2. Перспективные технологические процессы изготовления проволоки

Основные направления развития проволочного производства:

внедрение малоотходных, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий на основе поточного автоматизированного и механизированного производства, оснащенного компьютерной техникой;

обеспечение максимальной доли увеличения производственных мощностей за счет роста производительности труда на основе прогрессивной техники и технологии и совершенствования системы управления и организации производства;

повышение качества стальной проволоки и проволочных изделий путем расширения сортамента, улучшения физико-механических характеристик, однородности и стабильности свойств, определяющих назначение проволоки;

увеличение доли выпуска проволоки с покрытиями различного назначения.

Эти тенденции развития определяют конкретные организационно-технические мероприятия, реализация которых существенно повысит эффективность как метизной подотрасли, так и всех отраслей, потребляющих ее изделия.

Основной материал. Главная проблема — качество катанки, которое определяет свойства проволоки, проволочных изделий и основные технико-экономические показатели производства: производительность труда, расход основного и вспомогательных материалов, энергозатраты, уровень эффективности использования металла в народном хозяйстве. Основное условие получения катанки высокого качества — использование металла высокой чистоты по сопутствующим, случайным, скрытым примесям и неметаллическим включениям. Практика показывает, что применение кислородно-конвертерной стали с комбинированной продувкой, внепечная обработка жидкой стали синтетическими шлаками, продувка инертным газом (в основном аргоном), вакуумирование, использование металла вакуумно-индукционной выплавки, вакуумно-дугового или электрошлакового переплавов значительно улучшает качество стали, потребительские свойства проволоки и проволочных изделий.

При достижении стали заданного химического состава не менее важное влияние на формирование свойств, экономику и, технологичность дальнейшей обработки оказывают свойства самой катанки. На современных проволочных станах прокатывают катанку диаметром 5—5,5 мм с допуском ±(0,JO—0,15) мм в бунтах массой до 2,5 т. Благодаря применению двухстадийного ускоренного регулируемого охлаждения структура низкоуглеродистой катанки представляет собой феррито-перлитную смесь без структурно свободного цементита и включений отпущенного мартенсита, а содержание окалины преимущественно в виде вюстита не превышает 2—4 кг/т.

Уменьшение диаметра катанки по сравнению с традиционно используемым диаметром 6,5 мм, ужесточение поля допусков, получение требуемой макро- и микроструктуры, формирование бунтов массой 1,5—2,5 т конечно же приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных расходов при прокатном производстве, но они полностью окупаются уменьшением затрат на более сложном последующем метизном переделе. Переход на бунты большой массы потребует реконструкции оборудования травильного и волочильного отделений и коррекции технологии подготовки поверхности из-за изменения габаритных размеров бунта, увеличения плотности смотки и самой массы.

Подготовка поверхности металла к волочению. Основное направление технического прогресса при подготовке поверхности катанки к волочению — расширение и дальнейшее совершенствование механических и термомеханических способов удаления окалины в потоке с волочением, что в первую очередь обусловлено стремлением создать экологически чистую и ресурсосберегающую технологию. При использовании этих способов кроме сокращения расходов на кислоту (15—40 кг/т), другие химические реагенты и содержание кислотного хозяйства потери зачищаемого металла практически отсутствуют.

При подготовке поверхности передельных заготовок химические, реагенты еще долго будут необходимы. В этих случаях процессы подготовки поверхности можно интенсифицировать, применяя вибрационное травление, заменяя раствор серной кислоты раствором соляной кислоты и ее солей, используя способы электролитического травления. Перспективны также высокопроизводительные линии туннельного типа с программным управлением для травления и подготовки поверхности катанки и передельной заготовки, бунтах, ротационный и планетарный способы травления.

При обработке проволоки развернутой нитью явное преимущество перед многониточными протяжными агрегатами-комбайнами имеют способы обработки витками и спиралью и однониточная непрерывная обработка поверхности.

Последние годы все основные технологические операции при изготовлении проволоки стремятся объединить в единый технологический поток: подготовка поверхности — волочение; термообработка — нанесение металлопокрытий; термообработка — подготовка поверхности — волочение. Наибольшее распространение получают методы обработки проволоки витками и спиралью (методы Лупро и Геликофил) на многооперационных однониточных агрегатах, для которых характерна высокая производительность при минимальных производственных площадях. Химические методы подготовки поверхности должны сочетаться с устройствами для полной регенерации отработанных травильных растворов и очистки промывных вод в полностью замкнутом цикле.

Термическая обработка. Наиболее эффективные мероприятия при термообработке передельной заготовки и готовой проволоки — внедрение производительных теплотехнических агрегатов безокислительного нагрева; отжиг и последующее цинкование (алюминирование); расширение области применения индукционного нагрева для отжига бунтов проволоки вместо печей косвенного нагрева; дальнейшее развитие и совершенствование совмещенных операций безокислительного нагрева, термообработки и нанесения покрытий.

Волочение. При волочении проволоки различного назначения проблемными вопросами являются улучшение смазок и создание условий для гидродинамической подачи смазки в очаг деформации, особенно при переработке катанки со свежезачищенной поверхностью после механического удаления окалины; увеличение массы мотков на передельной заготовке до 2 т с использованием большегрузных якорей или катушек для повышения производительности труда и уменьшения расхода металла; интенсификация охлаждения проволоки на ₍всех блоках волочильного стана для предотвращения процессов динамического и статического старения при высокоскоростном волочении; автоматизация и механизация съема и увязки мотков проволоки; внедрение автоматизированного волочильного оборудования с микропроцессорным управлением; применение многониточных волочильных станов. Для увеличения срока службы и улучшения потребительских свойств проволоки и проволочных изделий необходимо расширить выпуск проволоки с металлическими и неметаллическими покрытиями и из композиционных материалов.

Нанесение металлопокрытий. Удельный вес проволоки и проволочных изделий с металлопокрытием постоянно увеличивается с одновременным усложнением сортамента и использованием новых видов защитных и декоративных покрытий.

Качество цинкового покрытия (повышение плотности, равномерности и уменьшение доли железоцинковых сплавов) улучшают легированием цинка алюминием или совершенствованием условий выхода проволоки из цинковальной ванны с применением песчаных или газовых обтиров. Для увеличения коррозионной стойкости (особенно в условиях промышленных атмосфер) используют алюминирование. Чтобы сократить потребление цветных металлов, разрабатывают процессы и оборудование для нанесения на проволоку неметаллических материалов — пластмасс, порошковых полимеров, металлоорганических красок. Одна из основных проблем при нанесении защитных покрытий — снижение норм расхода цветного металла. Оптимальным вариантом было бы соответствие нормы расхода материала покрытия величине нормируемой плотности покрытия, регламентируемой стандартом. До сих пор наблюдаются большие потери, например, цинка при его окислении с поверхности ванны и волочении при отходе в стружку.

Основные направления автоматизации проволочного производства — создание и внедрение автоматизированных поточных линий, совмещающих основные технологические процессы различных переделов, оснащенных системами автоматического регулирования основных технологических параметров и средствами неразрушающего контроля физико-механических свойств производимой продукции. В практику сталепроволочного производства необходимо повсеместно внедрять автоматические системы стабилизации и регулирования температуры нагревательных устройств по зонам и времени, ванн для нанесения покрытий, травления и подготовки поверхности; средства и способы для автоматического измерения температуры проволоки, толщины покрытия, концентрации травильных растворов, электролитов; устройства для автоматического измерения диаметра и овальности проволоки в процессе волочения и учета выработки по длине изготовленной на каждом стане проволоки. Последнее мероприятие поможет решить проблему изготовления проволоки на готовом размере в поле минусовых допусков.

Весьма эффективно в сталепроволочном производстве использование ЭВМ для оптимального планирования загрузки основного оборудования на основе научно обоснованных норм расхода металла и производительности агрегатов на всех стадиях технологического цикла изготовления проволоки.

Рассмотренные основные направления развития сталепроволочного производства и проблемы необходимо учесть при проектировании новых, реконструкции и техническом перевооружении действующих сталепроволочных цехов.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте понятие "проволока". Объясните характерные особенности этого вида метизов.

2. Определите назначение основных представителей низкоуглеродистой проволоки.

3. Назовите "узкие" места современного проволочного производства. Как они влияют на основные показатели работы?

4. Сформулируйте и раскройте основные направления развития проволочного производства.

5. Определите современные требования к основному материалу.

6. Назовите основные направления технического прогресса при подготовке поверхности металла к волочению, термической обработке, волочении и нанесение металлопокрытий.

7. Задачи механизации и автоматизации проволочного производства.

8. Как влияет уровень механизации и автоматизации на качество проволоки?