2. Определение массы металлопокрытия
Для того чтобы металлопокрытие полностью выполняло свое функциональное назначение, оно должно иметь определенную массу на единице поверхности изделия (нормируемую поверхностную плотность цветного металла на готовой проволоке).
Масса металлического покрытия нормируется требованиями соответствующих стандартов. Масса, например, цинкового покрытия определяется количеством погружений в раствор медного купороса с определенной продолжительностью выдержки в растворе (ГОСТ 792-67, ГОСТ 7480-73). Иногда требуемое количество одноминутных погружений в раствор медного купороса приводят в соответствие с необходимой поверхностной плотностью металлического покрытия в граммах на квадратный метр (ГОСТ 1526-81, ГОСТ 3282-74) или просто нормируют только величину поверхностную плотность (ГОСТ 7372-79).
Для того чтобы выбрать основные технологические параметры процесса металлопокрытия и состав оборудования, следует знать толщину покрытия и его массу на готовом размере, исходя из заданной поверхностной плотности, если металлопокрытие наносят на готовом размере. Если металлопокрытие осуществляют на передельной заготовке с последующим волочением, кроме полезной (нормируемой) массы покрытия необходимо учитывать его потери и отходы в процессе производства.
Количество плакирующего металла на длине / для единицы массы составит
(142)
где d, dc — диаметры соответственно готовой проволоки с металлопокрытием и стального сердечника; уЦВ — плотность металла ЦВ покрытия.
На этой же длине масса покрытия
(143)
где П — нормируемая поверхностная плотность цветного металла на готовой проволоке, г/м .
Приравнивая уравнения (142) и (143), получаем
(144)
где Н= (d-dc)/2 - нормируемая толщина покрытия, мкм.
Полученная масса покрытия, нормируемая государственными стандартами и техническими условиями, определяется следующим образом.
В единице массы проволоки с покрытием содержание металла
(145)
где уc - плотность металла сердечника - основы.
Первый член справа уравнения (145) определяет массу сердечника - основы, второй - покрытия.
В этой единице массы проволоки длиной l содержится нормируемая масса металлопокрытия в количестве, определяемом уравнением (143).
Отсюда полезная (нормируемая) масса цветного металла составит, кг/г,
(146)
где Н— нормируемая толщина покрытия, мкм;
ус, уцв — плотность металлов соответственно основы и покрытия, т/м3 ;
d -- диаметр проволоки с покрытием, мм;
П — нормируемая поверхностная плотность металла покрытия, г/м2 .
В частности, для оцинкованной проволоки (lZn = 7,13 т/м3; ус = 7,8 т/м3) уравнение (146) запишется так:
(147)
Нормируемые стандартами показатели цинкового покрытия на низкоуглеродистой проволоке приведены в табл. 37.
Таблица 37
Нормируемые показатели цинкового покрытия на низкоуглеродистой проволоке
Назначение проволоки, группа покрытия |
Диаметр проволоки, мм |
Нормируемые показатели покрытия |
||
Поверхностная плотность, г/м2 |
Толщина покрытия, мкм |
Масса покрытия, кг/т |
||
Проволока для сеток, ГОСТ 14964-79: |
|
|||
группа С |
0,20 0,30 |
25 |
3,5 |
64,05 |
|
4,20 -5,0 |
ПО |
15,4 |
13,4 |
группа Л |
0,20 0,30 |
10 |
1,4 |
25,6 |
|
4,20-5,0 |
80 |
11,2 |
9,8 |
Проволока полиграфическая, ГОСТ 7480-73 Категория качества: |
|
|||
высшая |
0,36 -0,50 |
30 |
4,2 |
42,7 |
|
1,0 1,20 |
60 |
8,4 |
30,7 |
первая |
0,36-0,50 |
20 |
2,8 |
28,5 |
|
1,0-1,20 |
50 |
7,0 |
25,6 |
Проволока стальная низкоуглеролистая общего назначения, ГОСТ 3282-74: |
|
|
|
|
1 го класса 1ГД |
0,2-0,36 |
10 |
1,4 |
25,6 |
|
> 3,6 |
80 |
11,2 |
11,4 |
2-го класса 2Ц |
0,6-0,8 |
40 |
5,6 |
34,2 |
|
> 3,6 |
120 |
16,8 |
17,1 |
Проволока колючая одноосная рифленая, ГОСТ 285-69: |
|
|
|
|
основа |
2,8 |
80 |
11,2 |
14,6 |
шип |
2,0 |
60 |
8,4 |
15,4 |
Проволока стальная оцинкованная для бронирования электрических проводов и кабелей, ГОСТ 1526-81: |
|
|||
группа Ж |
0,3 |
25 |
3,5 |
42,7 |
|
6,0 |
120 |
16,8 |
10,3 |
группа ОЖ |
0,3 |
46 |
6,5 |
79,3 |
|
6,0 |
290 |
40,7 |
24,8 |
Проволока стальная оцинкованная для воздушных линии связи, ГОСТ 1668-73 |
1,5 |
50 |
7.0 |
17.1 |
6,0 |
110 |
15,4 |
9,4 |
|
Пример. Определить норму расхода цинка при изготовлении проволоки полиграфической (по ГОСТ 7480-73) диаметром 1,0 мм, оцинкованной по высшей категории качества (поверхностная плотность цинка П > 60 г/м2).
Нормируемая толщина покрытия составит (уравнение (144))
нормируемая масса покрытия на готовой проволоке
Такое количество цинка требуется заказать для изготовления каждой тонны проволоки диаметром 1 мм, чтобы выполнить требования ГОСТ 7480-73 по покрытию высшей категории качества.
Однако при горячем покрытии получаются значительные отходы и потери цинка на окисление (изгарь) и образование гартцинка. Практика работы показывает, что полезное использование цинка на нормируемую величину покрытия составляет около 50-70%, остальное количество идет в отходы (гартцинк, изгарь) и потери (угар, некондиционная обрезь). Поэтому действительная норма расхода цинка с учетом его отходов и потерь составит
(148)
Коэффициенты в уравнениях (148) зависят от специфики производства и могут быть уточнены при расчетах норм расхода в каждом конкретном случае.
Согласно приведенному примеру для изготовления заказанной проволоки норма расхода цинка
Изложенная методика определяет .нормируемую и действительную нормы расхода цветного металла при его нанесении на готовый размер.
Часто в практике сталепроволочного производства металлопокрытие наносят не на готовый размер, а на передельную заготовку после соответствующей термообработки и подготовки поверхности.
В этом случае следует определить нормируемую поверхностную плотность металлопокрытия (цинка) на передельной заготовке для получения необходимой группы покрытия на готовой проволоке. Знать эту величину обязательно, поскольку она служит контролируемым параметром в процессе производства. Очевидно, что нормируемая поверхностная плотность цинка на заготовке изменяется пропорционально изменению величин поверхностей передельной заготовки и готовой проволоки, г/м2:
(149)
где dз , d — диаметры передельной заготовки и готовой проволоки, мм.
При этом полезная нормируемая масса цветного металла не изменится, кг/т.
(150)
Действительная норма расхода цинка по уравнению (148) изменяется за счет появления дополнительных отходов и потерь на цинковую стружку при волочении оцинкованной проволоки (отходы) и некондиционную обрезь (потери) при волочении:
(151)
Пример. Определить норму расхода цинка при изготовлении проволоки полиграфической (по ГОСТ 7480-73) диаметром 1,0 мм, оцинкованной по высшей категории качества (поверхностная плотность цинка П≥ 60 г/м2 ). Готовую проволоку получают волочением из оцинкованной передельной заготовки диаметром 2,4 мм.
Поверхностная плотность цинка на заготовке
Полезная нормируемая масса цветного металла на выпуск одной тонны готовой проволоки
Норма расхода цинка с учетом отходов и потерь при горячем цинковании
Действительная норма расхода цинка с учетом дополнительных отходов и потерь при последующем волочении
По сравнению с цинкованием на готовом размере изготов ление оцинкованной проволоки волочением из передельной заго товки увеличивает норму расхода цинка.