Процесс волочения устойчив
	L_конт/L_конус	0,70	0,70	0,70	0,70	0,70
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0,25	0,33	0,40	0,45	0,52

3	L_конт/d₁	0,65	0,58	0,52	0,47	0,41	Выявлено небольшое количество центральных микротрещин. Поверхностные трещины отсутствуют. Наблюдались обрывы проволоки в чистовом проходе.
	L_конт/L_конус	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0,41	0,48	0,53	0,57	0,62

4	L_конт/d₁	0,54	0,48	0,43	0,39	0,34	Большое количество микротрещин. На поверхности трещины отсутствуют. Обрывность на последних двух проходах
	L_конт/L_конус	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0,52	0,57	0,61	0,65	0,69

5	L_конт/d₁	0,47	0,41	0,37	0,34	0,30	Большое количество центральных микротрещин, перерастающее в магистральные, выявлены поверх. Обрывы на всех переходах
	L_конт/L_конус	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0,59	0,64	0,68	0,71	0,74

6	L_конт/d₁	0,41	0,36	0,33	0,29	0,26	Центральные и магистральные трещины. Поверхностных трещин нет. Процесс
	L_конт/L_конус	0,70	0,70	0,70	0,70	0,70
	Отношение диаметра центральной	0,65	0,69	0,72	0,76	0,78
	зоны растяжения к диаметру готовой проволоки						неустойчив. Большое количество обрывов на всех проходах

7	L_конт/d₁	1,0	0,96	0,86	0,78	0,69	Центральные трещины отсутствуют. Большое количество поверхностных трещин. Обрывы на всех проходах.
	L_конт/L_конус	0,40	0,40	0,40	0,40	0,40
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0	0,09	0,18	0,26	0,35
8	L_конт/d₁	0,81	0,72	0,65	0,59	0,52	Центральные трещины не обнаружены. Большое количество поверхностных трещин. Высокая обрывность.
	L_конт/L_конус	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0,25	033	0,40	0,45	0,52

9	L_конт/d₁	1,0	0,96	0,86	0,78	0,69	Центральные трещины отсутствуют. Отдельные поверхностные микротрещины. Процесс волочения устойчив
	L_конт/L_конус	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0	0,09	0,18	0,26	0,35

10	L_конт/d₁	0,81	0,72	0,65	0,59	0,52	Центральные трещины отсутствуют. Наблюдается появление небольшого количества микротрещин. Процесс волочения устойчив
	L_конт/L_конус	0,50	0,50	0,50	0,50	0,50
	Отношение диаметра центральной зоны растяжения к диаметру готовой проволоки	0,25	0,30	0,40	0,45	0,52

Из таблицы видно, что при малом значении отношения длины контакта к длине рабочего конуса образуется очень короткая зона деформации, что приводит к интенсивному деформированию поверхностных слоев проволоки, вызывает интенсивный износ волок и высокую концентрацию тепла на этом участке.

В образовавшейся большой зоне смазки снижается нормальное давление, необходимое для нанесения смазки на поверхность проволоки, и создается эффект водоворота, который выталкивает смазку из волоки. Все это приводит к уменьшению смазочного слоя и появлению задиров, царапин и трещин на поверхности проволоки.

Способ производства высокопрочной арматурной проволоки, включающий волочение проволоки через конический рабочий канал монолитной волоки, отличающийся тем, что используют волоку, в которой длину контактной части конического рабочего канала выбирают в пределах 0,5-1,0 диаметра готовой проволоки и 0,5-0,8 длины конического рабочего канала.

Изобретение относится к области производства холоднотянутых профилей электротехнического назначения из следующих нетермоупрочняемых бронз: кадмиевой, магниевой, оловянной, серебряной и других.

Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением с кручением // 2467816

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов или прутков и проволоки с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой.

Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением с кручением // 2467816

Способ изготовления электрически изолированной металлической ленты и линия для его осуществления // 2463121

Изобретение относится к области электротехнических материалов, а именно к производству изолированных проводов из фольги для изготовления обмоток с высоким коэффициентом заполнения по металлу.

Способ получения длинномерных заготовок круглого поперечного сечения с ультрамелкозернистой структурой // 2446027

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Способ изготовления труб малого диаметра // 2437733

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству, и может быть использовано при производстве холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении.

Способ производства биметаллических прутковых и проволочных изделий // 2432220

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства биметаллических прутковых и проволочных изделий волочением. .

Электротехническая проволока из алюминиевого сплава и способ ее изготовления // 2422223

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению проволоки. .

Способ переформовки проволоки // 2419500

Тяговое устройство // 2405732

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, например, в качестве тягового устройства при производстве проволоки веерным способом.

Линия для производства проволоки в.н. стазаева // 2475317

Изобретение относится к оборудованию для производства проволоки веерным способом, т.е

Промежуточное тяговое устройство в.н. стазаева // 2475318

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в качестве промежуточного тягового устройства волочильной машины

Способ волочения заготовок // 2476288

Изобретение относится к области металлургии, а именно к методам интенсивной проработки структуры металла пластической деформацией

Способ волочения биметаллических прутковых и проволочных изделий // 2480301

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства биметаллических прутковых и проволочных изделий волочением

Способ производства труб // 2486021

Изобретение относится к способам обработки металлов давлением, в частности к производству холодно-деформированных труб, и может быть использовано для производства прецизионных труб

Способ волочения провода контактного из меди и ее сплавов // 2492010

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к волочению провода контактного из меди и ее сплавов с площадью поперечного сечения 65, 85, 100, 120, и 150 мм, и может быть использовано в метизной промышленности для изготовления фасонных профилей с вогнутыми и выпуклыми поверхностями

Способ производства триметаллических прутковых и проволочных изделий // 2492011

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства триметаллических прутковых и проволочных изделий волочением

Способ нанесения трехстороннего периодического профиля на поверхность высокопрочной арматурной проволоки // 2496592

Изобретение предназначено для повышения точности формы и размеров высокопрочной арматурной проволоки больших диаметров, производимой методом холодного волочения и термомеханической обработкой из высокоуглеродистой стали. Способ включает волочение круглой заготовки и нанесение на нее трехстороннего периодического профиля. Получение арматурной проволоки для предварительно напряженных железобетонных конструкций с сечением, максимально близким к кругу, обеспечивается за счет того, что волочение круглой заготовки до нанесения на ее поверхность периодического профиля осуществляют с суммарной степенью обжатия 55-61%, а нанесение периодического профиля на ее поверхность осуществляют путем придания сечению круглой заготовки формы стрельчатого треугольника гладкими роликами с вогнутой рабочей поверхностью радиусом, равным не менее 5 радиусов круглой заготовки, и последующего нанесения на выступы стрельчатого треугольника периодических вмятин профилирующими роликами с суммарной степенью обжатия в роликах с вогнутой поверхностью и профилирующих роликах, равной 5-8%, при этом расстояние между осями группы роликов с гладкой рабочей поверхностью и осями группы профилирующих роликов составляет 0,6-0,7 их диаметра. 3 ил., 1 пр.

Способ волочения алюминиевой проволоки // 2497617

Изобретение предназначено для уменьшения усилий при обработке давлением технически чистого алюминия. Снижение микротвердости материала заготовки обеспечивается за счет того, что перед волочением на заготовку воздействуют импульсным магнитным полем, индукция которого не превышает 0,7 Тл, создаваемым посредством установленного перед волокой индуктора, на который подают импульсы тока регламентированных параметров от источника токовых импульсов. 3 ил.

Способ получения из высокоуглеродистой стали проволоки с наноструктурой // 2498870

Изобретение предназначено для снижения себестоимости арматурной высокопрочной проволоки. Способ включает деформацию заготовки путем приложения тянущей силы с одновременным приложением дополнительной деформации сдвига вращением. Снижение затрат на производство проволоки с повышенными физико-механическими свойствами посредством повышения величины накопленной деформации обеспечивается за счет того, что величину деформации сдвига устанавливают регламентированным изменением величины угла подъема винтовой линии вращения, причем величину угла подъема винтовой линии вращения за один проход устанавливают в пределах 2-10° при суммарном угле подъема не более 50°. 1 табл.