3. Технологические схемы производства проволоки различного назначения
Технологическая схема производства проволоки данного типа определяет состав и расположение технологических процессов в последовательности их выполнения без указания технологических операций и переходов.
Рассмотрим современные и перспективные технологические схемы производства проволоки из низкоуглеродистой стали основных типов.
На рис. 3 изображены схемы технологических процессов изготовления проволоки из низкоуглеродистой стали. Схемы обеспечивают формирование свойств готовой проволоки после волочения без термической обработки, термической обработкой проволоки на готовом размере, термической обработкой передельной заготовки и волочения на готовый размер. При необходимости проволока может иметь защитные антикоррозийное или другие покрытия, которые наносят после волочения или I термической обработки.
Особенностью производственного процесса изготовления проволоки из низкоуглеродистой стали является использование единого технологического метода производства проволоки разных типов с одинаковой последовательностью типовых технологических процессов с одинаковыми технологическими режимами обработки по операциям и переходам.
Технологический метод — это совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки и сборки, перемещения, в том числе технологический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления (ГОСТ 3.1109-82).
Типовой технологический процесс — это технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками (ГОСТ 3.1109-82).
Принципиальным отличием показанных на рис. 3 технологических схем является способ подготовки поверхности катанки (ПП.) к волочению.
Схема А является традиционной, при которой удаление окалины осуществляется в растворе серной или соляной кислоты. Отработанные практикой технологические режимы подготовки поверхности, возможность полной механизации и автоматизации процессов травления и нанесения подсмазочных слоев обеспечивают высокоскоростное волочение и высокую производительность. Основной недостаток схемы — применение химических реагентов при подготовке поверхности, что требует изолированного травильного отделения с системами принудительной вентиляции, кислотного и известкового участков, установок для нейтрализации или регенерации отработанных травильных растворов. Все это увеличивает капитальные затраты на строительство и ремонт, усложняет грузопоток, приводит к загрязнению окружающей среды и ухудшению санитарных условий труда, увеличивает потери металла.
Нормы расхода металла при травлении составляют 30—35 кг/т на катанке без специального охлаждения после прокатки и 12— 16 кг/т после ускоренного одностадийного охлаждения. Общее время травления садки катанки составляет 30—40 мин. При этом потери металла за счет угара достигают 3—4 кг/т при норме расхода серной кислоты 30—40 кг/т при травлении обычно охлажденной катанки и 15—20 кг/т для катанки после ускоренного охлаждения. После травления каждой тонны катанки образуется 10—15 кг отработанных сернокислых растворов, требующих нейтрализации или частичной регенерации с соответствующими расходами вспомогательных материалов, энергоресурсов, необходимых производственных площадей и земельных участков под отстойники.
При изготовлении проволоки по схеме Б большая часть окалины с поверхности катанки удаляется механическим способом. Оставшуюся часть удаляют химическим травлением с последующим нанесением подсмазочных слоев. В этом случае расход кислоты уменьшается до 10—15 кг/т, длительность травления сокращается до 10 мин, потери металла на угар снижаются до 1,0 кг/т, а удаленная механическим способом окалина возвращается в металлофонд. Несмотря на экономичность процесса по сравнению со схемой А, необходимость дополнительного травления и дальнейшей подготовки поверхности определяет недостатки технологического процесса, присущие схеме А. Кроме того, требуется увеличение численности обслуживающего персонала на линиях механического удаления окалины, усложняется грузопоток.
Схема В, в которой механическое удаление окалины совмещено с процессом волочения в одной технологической линии, — наиболее перспективная и экономически целесообразная. Полное исключение химической обработки удешевляет процесс подготовки поверхности на 40%, а потери металла за счет угара практически отсутствуют. Вся удаленная окалина возвращается в металлургический цикл. Однако возникают проблемы при волочении катанки со свежеочищенной поверхностью, решение которых возможно с внедрением гидродинамических условий трения в очаге деформации и новых видов технологических смазок.
При использовании станов грубо-среднего волочения (ГСВ) повышенной кратности появляется возможность применения схемы ... — ГСВ — ТО2 — ПШ — НТВ — ... При отсутствии надлежащего волочильного оборудования предельную заготовку и готовую проволоку изготовляют через подтяжку в тандеме волочильных станов ... — ГСВ — ГСВ — ... или … — ГСВ — ТВ — ...
При изготовлении проволоки из низкоуглеродистой стали часто совмещают различные технологические операции в одном потоке на специализированных агрегатах: отжиг и подготовку поверхности, а также нанесение металлических покрытий (цинкование, лужение). Во ВНИИМЕТИЗ разработан перспективный совмещенный процесс- отжиг — волочение с высокоскоростным электроконтактным нагревом, исключающим подготовку поверхности.
Низкое содержание углерода и высокая пластичность исходного материала позволяют интенсифицировать процесс волочения с высокими суммарными (до 95%) и частными (до 40%) обжатиями и повышенными скоростями волочения (до 20 м/с и выше). Ускоренное охлаждение катанки с прокатного нагрева создает предпосылки к механическому удалению окалины в потоке с золочением. Основным видом термической обработки является отжиг. Интенсивное ведение процесса на всех стадиях обработки проволоки требует применения исходного металла с повышенной чистотой по неметаллическим включениям и однородного по химическому составу. Для практической реализации всех преимуществ механических способов удаления окалины в потоке с волочением предпочтительна катанка диаметром 5,0—5,5 мм с точными размерами по геометрии поперечного сечения и диаметру, имеющая минимальное количество окалины и однородную структуру в бунтах с повышенной массой (до 2 т).
Рис. З. Схемы технологических процессов изготовления проволоки из низкоуглеродистой стали (МУ — механическое удаление окалины)
Проволоку из низкоуглеродистых сталей изготовляют таких наименований.
1. Низкоуглеродистая качественная проволока для применения в узлах машин и в качестве токопроводящих жил в кабелях (ГОСТ 762-67) диаметром от 0,5 до 6,0 мм без покрытия и оцинкованной с пределом прочности без покрытия не менее 392 Н/мм2 (40 кгс/мм ), оцинкованной не менее 362 Н/мм2 (37 кгс/мм2).
2. Стальная оцинкованная проволока для бронирования электрических проводов и кабелей (ГОСТ 1526-81) диаметром от 0,3 до 6,0 мм с пределом прочности 340—540 Н/мм2 (35—55 кгс/мм2). В зависимости от назначения и поверхностной плотности цинка проволоку изготовляют двух групп: С — для средних условии работы; ОЖ — для особо жестких условий работы.
3. Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения (ГОСТ 3282-74) диаметром от 0,10 до 10 мм с пределом прочности 440—1370 Н/мм2 (45—140 кгс/мм2). Проволоку поставляют термически обработанную, по виду поверхности без покрытия (светлой и черной) и оцинкованную для диаметров 0,2—6,0 мм.
4. Проволока бердная (ГОСТ 5437-85) для изготовления берд в текстильной промышленности. Выпускают диаметром от 0,8 до 8,5 мм с пределом прочности 390—640 Н/мм2 (40—65 кгс/мм2) омедненной или без покрытия.
5. Проволока полиграфическая (ГОСТ 7480-73) для сшивания полиграфической беловой и картонажной продукции. Изготовляют диаметром от 0,36 до 1,2 мм с пределом прочности 690—880 Н/мм2 (70—90 кгс/мм2) без покрытия и оцинкованную.
6. Проволока стальная углеродистая для холодной высадки (ГОСТ 5663-79), применяемая для крепежных изделий, изготовляемых методом холодной высадки и выдавливания. Проволоку выпускают диаметром от 1,0 до 6,0 мм с пределом прочности 390—740 Н/мм2 (40—75 кгс/мм2). В состоянии поставки поверхность может быть светлой или фосфатированной.
7. Проволока стальная для заклепок и распорок сепараторов подшипников (ГОСТ 4605-72) диаметром 0,75—12,0 мм с пределом прочности 440—740 Н/мм2 (45—75 кгс/мм2). По химическому составу регламентируется содержание серы и фосфора не более 0,035% каждого.
8. Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций (ГОСТ 6727-80) диаметром 3,0—5,0 мм с разрывным усилием 39—104 гН (398— 1061 кгс). По форме поперечного сечения проволоку изготавливают двух классов: круглой и периодического профиля.
9. Проволока стальная оцинкованная перевязочная для воздушных линий связи (ГОСТ 15892-70), предназначенная для крепления проводов к изоляторам и соединения отдельных концов линейной проволоки. Проволока изготовляется диаметром 1.0— 2,5 мм с пределом прочности 290—490 Н/мм2 (30—50 кгс/ мм2).
10. Проволока для сеток (ГОСТ 14964-79) различного назначения и применения из низкоуглеродистой стали. Изготовляют диаметром от 0,14 до 10 мм термически необработанной; без покрытия; оцинкованной по двум группам покрытий — С, Л; термически обработанной (Т): отжига светлого — ОС, отжига черного — ОЧ, оцинкованной (по двум группам покрытий — С, Л), луженой — Л Ж; нормальной и повышенной точности — П. Временное сопротивление разрыву термически обработанной низкоуглеродистой проволоки соответствует 30—50 кгс/мм (294—490 Н/мм2), термически необработанной — от 70 кгс/мм2(686 Н/мм2) до 130 кгс/мм2(1274 Н/мм2) в зависимости от диаметра.
11. Проволока стальная сварочная (ГОСТ 2246-70) для сварки (наплавки) и изготовления электродов. Выпускают диаметром от 0,3 до 12,0 мм из низкоуглеродистой стали марок Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2 с неомедненной и омедненной поверхностями.
12. Проволока колючая одноосная рифленая (ГОСТ 285-69). Изготовляют из термически обработанной проволоки диаметром 2,8 мм с временным сопротивлением разрыву не менее 35 кгс/мм (343 Н/мм2) для основы и из термически необработанной проволоки диаметром 2,0 мм с временным сопротивлением разрыву не менее 120 кгс/мм (1177 Н/мм ) для шипов. Проволоку поставляют светлой (без покрытия) — К; оцинкованной — КЦ; оцинкованной пассированной — КЦП.
К характерным особенностям производственного процесса изготовления проволоки из низкоуглеродистой стали относятся применение практически Одинакового марочного состава основного материала — катанки из низкоуглеродистой стали в соответствии с ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-74, ГОСТ 4543-73, ГОСТ 14085-79, ГОСТ 4231-70, ГОСТ 10702-78 и другой нормативно-технической документацией.
В общем выпуске проволоки доля низкоуглеродистой стали составляет свыше 70%. Применение больших единичных и суммарных обжатий, высоких скоростей волочения, сравнительно несложной термообработки и достаточно развитой поточности производства делают процесс изготовления проволоки из низкоуглеродистых сталей достаточно экономичным.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Определите назначение и место каждого технологического процесса при изготовлении проволоки (см. рис. 1, 2).
2. Определите последовательность технологических процессов при производстве заданного типа проволоки (см. рис. 2, 3).
Пример. Составьте структуру производственного процесса изготовления проволоки стальной низкоуглеродистой общего назначения (ГОСТ 3282-74) диаметром 0,32 мм, термически необработанной, 1-го класса, II группы.
Ответ.
Вариант 1:
Пр – ПП1 - ГСВ - ТО2 - ППп2 - ТВ - ТО3 - ПП3 - НТВ - МПг - С.
Вариант 2:
пр – ПП1 - гсв - (то + пп)2 - тв - (то + пп)3 - мп3 - нтв - с
Вариант 3:
Пр - МУ + ГСВ - (ТО + ПП)2 - ТВ - (ТО + МП)3 - НТВ - С.
Оцените технологическую и экономическую целесообразность возможных вариантов.
Упражнение выполняется на персональной ЭВМ. В программу вводится конкретный тип проволоки и эталонные вариантные решения. На экране дисплея в произвольном порядке расположены все возможные технологические процессы. В соответствии с заданием студент располагает их в необходимой последовательности. Программа работает как в обучающем, так и контролирующем режимах. По результатам ответа выставляется рейтинг.
3. Определите основной состав цеха для производства заданного вида продукции (рис. 1—3).
Пример. Определите основной состав цеха для производства проволоки по условию предыдущего примера.
Ответ.
Вариант 1. Склад катанки, отделения — травильное, волочильное, термическое, покрытий, сортировки и упаковки, склад готовой продукции.
Вариант 2. Склад катанки, отделения — травильное, волочильное, термотравильное, покрытий, сортировки и упаковки, склад готовой продукции.
Вариант 3. Склад катанки, отделения — волочильное, термообработки, покрытий и подготовки поверхности; сортировки и упаковки, склад готовой продукции.
Оцените технологическую и экономическую эффективность предложенных вариантов.
4. Приведите пооперационное описание технологических процессов.