Глава I. Современное состояние и перспективы развития производства низкоуглеродистой проволоки

В производстве метизов проволока занимает ведущее место. Выпуск проволоки и проволочных изделий составляет более 60% всей продукции метизной подотрасли.

Проволокой называют изготовляемое волочением, прессованием, прокаткой и протяжкой тонкое сплошное моно- или полиметаллическое изделие неограниченной длины с малой и постоянной по всей длине формой поперечного сечения, имеющее однородные механические и физические свойства, которые выдерживаются с большой точностью. Проволоку изготавливают диаметром 0,005—17,0 мм.

Низкоуглеродистая проволока — конструкционный материал, который применяется для изготовления металлических сеток, ткацких берд, заклепок и распорок сепараторов подшипников качения, крепежных изделий, бронирования электрических проводов и кабелей, колючей проволоки, а также используется в виде проволоки перевязочной, полиграфической, сварочной для воздушных линий связи, армирования железобетонных конструкций и многих других ее типов.

I. Современное состояние производства низкоуглеродистой проволоки

Изготовление низкоуглеродистой проволоки сосредоточено в крупных специализированных цехах с производственной мощностью 400—500 тыс. т в год. Прирост производства проволоки и проволочных изделий, изменение в структуре сортамента происходит за счет сварочной, арматурной, низкоуглеродистой качественной проволоки с разнообразными металлическими и полимерными покрытиями.

В табл. 1 приведен выпуск метизов и проволоки основных типов на сталепроволочных предприятиях Украины.

Современное состояние сталепроволочного производства характеризуется следующим образом.

Таблица 1

Выпуск метизов и проволоки основных типов

Наименование продукции	Выпуск по годам, тыс. т
	1970	1975	1980	1985	1992
Метизы	1754	1965	1900	1819	1711
Проволока стальная	222,7	306,7	327,1	325,7	248,5
Проволока низкоуглеродистая	825,5	918,8	870,8	803,4	917,3

Основным материалом для изготовления проволоки массового назначения является катанка диаметром 6,5—8,0 мм при массе бунтов до 360 кг. Внедрение на проволочных прокатных станах ускоренного охлаждения позволило резко снизить количество окалины до 12—16 кг/т и несколько улучшить ее микроструктуру. Двухстадийное ускоренное регулируемое охлаждение бунтов массой до 2,0 т со структурой окалины, отвечающей требованиям четвертого передела, используется только на новых прокатных станах. Качество металла по сопутствующим, случайным и скрытым примесям, неметаллическим включениям пока не соответствует требованиям производства и потребления. Лишь для изготовления проволоки ответственного назначения применяют современные виды переплавов и внепечные обработки.

Основным способом удаления окалины при подготовке поверхности катанки и передельной заготовки является химический с использованием преимущественно раствора серной кислоты. Недостатки такой технологии общеизвестны, а наличие открытого контакта зеркала ванн с атмосферой резко ухудшает условия труда и экологическую обстановку.

С переходом на травление в растворе соляной кислоты с системой регенерации замкнутого цикла будут решены многие проблемы технологии и защиты окружающей среды, но тех преимуществ, которые имеют альтернативные способы удаления окалины, пока не достигнуто.

При нанесении подсмазочных слоев широко начинают применять фосфатирование, бурирование при отказе от известково-соляных покрытий.

Поверхность катанки подготавливают на установках периодического действия, а поверхность передельной заготовки — на многониточных протяжных агрегатах-комбайнах, совмещающих операции термообработки, подготовки поверхности и нанесения металлопокрытий. Основные способы интенсификации процессов химической обработки каскадный, электрохимическое (в основном биполярное) травление, применение установок туннельного типа с использованием вибраторов.

При механических способах удаления окалины наиболее распространены роликовые окалиноломатели с последующей гонкой очисткой

Технология волочения проволоки значительно улучшилась благодаря применению современных высокопроизводительных волочильных станов повышенной кратности с условием гидродинамического трения. В качестве инструмента все чаще используют волоки из искусственных сверхтвердых материалов типа СКМ и СВ вместо победитовых и алмазных. Однако проблемы регулирования температурного режима волочения и ограниченного рецептурного состава технологических смазок остаются нерешенными.

Общей тенденцией развития технологических процессов термообработки и совершенствования теплотехнических агрегатов является интенсификация нагрева с одновременным уменьшением угара металла. Для отжига бунтового металла предназначены печи с роликовым подом с применением защитных атмосфер, эффективно снижающих угар металла. Всё чаще используют высокоскоростные малоокислительные методы нагрева в расплавленных солях, шлаках и кипящем слое, индукционный, плазменно-дуговой и электроконтактный методы. Интенсификация безокислительного нагрева позволяет создавать комплексные поточные линии термообработка - волочение при перемещении проволоки в виде нити, спирали и витков.

Доля проволоки с покрытиями постоянно возрастает. Созданы агрегаты и разработана технология комплексной обработки проволоки, включающей в себя термообработку, подготовку поверхности и нанесение цинкового покрытия с подсмазочным слоем. Наряду с традиционными способами цинкования и лужения разрабатываются и внедряются процессы алюминирования, никелирования, меднения, кадмирования, нанесения комплексных металлопокрытий и полимерных материалов.

Узким местом сталепроволочного производства является уровень механизации и автоматизации технологических процессов. Низкий уровень механизации требует применения тяжелого физического труда в неблагоприятных санитарных условиях, что отражается как на производительности, так и на престижности профессии. Низкий уровень автоматизации, по сути, определяет бесконтрольность веления технологических процессов и ставит качество продукции в полную зависимость от квалификации и добросовестности обслуживающего персонала.

Среди промышленно развитых стран ведущее место по выпуску низкоуглеродистой проволоки и изделий из нее принадлежит США, Японии, Германии, Франции и Англии. При модернизации оборудования и совершенствовании технологических процессов за рубежом наряду с улучшением стандартных технологических характеристик выдвигаются требования компактности, улучшения условий труда и минимального загрязнения окружающей среды. В общем выпуске продукции повысилась доля изделий с металлическими и неметаллическими защитными и декоративными покрытиями.

При удалении окалины с поверхности горячекатаного металла эффективны механические способы с использованием роликовых окалиноломателей и дробеструйной очистки. При этом кроме сокращения расходов на кислоту, другие вспомогательные материалы и содержание кислотного хозяйства, экономии энергоресурсов, потери металла практически отсутствуют (при кислотном травлении 3—5 кг/т).

При травлении в установках стационарного действия объем ванн увеличивают до 23 м³ для обработки садок массой до 4,0 т в бунтах диаметром до 1,5 м и массой до 2,5 т в бунтах меньших размеров. Все большее распространение получает новый автоматизированный способ садочного солянокислого травления — туннельный с программным управлением, вибрацией садок и каскадно-противоточный режимом работы травильных и промывочных ванн. Подготовка поверхности на многониточных протяжных агрегатах заменяется высокопроизводительными способами обработки витками по способу Лупро и спиралью по способу Геликофил. Часто эти способы совмещают с процессом волочения. Основное достоинство этих способов — небольшие производственные площади при высокой производительности и компактности оборудования.

Для светлой термической обработки металла в мотках расширяется использование автоматизированных проходных печей с роликовым подом и колпаковых печей. Защитной средой служит практически инертный экзотермический газ, содержащий менее 8% СО и Н₂. В качестве теплоносителя и безокислительной среды при термообработке применяют расплавленные соли, нагрев в кипящем слое абразивных частиц. Широко используется электротехнология с индукционным и электроконтактным нагревом.

Для волочения проволоки применяют традиционные модели станов магазинного, петлевого, прямоточного типов и станы со скольжением. Основные направления их конструктивных изменений — повышение единичной мощности, компактность при большей кратности, интенсификация охлаждения проволоки и контактируемых с ней устройств и узлов машины, освоение микропроцессорной техники в комплексе с регистрирующими, контролирующими и управляющими устройствами, механизация съема металла с чистового барабана.