
книги из ГПНТБ / Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры
.pdfВыносливость |
такой |
||||
п роволокн, |
хол одн отя ну- |
||||
той и отпущенной, |
изуче |
||||
на в Н И И Ж Б . |
|
|
|||
Истинные |
диаграммы |
||||
растяжения |
|
проволоки |
|||
диаметром |
4 |
и 5 |
мм |
из |
|
стали |
70, |
подвергнутой |
|||
поточному |
отпуску |
нитью |
|||
в расплаве |
соли, приведе |
||||
ны на рис. 24 |
(по данным |
||||
исследований |
автора), |
а |
|||
реологические |
характери |
||||
стики отпущенной |
и толь |
||||
ко холоднотянутой |
арма |
||||
турной |
проволоки в зави |
||||
симости |
от |
величины на |
чальных напряжений, тем пературы и длительности испытаний — на рис. 25— 27 [99].
Эксперименты автора
иЛ. Ш. Писаревского
подтвердили положение о том, что отпуск снижа ет величину остаточных напряжений холоднодеформированной прово локи.
При замедленном раз рушении (в течение 100 ч) в среде дистиллированной воды образцов арматур ной проволоки диаметром 6 мм с инициированными трещинами отпущенная проволока имеет (по дан ным автора и Б. М. Ов сянникова) на 27% боль шую стойкость, чем неотпущенная.
В результате коррози онных испытаний, прове денных в ЦНИИЧМ. и
90
1000
I I I I I I I I I I I
0 5 10 15 20 25 30 J5 iO V, %
Рис. 24. Истинные диаграммы растяжения арматурной про волоки из стали 70. отпущенной в расплаве соли:
/ — проволока диаметром 4 мм, ов =1820 М н / м 2 (182 кГУмм2 ); 2— проволока диаметром 5 мм, о =1710 М н / м 2 (171 кГ/мм) 2
_ 1 |
I |
I |
1 |
1 — . , — L , |
|
16 |
32 |
43 |
64 |
80 |
96 |
|
|
Время, v |
|
|
Рис. 25. Релаксация напряжений арматурной проволоки пе риодического профиля диаметром 5 м в зависимости от тем
пературы, начального напряжения ( а |
р е л ) |
н |
длительности |
|||
|
испытаний |
[99]: |
|
|
о ; |
|
• |
0° =65% О |
: |
о ° |
=75% |
||
|
рел |
в |
|
рел |
|
в |
|
_ |
о ° |
=85% |
а |
|
|
|
|
рел |
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рнс. 26. Зависимость |
релаксации |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
А° напряжений арматурной про |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
волоки |
от |
величины |
начального |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
напряжения |
при |
|
нормальной |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
температуре |
[99]: |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
/ — релаксация при |
определении |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
напряжения |
|
по |
|
формуле |
а |
= |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
(0,27 |
|
|
-0,1) |
0О ; |
2 — про- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я " |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
волока |
периодического |
профиля |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
диаметром |
5 мм, |
100 |
ч; 3—то |
ж е , |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
ч; |
|
4—гладкая |
|
проволока |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
диаметром |
5 мм, |
100 |
ч; 5— канат |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
конструкции |
1Х7 |
|
диаметром |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4,5 |
мм, |
100 |
ч; |
6 — |
проволока |
пе |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
риодического |
профиля |
диамет |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ром 5 мм, •! года; |
7, |
8—прово |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
лока |
диаметром |
5 |
мм, |
5 |
лет; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
9, |
10 — то |
ж е , |
6 |
лет; |
/ / , |
12—про |
||||||
|
|
|
90 |
/00 |
|
|
волока |
диаметром |
2 |
мм, 8 |
лет; |
||||||||
|
|
|
|
|
13 — проволока |
|
периодического |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
ирел |
|
|
|
|
|
профиля |
диаметром 5 мм, 1000 |
ч; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
14 — то |
ж е , |
1 |
год; |
15— |
проволо |
|||||||
16 гладкая |
|
|
|
|
|
|
ка |
|
диаметром |
|
5 |
мм, |
1000 |
|
ч; |
||||
проволока |
диаметром 5 мм, подвергнутая |
МТО, 100 ч. Данные при |
|||||||||||||||||
ведены по результатам |
испытаний: |
2—5 — Н И И Ж Б ; |
6 — Н И И |
|
«Монтажспец - |
||||||||||||||
строй»; 7—12— Левн (Италия); 13 — Эверлпнг |
(США); |
14 — Д е й |
и д р . (Англия): |
||||||||||||||||
/5 — Д ю м а |
(Франция); |
16 — |
Ц Н И И Ч М ; д |
р е |
л |
/ а в |
, % — о т н о ш е н и е |
напряжения |
|||||||||||
при |
испытаниях на |
релаксацию |
к |
временному |
сопротивлению |
|
|
|
-АПО'С
20 |
36 |
J2 |
В8 |
|
|
Время, ч |
|
Рис. 27. Ползучесть |
арматурной |
проволоки периодического |
профиля диаметром 5 мм в зависимости от температуры, на
чального |
напряжения |
и длительности |
испытаний |
[99]: |
|
— X - |
=55% 0-„ |
полз = 65% |
О в ; |
0" |
(Г,полз |
|
|
|
=85% |
|
Н И И Ж Б, установлено, что низкотемпературный отпуск проволоки диаметром 3 мм уменьшает интенсивность сни жения ее прочностных и особенно пластических свойств по сравнению с холоднотянутой неотпущенной проволо кой. Величина язвенных поражений при испытаниях в 3%-ном растворе хлорофоса у отпущенной проволоки также меньше, чем у неотпущенной.
Отпуск арматурной проволоки электрическим током
П р е д в а р и т е л ь н о е и с с л е д о в а н и е
В Ц Н И И Ч М а также в Н И И Ж Б и некоторых дру гих институтах исследован [100] электроконтактный от-
|
|
|
500 № |
500 |
600 |
500 |
W0 |
500 |
Ш |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Температура, 'С |
|
|
|
|
|
||||
Рис. 28. Изменение механических свойств арматурной проволоки |
диаметром 5 мы |
||||||||||||||
из стали 70 |
в зависимости |
от температуры |
электроконтактного |
нагрева |
при |
||||||||||
|
|
|
|
|
отпуске: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
/ — скорость |
нагрева 5 |
град/с, проволока |
не |
подвергнута |
предварительному |
от |
|||||||||
пуску в |
расплаве |
соли; |
2 — скорость |
нагрева |
5 град/с, |
проволока |
предваритель |
||||||||
но отпущена в расплаве соли; |
3 — скорость нагрева |
15 град/с, проволока |
не |
под |
|||||||||||
вергнута |
предварительному |
отпуску |
в |
расплаве |
соли; |
4 — скорость |
нагрева |
||||||||
15 |
град/с, |
проволока предварительно |
отпущена |
в |
расплаве |
соли |
|
1 Автором при участии А. Я. Сартана.
93
пуск стационарных образцов проволоки периодического профиля диаметром 5 мм из стали 70. Предварительно эти образцы обработали по двум вариантам: 1) отпусти ли в расплаве соли после волочения; 2) только протя нули.
Механические свойства образцов, подвергнутых на греву током, сопоставили в процентах со свойствами ис ходной проволоки до ее электронагрева, принятыми за 100% (поэтому в дальнейшем такие характеристики наз ваны условными). На рис. 28 приведены основные ре зультаты исследования.
В л и я н и е о т п у с к а п е р е д |
|
э л е к т р о к о н т а к т н ы м |
н а г р е в о м |
на м е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а |
п р о в о л о к и |
Величины условного временного сопротивления а У с л |
проволоки, предварительно отпущенной и подвергнутой электронагреву до одинаковых температур, ниже, чем у проволоки, предварительно неотпущенной. С увеличе нием температуры электронагрева проволоки разница в
величине сг5дСЛ |
в зависимости от ее предшествующей об |
работки уменьшается. |
|
Величина |
условного предела текучести а у с 2 л у прово |
локи, подвергнутой электронагреву после предваритель ного отпуска, несколько выше, чем у предварительно не отпущенной.
Абсолютная величина предела упругости a0,oi ранее отпущенной проволоки при электронагреве ее в области температур до 450° С несколько выше, чем у нагретой, но предварительно неотпущенной '. В зоне же электро
нагрева 500°С и выше o0,oi |
практически не зависит от |
||
предшествующей |
обработки |
|
проволоки — подвергалась |
ли она отпуску (при 380° С |
в |
расплаве соли) или нет. |
|
. Относительное |
удлинение |
бюо, несмотря на то что в |
исходном состоянии у неотпущенной проволоки оно зна чительно ниже, чем у отпущенной, практически почти одинаково после электронагрева (при 400°С со скоро стью 15 град/с) для обоих вариантов.
Число перегибов п30 после электронагрева у предва рительно отпущенной проволоки значительно ниже, чем у проволоки, не подвергнутой отпуску.
1 На рис. 28 не показано.
94
В л и я ни е т е м п е р а т у р ы и с к о р о с т и э л е к т р о к о п т а к т п о г о н а г р е в а па м е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а п р о в о л о к и
В начальной зоне исследованного интервала темпера тур (300—600° С) величины ав , 00,2 и CT0,OI превышают со
ответствующие характеристики |
исходной |
проволоки; |
|
а„ на 1—3%, ст0,2 иа 13—15%, o0,oi -(для |
неотпущениой |
||
заготовки) приблизительно на 170%. |
|
|
|
С увеличением температуры |
нагрева |
в |
приведенном |
интервале температур наблюдается постепенное падение всех указанных характеристик. Исходные величины их
при электронагреве достигаются: для а в |
при 370—420° С |
||||||
и для ст0,2 при 470—510° С. Предел |
же упругости |
прово |
|||||
локи при электронагреве ее даже |
до 600° С превышает |
||||||
примерно вдвое a0,oi исходной |
предварительно |
|
пеотпу- |
||||
щенной проволоки. |
|
|
|
|
|
|
|
При электроиагреве |
до 500° С величина |
а в |
становит |
||||
ся меньше 1500 Мн/м2 |
(150 |
кГ/мм2 ), |
а |
Оо,2 |
— меньше |
||
1200 Мн/м2 (120 кГ/мм2 ), т. е. ниже допустимых |
норм |
||||||
ГОСТ 8480—57. |
|
|
|
|
|
|
|
Относительное удлинение |
бюо возрастает с |
увеличе |
нием температуры электронагрева: при 390° С бюо»6%;
при 450—460° С бюо увеличивается |
до 7% |
и при 600° С |
||
достигает 8 %. |
|
|
|
|
Число перегибов проволоки уменьшается с увеличе |
||||
нием температуры электронагрева |
и при 500° С доходит |
|||
до величины, |
соответствующей |
минимальной норме |
||
ГОСТ 8480—57. |
|
|
|
|
Анализ результатов испытаний образцов проволоки, |
||||
подвергнутых электронагреву до одинаковых |
температур |
|||
со средними скоростями 5; 15 и 30 град/с, |
показывает, |
|||
что при увеличении длительности |
нагрева |
величины ав ; |
||
<т0,2 и /г падают, а бюо несколько возрастает. |
|
опытных |
||
Средние данные испытаний на ползучесть |
||||
образцов в зависимости от предварительной |
обработки |
|||
проволоки (отпущенной и без отпуска) и |
температуры |
|||
электронагрева |
ее показали (табл. 46), что при одинако |
вых температурах электронагрева у проволоки из стали 70, не подвергнутой отпуску, ползучесть при напряжении 70% сгв ниже, чем у предварительно отпущенной прово локи.
Проведенное исследование позволило сделать следу ющие общие выводы:
95
|
|
|
Т а б л и ц а 46 |
Зависимость удлинения ползучести от температуры |
|||
электроконтактного |
нагрева и предварительной |
обработки |
|
проволоки диаметром 5 мм периодического |
профиля |
||
|
б ™ / ' 0 0 |
о/ |
|
Средняя температура |
и ПОЛЗ ' /о |
|
|
электроконтактного |
|
|
|
нагрева, °С |
предварительно неот- |
предварительно отпу |
|
|
пущенной проволоки |
щенной проволоки |
|
400 |
0,0350 |
|
0,0423 |
450 |
0,0440 |
|
0,0495 |
500 |
— |
|
0,0589 |
1) в случае применения потребителями электрокон тактного нагрева арматурной проволоки при натяжении ее в конструкциях предварительный отпуск проволоки изготовителями нецелесообразен;
2) температура злектроконтактиого нагрева, обеспе чивающая оптимальное сочетание механических свойств предварительно неотпущенной проволоки диаметром 5 мм, равна примерно 400° С. При более высоких темпе ратурах снижаются ои и а0 ,2, а также числа перегибов. При температуре нагрева 500° С и выше величины а в и оо,2 падают ниже минимальных норм, а при 300° С отно сительное удлинение бюо может не достигать гарантиро ванной величины 5%.
Широкое промышленное испытание отпуска электро контактным нагревом арматурной проволоки диаметром 3—5 мм осуществлено на специальной поточной уста новке ХСПКЗ. Результаты этих работ изложены ниже (см. с. 106).
Отпуск проволоки в кипящем слое
Скорости нагрева проволоки в кипящем слое (частиц типа песка, находящихся во взвешенном состоянии) и в расплаве соли весьма близки, поэтому, очевидно, элект ропечи с кипящим слоем могут успешно заменять отпу скные соляные ванны.
Оптимальные рабочие режимы |
отпуска проволоки и |
|
канатов в печах с кипящим слоем |
|
отрабатывали [101] |
на опытной лабораторной установке |
(рис. 29). В этой |
96
установке электропечь / имела цилиндрическое рабочее пространство диаметром 450 мм. Высота кипящего слоя 2 в печи в рабочем режиме 370—420 мм, а в-неподвиж ном 300—350 мм. В качестве материала для кипящего слоя использовали белый кварцевый песок со средним гранулометрическим составом — с крупностью 0,25 мм после просеивания. Предусмотрена газораспределитель-
Рис. 29. Экспериментальная установка для отпуска проволоки в кипящем слое
мая решетка 3, изготовленная из пеношамотного кирпи ча. Нагрев печи осуществляется зигзагообразной нихромовой лентой, рсположенной на небольшой высоте над решеткой в кипящем слое. Температуру печи и контроль ных нагреваемых образцов измеряли хромель-алюмеле- выми термопарами. Воздух в печь подавали из окружа ющей атмосферы г'азодувкой 4 через ресивер 5, систему регулирующих вентилей и расходомерную шайбу 6, под ключенную к. дифференциальному манометру и рекупе ратору 7. Р1з электропечи горячий воздух попадал в ре куператор на его горячую сторону, где и нагревал посту пающий воздух. Схема газовых коммуникаций позволяла работать как по замкнутому, так и по разомкнутому циклу. При работе по замкнутому циклу несколько ох лажденный в рекуператоре воздух попадал в водяной холодильник с?, а из него вновь поступал к всасывающе му патрубку газодувки. Печь оборудована также цик лоном 9.
7—217 |
97 |
|
Т а б л и ц а 47 |
|
Механические свойства холоднотянутой |
и дополнительно |
нагретой |
в кипящем слое проволоки из стали 70 |
при различных |
режимах |
отпуска |
|
|
|
|
та |
|
|
|
|
|
|
о. |
° в |
\ |
2 |
°0.01 |
Проволока |
d. |
Темпер кипяшд слоя,' |
Лгау |
|
|
|
MM |
Длите/ ность* грева, |
|
|
|
||
|
|
Мн/м' |
(кг/мм а ) |
|||
|
|
|
|
Холоднотяну |
3 |
— |
— |
1910 |
1610 |
— |
тая |
|
|
|
(191) |
(161) |
|
Отпущенная |
3 |
330 |
20 |
1870 |
1780 |
1420 |
|
|
|
|
(187) |
(178) |
(142) |
|
|
380 |
10 |
1880 |
1800 |
|
|
|
|
|
(188) |
(180) |
|
|
|
450 |
5 |
1890 |
1820 |
1440 |
|
|
|
|
(189) |
(182) |
(144) |
Холоднотяну |
5 |
— |
— |
1610 |
1320 |
920 |
тая |
|
|
|
(161) |
(132) |
(92) |
Отпущенная |
5 |
330 |
35 |
1630 |
1480 |
1080 |
|
|
|
|
(163) |
(148) |
(108) |
|
|
380 |
20 |
1660 |
1540 |
1290 |
|
|
|
|
(166) |
(154) |
(129) |
|
|
450 |
15 |
1580 |
1400 |
1150 |
|
|
|
|
(158) |
(140) |
(115) |
|
|
550 |
10 |
1610 |
1420 |
1090 |
|
|
|
|
(161) |
(142) |
(109) |
б % ' . «10
3 29
4,6 28
4,6 33
4,7 34
3,0 9
4,1 10
4,8 10
5,1 8
4,8 12
Была исследована арматурная проволока диаметром 3 и 5 мм из высокоуглеродистой стали 80.
Температуру кипящего слоя и длительность пребыва ния образцов в слое выбирали по аналогии с опробован ными режимами отпуска проволоки в солях: температу ра слоя была 330, 380, 450 и 550° С, а длительность отпус ка от 1 до 180 с. После нагрева в кипящем слое образцы переносили в сосуд с проточной водой, где они охлаж дались до 20° С.
Результаты механических испытаний, а также рацио нальные режимы отпуска для проволоки диаметрами 3 и 5 мм приведены в табл. 47. На рис. 30 даны кривые изме нения механических свойств и фактической температуры
98
проволоки диаметром 5 мм в зависимости от продолжи тельности отпуска при температуре кипящего слоя 450° С. Как видно из приведенных данных, механические свой ства стальной проволоки, отпущенной в кипящем слое, приближаются к свойствам проволоки, отпущенной
Время, сек
Рис. 30. Изменение механических свойств и температуры t круглой проволоки диаметром 5 мм из стали 80 в зависимости от длительности отпуска в кипящем слое с температурой 450° С
в расплаве соли при аналогичных температурах и |
дли |
||
тельности отпуска. |
|
|
|
В опытно-промышленном агрегате для отпуска |
в ки |
||
пящем слое должно быть предусмотрено |
предотвраще |
||
ние выноса песка и пыли проволокой из установки. |
|
||
Технология и устройства |
для изготовления |
отпущенной |
|
самовыпрямляющейся |
арматурной |
проволоки |
|
ГОСТ 7348—63 и 8480—63 предусматривают, что ар матурная проволока должна сохранять прямолинейность при развертывании ее из мотка при свободной укладке. Такую проволоку принято называть самовыпрямляю щейся. При использовании ее у потребителей она не нуждается в правке. Требование прямизны наиболее су-
7* |
99 |