
книги из ГПНТБ / Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры
.pdfТ а б л и ц а 48
Рекомендуемый минимальный радиус кривизны R
и максимальная стрела прогиба а арматурной проволоки
|
Источник |
|
R, м |
при /=1 м |
|
|
|
|
|
|
|
СЭВ |
|
|
|
10 |
13 |
ЦНИИЧМ — ХСПКЗ, |
рекомен |
|
|
||
дации 1964 |
г. для проволоки |
|
|
||
диаметром |
5 |
мм по |
группам: |
5 |
25 |
I |
|
|
|
||
II |
|
|
|
2,8 |
45 |
Стандарт А-421-58Т (США) . |
1,85 |
69 |
|||
Типовая технологическая инст |
|
|
|||
рукция |
Главметиза |
МЧМ |
|
|
|
СССР, рекомендации |
1968 г. по |
|
|
||
группам: |
|
|
|
|
0—25 |
I |
|
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
26—45 |
III |
|
|
|
|
46—65 |
IV |
|
|
|
|
Не регламен |
тируется
щественно для изделий, намотанных в бунты или мотки
со сравнительно малым радиусом кривизны. |
|
|
|
||||||
|
|
|
Однако |
непосредственно |
|||||
|
|
~7\ |
при |
|
волочении, особенно |
в |
|||
/" |
! I |
бунтах, |
это требование |
прак- |
|||||
/ |
^| |
%/ \ |
тпческп |
не удается обеспечить. |
|||||
|
|
|
При отпуске проволоки с при |
||||||
|
|
|
менением |
намоточных |
агрега |
||||
|
|
|
тов |
с |
барабанами |
большого |
|||
Рнс. 31. Схема для определения |
диаметра |
(1200—2000 мм) са- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
стрелы прогиба |
о и радиуса кри |
мовыпрямляемость |
также |
не |
|||||
визны |
R отрезка проволоки |
||||||||
|
|
|
достигалась — проволока диа |
||||||
метрами 3 и 5 мм получалась |
сильно искривленной. По |
этому потребители арматурной проволоки были вы нуждены выпрямлять ее у себя перед укладкой на стендах.
Определение радиуса кривизны R и стрелы прогиба а
показано иа рис. 31. В табл. 48 указаны |
характеристики |
R и а по отечественным и зарубежным |
данным и по пе |
ресчету их в соответствии с приведенными ниже форму-
100
лами, |
|
определенными |
из |
|||
простейших |
геометрических |
|||||
расчетов: |
|
|
|
|
||
R-- |
a 2 |
+ |
0,25J2 |
|
|
|
|
|
2а |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
где I- |
|
расчетная |
длина об |
|||
|
|
разца |
проволоки, |
|||
|
|
на |
которой |
измеря |
||
|
|
ется |
величина |
а, и |
||
a = VR* |
—0,251*. |
|
||||
Сопоставление |
важней |
|||||
ших |
показателей |
качества |
||||
арматурной |
|
проволоки |
из |
стали 80 в зависимости от
исследованных нами |
раз |
|
личных |
способов ее |
завер |
шающей |
обработки, в |
част |
ности от методов и после довательности отпуска и прямления, приведено в табл. 49.
Из данных этой табли цы следует, что правка про волоки после ее отпуска вредна, так как она снижа ет характеристики 00,2 И 00,01
и реологическую |
стойкость. |
||||||
Поэтому |
|
потребовалось |
ор |
||||
ганизовать |
производство |
||||||
«самовыпрямляющейся» |
от |
||||||
пущенной |
арматурной |
про |
|||||
волоки, |
исходя из |
результа |
|||||
тов |
испытаний |
предпослед |
|||||
него варианта табл. 49. |
|
||||||
Для |
|
выполнения |
этой |
||||
задачи |
автором, |
Д. Н. Пя- |
|||||
тышевым, |
|
В. И. Ориниче- |
|||||
вым |
и |
|
М. С. |
Корощенко |
|||
разработано |
и |
опробовано |
|||||
специальное |
|
устройство |
|||||
(рис. 32), |
применение кото |
||||||
рого |
перед |
ванной |
отпуска |
Механические свойства и коэрцитивная сила арматурной проволоки диаметром 5 мм периодического профиля из стали 80
в зависимости от способа ее обработки
Проволока |
|
ств |
° 0 , 2 |
| |
°0.01 |
|
|
70/100 |
70/100 |
Нс, кА/м (Э) |
|
|
|
|
|
М н / м 2 (кГ/мм 2 ) |
|
|
|
°полз |
" р е л |
||
|
|
|
|
|
|
|
% |
о/ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/о |
|
|
Исходная — не- |
1688 |
1241 |
|
708 |
4,5 |
5,5 |
0,055 |
6,1 |
1 ,46 |
||
отпущенная, не- |
(168,8) |
(124,1) |
|
(70,8) |
|
|
|
|
(18,25) |
||
прямлепная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Непрямленная |
1725 |
1440 |
|
1052 |
6,63 |
4 |
0,06 |
6,3 |
1 ,25 |
||
отпущенная |
|
(172,5) |
(144,0) |
|
(105,2) |
|
|
|
|
(15,60) |
|
(обычная) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Прямленная |
до |
1683 |
1403 |
|
956 |
6,6 |
7 |
0,05 |
5,6 |
1 ,21 |
|
отпуска и |
за |
(168,3) |
(140,3) |
|
(95,6) |
|
|
|
|
(15,12) |
|
тем |
отпущен |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ная — самовы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
прямляющаяся |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Отпущенная и |
1680 |
1151 |
|
667 |
6,0 |
4 |
0,10 |
6,5 |
- |
||
затем |
выпрям |
(168,0) |
(115,1) |
|
(66,7) |
|
|
|
|
|
ленная
обеспечило получение самовыпрямляющенся проволоки 4 и 5 мм из сталей 70 и 80 и, кроме того, ликвидировало опасность свертывания в восьмерку отпущенных мотков
проволоки. В |
дальнейшем |
оп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
робованные |
оборудование |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
опытная технология |
получения |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
самовыпрямляющейся |
арма |
|
N |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
турной проволоки диаметром 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
и 5 мм были внедрены на всех |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
предприятиях — изготовителях |
|
|
> |
|
|
|
|
|
|||||||
этой |
арматуры. |
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Однако проволока |
диамет |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ром 3 мм |
иа |
этом |
устройстве |
|
|
|
|
70 |
— |
|
|||||
ие имела |
удовлетворительной |
10 |
|
j |
i |
|
|||||||||
|
i |
i |
i |
|
|||||||||||
самовыпрямляемости. |
ХСПКЗ |
10 20 30 |
40 SO 60 70 |
||||||||||||
|
|||||||||||||||
при участии |
ЦНИИЧМ прове |
|
|
|
а, мм |
|
|
|
|||||||
дено |
дополнительное |
исследо |
Рис. 33. Зависимость стрелы про |
||||||||||||
вание по |
определению |
зависи |
гиба а круглой арматурной про |
||||||||||||
мости стрелы прогиба от па |
волоки диаметром 3 мм из ста |
||||||||||||||
лей 70 и 80 от максимальной |
ве |
||||||||||||||
раметров |
правки такой прово |
вильной установке и от расстоя |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
личины |
изгибания с |
ее |
в |
пра |
||||
локи, |
на |
основании |
|
которого |
ния м е ж д у |
волокнами |
Ь |
внутри |
|||||||
разработано |
техническое |
за |
опытного |
четырехопорного |
рих |
||||||||||
|
тующего устройства |
|
|||||||||||||
дание на |
проектирование и из |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
готовление |
соответствующего |
|
|
|
|
|
|
|
|
правильного устройства для проволоки диаметром Змм. Результаты определения зависимости показаны на рис. 33.
Выбор рационального внутреннего диаметра мотка отпущенной арматурной проволоки
В табл. 2 были приведены номинальные внутренние диаметры D бунтов или мотков арматурной катанки и проволоки в СССР и за рубежом в зависимости от ее диаметра d и способа завершающей обработки. Из этих данных видно, что внутренний диаметр бунтов или мот ков проволочной арматуры, как правило, значительно превышает аналогичные размеры мотков проволоки дру гих видов.
Установлено, что при намотке проволоки в моток ма лого диаметра во внешних волокнах сечения проволоки возникают значительные напряжения от изгиба, по вели чине превышающие условный предел упругости и сопро вождающиеся появлением пластических деформаций.
103
Учитывая требования потребителей и зарубежный опыт, в ГОСТ 8480—57 и затем 8480—63 и 7348—63 бы ли регламентированы минимальные внутренние диамет ры мотков арматурной проволоки (табл. 50).
Однако практика заводов показала, что проволока, подвергнутая низкотемпературному отпуску без предва рительной правки и намотанная на барабаны даже боль
ших диаметров, |
оказывается все же сильно |
искривлен |
|||||
|
Т а б л и ц а 50 |
ной. |
Только |
в |
результате |
||
|
описанных выше работ уда |
||||||
Внутренние диаметры мотков |
лось |
получить |
методом |
||||
арматурной |
проволоки |
правки и отпуска самовы- |
|||||
|
|
|
прямляющугося |
проволоку. |
|||
d, мм |
D, |
мм не менее |
Но бунты и мотки боль |
||||
|
|
|
шого размота, даже и са |
||||
3 |
|
1200 |
мовыпрямляющиеся, |
край |
|||
|
не неудобны |
как |
изготови |
||||
4—5 |
|
2000 |
|||||
6-^8 |
|
2500 |
телям, |
так и |
потребителям. |
||
|
|
|
Поэтому автором |
были |
про |
||
|
|
|
ведены исследования, |
кото |
рые помогли выяснить возможность значительного уменьшения внутреннего диаметра мотков самовыпрям ляющейся проволоки при хорошей правке ее в потоке перед отпуском без существенного снижения важнейших показателей качества.
Сравнение механических свойств, в том числе и ре лаксации, проволоки диаметром 4 и 5 мм из сталей 70 и 80 гладкой и профилированной, намотанной на бараба ны диаметром 2000 и 1200 мм, после удовлетворительной правки и отпуска в расплаве селитры показало, что су щественной разницы в механических свойствах и, в ча-
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 51 |
|
Механические свойства самовыпрямляющейся |
профилированной |
||||||||
|
проволоки диаметром 4 мм из мотков с внутренними |
|
|||||||
|
|
|
диаметрами 2000 и 1200 мм |
|
|
|
|||
D, |
|
°0 . 2 |
СТ0.01 |
ff0,2 |
ffo,oi |
° ю о |
•ф |
|
.70/100 |
|
|
|
Л 30 |
||||||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
полз |
|
|
Мн/м» (кГ/мм1 ) |
|
|
% |
|
|
% |
||
|
|
|
|
|
|
||||
2000 |
1700 |
1530 |
1270 |
90 |
76,5 |
5,5 |
44 |
9,7 |
0,0165 |
|
(170) |
(153) |
(127) |
|
|
|
|
|
|
1200 |
1660 |
1520 |
1250 |
91,5 |
73,5 |
5,4 |
44 |
9,8 |
0,0150 |
|
(160) |
(152) |
(125) |
|
|
|
|
|
|
104
стности, релаксационной стойкости (при А ° е л =70 % Ов и длительности испытаний 40 000 ч) при различных в оп робованном диапазоне внутренних диаметрах мотков не обнаружено (табл. 51 и рис. 34).
Результаты определения кривизны проволоки из ста лей 70 и 80 в зависимости от внутреннего диаметра мот-
Рис. 34. Релаксация напряжений арматурной |
проволоки |
||
диаметром |
5 мм из стали 80, отпущенной нитью в распла |
||
ве солн и |
свернутой в |
мотки с внутренним |
диаметром: |
|
/ — 2000 |
мм; 2 — 1200 мм |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 52 |
||
Зависимость стрелы прогиба а самовыпрямляющейся |
арматурной |
||||||
проволоки ХСПКЗ, отпущенной в расплаве нитрита натрия, |
|||||||
от внутреннего диаметра |
мотка, профиля и диаметра |
проволоки |
|||||
|
при обычных правильных устройствах |
|
|
||||
|
|
|
а при длине |
образца |
1 м, мм |
||
d, мм |
Профиль проволоки |
D, мм |
средняя |
минималь |
макси |
||
|
|
|
|
ная |
|
мальная |
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
Периодический |
2000 |
3,7 |
|
0,4 |
|
7,8 |
|
|
1200 |
10,5 |
|
4,2 |
|
20,6 |
5 |
Гладкий |
2000 |
4,5 |
|
0,5 |
|
9,2 |
|
|
1200 |
10 |
|
2,7 |
|
17,7 |
4 |
Периодический |
2000 |
10,7 |
|
6,6 |
|
15,4 |
|
|
1200 |
9,9 |
|
0,2 |
|
20,8 |
4 |
Гладкий |
2000 |
10,0 |
|
1,6 |
|
18,2 |
|
|
1200 |
8,9 |
|
1,8 |
|
17,4 |
105
ка других факторов приведены в табл. 52. В распределе нии величин остаточных напряжений по сечению само
выпрямляющейся |
проволоки, |
намотанной в мотки с |
|
внутренним диаметром 2000 и |
1200 мм, |
существенной |
|
разницы также не выявлено. |
|
|
|
На основании |
приведенных |
данных |
Гипрометизом |
спроектированы, а Алма-Атинским заводом тяжелого машиностроения построены для ОСПЗ намоточные аппа раты к отпускным агрегатам с барабанами диаметром 1200 мм для арматурной проволоки диаметрами 3, 4 и 5 мм. Как показал опыт работы ОСПЗ, отпущенная про волока диаметрами 4 и 5 мм из сталей 70 и 80 при таком диаметре барабанов, подвергаемая удовлетворительной рихтовке, в подавляющем большинстве отвечает требо
ваниям I I класса |
прямизны по нормам |
на |
арматурную |
|||
проволоку. |
|
|
|
|
|
|
Совмещенный |
процесс |
поточного |
профилирования |
|||
и отпуска проволоки |
электроконтактным |
нагревом |
||||
Разработанная |
ранее |
и внедренная |
впервые на |
|||
ХСПКЗ технология производства |
самовыпрямляющейся |
|||||
арматурной проволоки |
обеспечивает по сравнению с ра |
|||||
нее применявшейся технологией |
значительное улучше |
|||||
ние качества арматурной |
проволоки — прямизну, удов |
|||||
летворительные реологические |
свойства, |
повышенные |
пределы текучести и упругости. Однако изготовление ар
матурной проволоки по указанной |
технологии |
связано |
и с некоторыми существенными |
недостатками: |
1) при |
профилировании на волочильном стане не используется
для |
протяжки барабан; 2) производительность отпуск |
||
ной |
ванны |
невелика — скорость движения |
проволоки |
диаметром |
5 мм составляет 0,2—0,27 м/с; 3) |
применяет |
ся специальное правильное устройство, требующее синх ронизации его с барабанами намоточного аппарата; 4) реологические свойства проволоки получаются недо статочно высокими.
Для устранения этих недостатков на ХСПКЗ спроек тирован (В. А. Чепеногом), построен и опробован опыт но-промышленный агрегат (рис. 35) для профилирова ния и низкотемпературного отпуска арматурной прово локи электроконтактным методом. Он может быть ис пользован только для одной операции — низкотемпера турного отпуска круглой проволоки.
106
В состав агрегата |
входят: |
размоточное |
устройство 1 |
|
с электромагнитным |
тормозом, |
служащим |
для |
созда |
ния некоторого натяжения в проволоке; пары |
электро |
|||
контактных роликов |
{3, 4, 5 и 7), которые |
плотно при |
жимаются к проволоке 9 при помощи зажимного устрой ства (в этих роликах сделаны проточки, что увеличивает поверхность контакта); профилирующее устройство 6, расположенное между контактными роликами 5 и 7;
ванна 8 с проточной |
водой, |
используемая |
для |
охлажде- |
|
10 9 в |
7 6 |
J 4 |
3 |
г |
Г |
а
Рис. 35. Опытно-промышленный агрегат ХСПКЗ для поточного профи лирования II электрокоптактного низкотемпературного отпуска прово локи:
а — схема |
агрегата; б — график нагрева и охлаждения |
проволоки (циф |
ры |
над кружками — номера контактных роликов |
на схеме а) |
ния, и намоточный барабан 10 с наружным диаметром 1200 мм. Между намоточным барабаном, с одной сторо ны, и профилирующим устройством, с другой, создается натяжение, способствующее процессу прямления прово локи. В том случае, когда необходимо отпустить круг лую проволоку, минуя профилирование, для натяжения эту проволоку пропускают через промежуточный вытяж ной барабан 2, на который наматывают три-четыре вит ка. Разность потенциалов создается между контактны ми роликами 3, 4 и 5, 7. Режим обработки проволоки со ответствует графику на рис. 35, б. При этом проволока диаметром 5 мм нагревается до 420° С в течение 3,6 с,
107
Т а б л и ц а 53 Прочностные и пластические свойства, а также ползучесть проволоки диаметром 5 мм, отпущенной электроконтактным
нагревом и в расплаве соли
Вари |
Завершающаавершающая |
обработка |
° в |
°0.2 |
V o l |
5 юо 1 |
Ф |
Е |
|
.70/100 |
||
ант |
|
|
|
|
|
Мн/м! -10» |
|
'полз |
||||
|
|
|
|
|
|
М н / м а (кГ/мм») |
|
% |
|
(кГ/ммМ0«) |
|
% |
1 |
Холодное волочение |
|
(круг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лая проволока) |
|
|
|
1750 |
1500 |
990 |
2,4 |
36 |
1,82 |
5,6 |
0,0410 |
|
|
|
|
|
(175) |
(150) |
(99) |
|
|
|
|
|
2 |
Профилирование |
на |
агрега |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
те профилирования |
и |
элек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
троотпуска |
|
|
|
1730 |
1440 |
990 |
2,7 |
36 |
1,93 |
4,8 |
0,0570 |
|
|
|
|
|
(173) |
(144) |
(99) |
|
|
|
|
|
3 |
Профилирование |
по вариан |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ту 2 и электроотпуск |
. . . |
1630 |
1410 |
1220 |
6,2 |
37 |
2,05 |
4 |
0,0208 |
||
|
|
|
|
|
(163) |
(141) |
(122) |
|
|
|
|
|
4Профилирование по вариан ту 2 и отпуск в расплаве
нитрита натрия |
1660 |
1420 |
1220 |
5,5 |
37 |
2,07 |
4 |
0,0295 |
|
(166) |
(142) |
(122) |
|
|
|
|
|
выдерживается при этой |
температуре примерно 1,25 с и |
после этого охлаждается |
в воде. Скорость движения про |
волоки диаметром 5 мм составляет 2,2 м/с. |
|
Проволока диаметром |
3 мм нагревается до 280° С в |
течение 2,45 с, выдерживается при этой тепературе 0,9 с |
|
и после этого также охлаждается в воде. Скорость ее |
движения равна 3 м/с. Напряжение, подаваемое на кон такты, составляет 50—54 в. Сила тока на первой паре контактных роликов (3; 4) приблизительно 1040 а, на второй паре (5; 7) 660 а.
Пуск опытного агрегата профилирования и отпуска электроконтактным нагревом, а также наличие на ХСПКЗ обычных установок отпуска в расплаве соли позволили сопоставить влияние этих разновидностей от пуска на свойства арматурной проволоки диаметром 5 мм из стали 85.
Для этого мотки проволоки делили иа четыре части, отличавшиеся между собой вариантами завершающей обработки, указанными в табл. 53, где приведены также средние результаты механических испытаний проволо ки, изготовленной по этим вариантам.
Сравнительные данные длительных релаксационных исследований, а также испытаний кривизны проволоки, отпущенной электроконтактным нагревом и в расплаве соли, показаны на рис. 36 и в табл. 54. Результаты по следней работы и предшествующих экспериментов поз воляют сделать следующие выводы:
1. Механические свойства проволоки, профилиро ванной и отпущенной методом электроконтактного на грева на опытно-промышленном агрегате ХСПКЗ, пол ностью соответствуют нормам ГОСТ 8480—63 и прак тически мало отличаются от механических свойств аналогичной проволоки, изготовленной по обычной техно логии (профилирование на волочильной машине, отпуск в расплаве соли).
|
2. Реологическая стойкость при начальном |
напряже |
||
нии |
о ° р е л = 7 0 % с п у арматурной проволоки, |
подвергну |
||
той |
отпуску |
в расплаве |
соли, значительно ниже, чем у |
|
проволоки, |
отпущенной |
электроконтактным |
нагревом. |
Релаксация образцов арматурной проволоки, получен
ной |
из ФРГ, оказалась близкой |
к релаксации |
отечест |
венной проволоки, отпущенной |
в расплаве |
соли |
|
(см. |
рис. 36). |
|
|
109