книги из ГПНТБ / Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры

мышленном агрегате составляет 2,2 м/с, в то время как при применяемом в сталепроволочных цехах отпуске в расплаве соли скорость движения проволоки равна 0,20—0,27 м/с.

Рис. 36. Релаксация напряженно образцов самовыпрямляющейся арматурной проволоки диаметром 5 мм ХСПКЗ ii фирмы Фельтен и Гильом (ФРГ) при длитель­ ности испытаний 10000 ч:

4. В конструкции и работе опытно-промышленного агрегата имеются и некоторые недостатки — наиболее существенными из них являются: а) неудовлетворитель­ ная самовыпрямляемость проволоки после ее обработ­ ки (см. табл. 54); б) невозможность регулирования и фиксации натяжения проволоки при движении ее на аг­ регате; в) отсутствие измерения температуры проволо­ ки; г) неравномерность нагрева проволоки из-за коле­ баний напряжения в сети электрического тока; д) отсут­ ствие автоматического регулирования силы и напря­ жения тока в процессе работы; е) искрение, которое может вызвать язвенные поражения поверхности и образование участков мартенсита, приводящих к резко-

111

му локальному снижению относительного сужения и вы­ носливости проволоки.

5. Для внедрения в производство установок электро­ контактного нагрева проволоки требуется в первую оче­

Отпуск арматурной проволоки может быть успешно осуществлен в разнообразных средах различными спо­ собами нагрева в широком диапазоне температур нагре­ вающей среды при соответствующем правильном выбо­ ре температуры, скорости и длительности нагрева, а также интенсивности охлаждения. Совокупность этих технологических факторов должна обеспечить эквива­ лентное сочетание механических свойств.

Правку арматурной проволоки для обеспечения ее самовыпрямляемостн необходимо осуществлять перед отпуском. Правка отпущенной проволоки, нередко при­ меняемая на предприятиях железобетонных конструк­ ций, недопустима, так как она резко снижает высокие показатели упругих характеристик, достигаемые при от­ пуске на сталепроволочных предприятиях, а также рео­ логическую стойкость проволоки.

Хорошая самовыпрямляемость арматурной проволо­ ки обеспечивается лишь при применении правящего ус­ тройства рациональной конструкции и выборе рацио­ нального внутреннего диаметра мотка.

Наиболее целесообразным вариантом отпуска ар­ матурной проволоки, исходя из реальных возможностей современных сталепроволочных предприятий, следует считать многониточный поточный отпуск в среднегемпературной среде—соли (в частности, нитрите натрия) при температуре расплава 380° С.

На основе работ ЦНИИЧМ, сталепроволочных пред­ приятий, в первую очередь ХСПКЗ, БМК, Алма-Атин­ ского завода тяжелого машиностроения, а также инсти­ тута «Гипрометиз» эта технология и оборудование для осуществления отпуска успешно внедрены при производ­ стве всей арматурной проволоки, поставляемой по ГОСТ 7348—63 и 8480—63.

112

Распространенное мнение, что обычный отпуск повы­ шает релаксационную стойкость холоднотянутой стали, верно лишь при начальных напряжениях проволоки ме­ нее 70%- При более высоких напряжениях рост релак­ сации напряжений отпущенной проволоки опережает увеличение релаксации холоднодеформированной.

Исходя из этого, в ближайшем будущем необходимо радикально усовершенствовать существующий метод от­

работку (МТО), обеспечивающую значительное повыше­ ние релаксационной стойкости арматурной проволоки и высокие технико-экономические показатели ее исполь­ зования.

7. ПРОИЗВОДСТВО АРМАТУРНОЙ ПРОВОЛОКИ МЕТОДОМ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Общие сведения о процессе МТО проволочной арматуры

Как показали описанные выше исследования, отпуск резко увеличивает величины бюо н oo.oi, н 0 оказывает сравнительно небольшое влияние на релаксацию и пол­ зучесть холоднодеформированной проволочной армату­ ры (см.табл.49, рис.19 и 20) в пределах напряжений 65—70% О в , применяемых в расчетах при изготовлении проволоки и эксплуатации ее в соответствующих желе­ зобетонных конструкциях, а также при обычных режи­ мах и средах отпуска.

Механическое нагруженпе несколько повышает пре­ делы текучести и упругости стали и ее реологическую стойкость, но не увеличивает относительного удлинения. Одновременно же применение соответствующего нагружения с отпуском обеспечивает получение высоких упругих и реологических свойств в сочетании с высоки­ ми пластическими характеристиками, в частности бюоРелаксационная стойкость арматуры повышается при этом в три-четыре раза и очень мало падает с течением времени. Все это позволяет условно называть изготов­ ленную таким способом проволоку стабилизированной, а процесс получения ее — стабилизацией.

По данным НИИЖБ, для большинства предвари­ тельно напряженных железобетонных конструкций рас­ ход напрягаемой проволочной арматуры определяется не

их прочностью, а трещиностойкостыо. В свою очередь трещнностойкость конструкции зависит от величины об­ жатия бетона, т. е. от предварительного напряжения ар­ матуры и площади ее поперечного сечения.

В процессе изготовления и эксплуатации железобе­ тонных конструкций уменьшается предварительное нап­ ряжение арматуры и это в связи с требованиями проч­ ности приводит к перерасходу ее. Значительное сниже­ ние предварительного напряжения происходит в резуль­ тате релаксации напряжений. Так, для канатов и прово­ локи отечественного производства оно достигает 10% от начальной интенсивности напряжения.

Повысить трещнностойкость конструкции и тем са­ мым сократить расход арматуры можно было бы путем увеличения степени предварительного напряжения. Од­ нако при этом резко возрастает релаксация и напряжение уменьшается почти до такого же уровня, как и при а °ел = = 65—70% стц. Таким образом, этот путь экономии арма­ туры не может быть использован для арматурной прово­ локи и канатов обычного производства.

Фирмой «Сомерсет» (Англия) освоен массовый вы­ пуск методом МТО стабилизированной проволоки п канатов для предварительно напряженных железобе­ тонных конструкций с повышенными условными преде­ лами упругости и текучести (оо.оь о"о,г). Фирма гаранти­ рует величины ao.oi и ао,о соответственно не ниже 80 и 90% от браковочного минимума временного сопротив­ ления. При этом арматура сохраняет достаточно высо­ кие предельные удлинения б перед разрывом (не менее 4%). Релаксация напряжений в стабилизированной ар­ матуре резко снижается и не превышает 2% за 1000 ч при 20° С и а ; е л = 75%ап .

Стабилизация также существенно уменьшает склон­

и арматурных канатов фирма «Сомерсет» проводит пу­ тем электрокоитактного нагрева арматуры нитью под

114

ряженному железобетону (ФИП) нагрев стабилизиро­

сводится к небольшому (до 10%) деформированию ме­ талла при температуре ниже температуры рекристалли­ зации с последующей выдержкой. В основе МТО лежат процессы, связанные с образованием заданной дислока­ ционной структуры.

Получаемая обычной холодной пластической дефор­ мацией (например, волочением) дислокационная струк­ тура обладает большой плотностью дислокации, но при этом она характеризуется высокой метастабильносгыо вследствие неупорядоченного и неравномерного рас­ пределения дислокаций по объему. Если же деформиро­ ванный металл (с определенной степенью деформации) нагреть до соответствующей температуры, то перерас­ пределение созданных дислокаций может привести к образованию так называемой полигональной структуры. Процесс полигонизацин заключается в образовании в теле зерна большого количества мелких субзерен, сла­ бо разориентпрованных одно относительно другого.

МТО сравнительно мало влияет на характеристику кратковременной прочности ап, но резко повышает ре­ лаксационную стойкость металлов и сплавов, причем наибольшей релаксационной стойкости соответствует оп­ ределенная степень деформации (в ряде случаев 5%).

Предел текучести наиболее чувствителен к структур­ ным изменениям в процессе МТО. Максимальное зна­ чение прочностных характеристик соответствует опти­ мальной степени деформации, т. е. отмечается в той об­ ласти, где в металле начинается и развивается процесс полигонизацин, перераспределение образующихся дис­ локаций в вертикальные ряды и образование развитой субструктуры с упорядоченным расположением дисло­ каций по границам полигонов, охватывающим практиче­ ски весь упрочняемый объем.

После создания в металле такой упорядоченной дис­ локационной структуры интенсивность изменения проч­ ностных характеристик, прежде всего предела текуче­ сти, резко изменяется. Тенденция к некоторому увеличе­ нию сгв и оо,2 (и к уменьшению б и л\>) при дальнейшем росте деформации свыше оптимальной связана, по-види­ мому, с явлением обычного механического наклепа. В этом случае продолжающийся процесс накопления ис­ кажений в кристаллической решетке, т. е. увеличение плотности дислокаций, без их перераспределения в по­ лигональные стенки приводит к известному повышению прочности и снижению пластичности.

Удовлетворительное сочетание прочности и пластич­ ности железа достигается при МТО с предварительным удлинением 5%. При более высоких степенях деформа­ ции характеристики пластичности начинают снижаться,

Мб

что, очевидно, объясняется либо менее однородным де­

стенок, либо получением слишком больших углов разориентации между полигонами, либо, наконец, возмож­ ностью начала необратимой повреждаемости металла при степени деформации порядка 8—10% [76].

Анализ результатов проведенных нами исследований показывает, что некоторые из изложенных выше част­ ных положений не вполне подтверждаются, по крайней мере в изученных условиях (подробнее см. ниже с. 162).

По-видимому, в данном и близких к нему случаях основной причиной повышения реологической стойкости стали и ее сопротивления деформированию следует счи­

Первая установка оказалась значительно более сложной по конструкции и трудной в эксплуатации, по­ этому в основном эксперименты проводили на второй1 .

Температуру нагрева и охлаждения образцов всех диаметров фиксировали на контрольных образцах про­ волоки, по всей длине которых зачеканивали по 10 хро- мель-алюмелевых термопар. На основе этих замеров определяли зону равномерного нагрева образца. Темпе­ ратуру нагревающей среды (в зоне щели печи) измеря­ ли специальными термопарами. В качестве примера на рис. 39 приведены экспериментальные кривые нагрева арматурной проволоки диаметром 3 мм из стали 80 в ус­ тановке УЩЭП.

117

Рис. 3S. Опытные лабораторные уста­ новки Ц Н И И Ч М для MTO образцов про­ волочной арматуры методом осевого растяжения:

дящий ток к захватам; 2— траверса, не­

118

Характерные результаты предварительных экспери­ ментов по исследованию изменений диаметра, стрелы прогиба, релаксации напряжений и ползучести прово­ лочной арматуры, подвергнутой МТО, а также некото­ рым другим видам обработки, иллюстрируют рис. 40 и 41.

стали 80 в щелевой электропечи ^ (УЩЭП) при температурах печи 560 (2

(/), 380 (2), 310 (3) и 220° С (4)

О 60 ПО W0 240 Продолжительность

нагреби,сек

бто/бв, % 6„/бв, %

Рис. 40. Изменение диаметра и стрелы прогиба проволоки и каната из стали 70,

119