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

ный режим МТО канатов. Влияние завершающей обра­ ботки (отпуска и МТО) на релаксацию арматурного ка­ ната характеризуют кривые на рис. 71.

Релаксация образцов арматурных канатов, подверг­ нутых МТО в ЦНИИЧМ, совпадает с релаксацией та-

6

ких же канатов фирмы «Сомерсет» (рис. 72). Длитель­ ные релаксационные испытания образцов канатов диа­ метром 4,5 мм после МТО в ЦНР1ИЧМ обобщены на рис. 73.

Стабилизированные пластически обжатые арматур­ ные канаты получают путем волочения и низкотемпера­ турного отпуска под нагрузкой канатов, свитых из круг­ лых проволок. На рис. 74 показан агрегат для производ­ ства этих канатов. Суточная производительность агрега-

210

та при трехсменной работе составляет около 27 т. Так как наклеп и термообработка являются факторами, от которых зависят свойства каната, их контролируют так же точно, как и изменения геометрии. Система контроля автоматически компенсирует изменения параметров. Так. изменение температуры нагрева вызывает соответствую­

натяжение составляет около 90 кн (9 Т), из которых око­

точным устройством. Температура индукционного нагре­ ва каната составляет 365°С с допуском ± 5 ° С . Натяги­ вающие устройства и волокодержатель укреплены так, что они при натяжении каната давят на месдозы. Усилие давления, измеряемое месдозами, пропорционально на­ тяжению каната.

9.ПРОИЗВОДСТВО АРМАТУРНЫХ КАНАТОВ ИЗ СРЕДНЕ-

ИНИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Для снижения стоимости проволочной арматуры, а также для повышения ее пластичности и некоторых дру­ гих характеристик исследуют возможность применения арматуры повышенной прочности с ов ^1600—1900 Мн/м2 (160—190 кГ/мм2 ) из средне- и низкоуглеродистых сталей.

Так, на БМК опробовано волочение проволоки из за­ каленной и отпущенной заготовки из стали с содержани­

тые из такой холоднотянутой проволоки, обладают удов­ летворительными механическими, в том числе и реологи­ ческими, свойствами. Установлено, однако, что при свар­ ке концов, используемой в канатном производстве, упрочнение, получаемое закаленной и отпущенной прово­ локой из низкоуглеродистой стали при волочении, теря­ ется.

Низкое содержание углерода в канатной проволоке резко снижает абразивный износ каната.

Использование проволоки повышенной прочности из среднеугле.родистой стали для производства арматурных

1

mm)

канатов может быть опробовано также путем изготовле­ ния ее способом ВТМО и патентирования прокаткой (см. с. 171), а также способом электротермической за­ калки и высокоскоростного отпуска (см. с. 57).

10. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ АРМАТУРНЫХ КАНАТОВ

Нераскручиваемость

Большой шаг свивки способствует раскручиваемое™ неотпущенных арматурных канатов. Отпуск обеспечива­ ет практическую нераскручиваемость арматурных кана-

212

тов. Нераскручиваемости неотпущенных канатов дости­ гают преформацией проволок.

Прямолинейность (самовыпрямляемость)

Как показали исследования ЦНИИЧМ, чем больше напряжение при МТО арматурных канатов, тем меньше их криволинейность (см. рис. 40). Прямолинейность ка­ натов, так же как и проволоки, может быть получена пу­ тем предварительной правки их в потоке перед отпуском, а также путем последующего отпуска и плавной намот­ ки на барабан большого внутреннего диаметра.

213

Согласно ГОСТ 13840—68, арматурные канаты долж­ ны храниться в закрытом сухом помещении. Запрещает­ ся укладывать канаты на земляной пол. При транспор­ тировке канаты должны быть предохранены от корро­ зии, загрязнения н механических повреждений. Покрытие пленкой полимеров, транспортировка в крытых изо­ термических вагонах, рациональная упаковка способст­ вуют защите проволочной арматуры от коррозии.

Выносливость (усталостная прочность)

Зависимость числа циклов нагружения /V от величи­ ны перепада Да в арматурных канатов, изготовленных и исследованных ЦНИИЧМ и затем испытанных на пуль­ саторе Н И И Ж Б , приведена на рис. 75. Пределы вынос­ ливости этих канатов и арматурной проволоки периоди­ ческого профиля оказались примерно одинаковыми.

Г Л А В А VI

ПРОИЗВОДСТВО АРМАТУРНОЙ КАТАНКИ

I.ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КАТАНКИ

ВКАЧЕСТВЕ АРМАТУРЫ

Арматурная катанка, поставляемая в бунтах, облада­ ет во много раз большей протяженностью, чем стержне­ вая арматура. Это дает возможность применять высоко­ прочную катанку в длинномерных конструкциях и на длинных стендах без сварки пли механического стыко­ вания, а также обеспечивает получение значительно меньшего количества отходов и меньшую трудоемкость изготовления железобетонных изделий, а следовательно, и более низкую их себестоимость. Катанка лучше, чем проволока и канаты, сцепляется с бетоном, трудоемкость передела ее значительно меньше — отпадает необходи­ мость многих дорогих дополнительных операций изготов-

214

ления проволоки и канатов из катанки, а следовательно, и ниже стоимость продукции.

Важнейшими недостатками арматурной катанки, изго­ товляемой по наиболее принятой технологии, в сравне­ нии с арматурной проволокой и канатами являются ее усиленная коррозия под напряжением, а также меньшие прочность и пластичность, в частности числа перегибов. Однако, как показывают зарубежные данные и наши эк­ сперименты, качество арматурной катанки может быть существенно повышено.

2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА АРМАТУРНОЙ КАТАНКИ ЗА ГРАНИЦЕЙ

Арматурную катанку производят в ряде стран Запад­ ной Европы (см. табл. 18). Обычно получаемое времен­ ное сопротивление ее а в ^ 1 5 0 0 Мн/м2 (150 кГ/мм2 ) до­ стигается упрочнением стали мартенситным превращени­

ся 20 трубок. При этом металл нагревают до 850—880° С, закаливают в масле при комнатной температуре и от­ пускают в ванне, наполненной жидким свинцом (темпе­ ратура 460—490° С). Скорость прохождения катанки че­ рез печь и ванну 2,7—3,7 м/мин (тем больше, чем тоньше ее сечение). Выходящую из ванны катанку наматывают в бунт с внутренним диаметром 2 м. Перед намоткой в бунт места сварки вырезают. Катанка может подвергать­ ся правке и поставляться в виде стержней (прутков). Производительность одного агрегата для закалки и от­ пуска катанки 25—30 т в сутки.

На заводе в Лонгвп (Франция) арматурную катанку диаметром 5 и 8 мм подвергали термической обработке

215

нитью на установке, аналогичной обычному патёнтировочному агрегату, и дополнительному механическому растягиванию на специальной установке после охлажде­ ния, применяя усилие, превосходящее ее предел упру­ гости. Одновременно обрабатывались 15—20 нитей. Ка­ танку нагревали в отапливаемой газом муфелы-юй печи и изотермически закаливали в расплаве свинца. На ус­ тановке последующего механического растяжения катан­ ки напряжение регулировали при помощи очень мощно­ го, часто тарируемого динамометра.

Некоторые характеристики арматурной катанки диа­ метром 5—8 мм завода в Лонгвп: нормальная масса бун­ та 150 кг; временное сопротивление ав =1200-—1500 Мн/м2

Ранее число перегибов не считали характеризующим эк­ сплуатационные требования к арматурной катанке и вза­

турную катанку подвергали закалке и отпуску нитью на специальном агрегате. Катанка поступала с катушек ди­ аметром 1000 мм в трубчатые муфели двенадцатиниточной печи, нагревавшейся генераторным газом. Из муфе­ лей горячая катанка прямолинейно проходила через за­ калочную масляную ванну (переливную), затем поступа­ ла в отпускную свинцовую ванну и наматывалась на ба­ рабаны намоточного аппарата. Длины отдельных частей

нием спиц по радиальным пазам диска барабана. Общая длина агрегата около 60 м.

Обычный химический состав стали для арматурной катанки: 0,5—0,7% С; 1,2—1,4% Мп; 0,6 Si; до 0,03% S; до 0,025% Р; до 0,4% Сг или Ni. Сталь выплавляют как в мартеновских, так и в электрических печах.

216

ществляют его в специальных электропечах, обеспечива­ ющих большую равномерность температуры металла.

Весьма существенно изменен химический состав ста­ ли, что резко повысило стойкость арматурной катанки против коррозии под напряжением и увеличило число пе­ регибов.

Освоено производство арматурной катанки с номи­ нальным диаметром 16 мм улучшенного профиля «дивидаг» с винтовой резьбой, получаемой при прокатке и обеспечивающей очень хорошее сцепление арматуры с бетоном, а также позволяющей непосредственно монти­ ровать анкерные и стыковочные приспособления в лю­ бом конце катанки.

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ УПРОЧНЕНИЯ АРМАТУРНОЙ КАТАНКИ И СОСТАВ СТАЛЕЙ

ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Наиболее дешевым способом упрочнения катанки яв­ ляется термическое упрочнение с прокатного нагрева пу­ тем сорбитизации на проволочном стане. Однако практи­ чески при такой обработке до последнего времени не удается получать высокопрочную катанку с достаточно однородными по длине бунта и высокими для предвари­ тельно напрягаемой арматуры механическими свойст­ вами. Дополнительная вытяжка сорбитизированной ка­ танки может несколько, но не радикально, улучшить ряд важных показателей качества.

Поэтому основным широко применяемым за рубежом способом, обеспечивающим достижение высокой проч­ ности, а также однородности механических свойств и фи­ зических характеристик (изотропии) арматурной катан­ ки, является упрочнение ее мартенситным превращением путем обычной закалки и отпуска нитью в потоке.

Наряду с указанными выше способами упрочнения арматурной катанки обычной закалкой и отпуском, а также обычным патентированием с дополнительной вы­ тяжкой нами опробованы также ступенчатая закалка с отпуском и ступенчатое патентирование, применяемые

217

при некоторых процессах производства высокопрочной сталы-юй проволоки и ленты [43, 88].

Состав сталей для опытных вариантов арматурной катанки выбирали, исходя из следующих соображении. Стали для массового производства арматурной катанки должны быть сравнительно дешевыми, не содержать де­ фицитных компонентов, обеспечивать необходимые об­ щие и специальные требования к качеству высокопроч­ ной арматуры и обладать хорошей технологичностью на всех стадиях производства и применения.

По достигаемым при закалке и отпуске высоким уп­ ругим свойствам углеродистые стали при соответствую­ щем содержании углерода не уступают легированным. Однако релаксационная стойкость, прокаливаемость и коррозионная стойкость углеродистых сталей ниже, чем легированных. Из-за низкой устойчивости переохлажден • ного аустенита закалка углеродистой катанки должна осуществляться при повышенных скоростях охлаждения. Кроме того, углеродистая сталь непригодна для работы при температурах более 100° С [129].

Поточную закалку с отпуском в отечественном сталепроволочном производстве наиболее часто применяют при изготовлении проволоки из марганцовистой стали 65Г. Для изготовления проволочных пружин часто ис­ пользуют и кремнистые стали, обычно дополнительно ле­ гированные марганцем или марганцем и хромом. В низ­ колегированной стали влияние марганца и кремния эф­ фективно лишь при содержании их в пределах 1—2% [130]. Положительное воздействие на ряд важных ха­ рактеристик закаленных и отпущенных низколегирован­ ных сталей оказывает и введение в них малых добавок некоторых других элементов, например титана.

Исследования по закалке и отпуску проведены на ка­ танке из низколегированных сталей, исследования по патентированию катанки — на высокоуглеродистых сталях, так как легирующие добавки в сталях, под­ вергаемых патентированию, как правило, нежелатель­ ны [43].

Первые поисковые исследования выполнены в л а б о ­ раторных условиях ЦНИИЧМ на образцах катанки из " углеродистой стали 70, изготовленной на ЛСПЗ . и катан­ ки из низколегированных сталей 65Г и 60С2, выплавлен­ ных в ЦНИИЧМ в слитках массой 50 кг и прокатанных на заводе «Серп и молот».

218

щей температуру мартенситной точки; закалка в масля­

ступенчатая изотермическая закалка. Лучший комплекс механических свойств получен при закалке с отпуском.

Дальнейшие поисковые эксперименты выполнены на промышленных агрегатах для термического упрочнения пружинной проволоки нитью на заводе «Красная Этна». При этом закалке и отпуску подвергали катанку диамет­ ром 6 мм из стали 65Г, которую нагревали на обычных муфельных печах спиралями электросопротивления.

Средние результаты испытаний механических свойств исследованной катанки приведены в табл. 103. Данные по ползучести катанки п проволоки из стали 65Г, под­ вергнутой нагреву токами высокой частоты при закалке и отпуске и при патентировании, иллюстрирует рис. 76.

Поисковые исследования показали следующее: мето­ дом закалки и отпуска (при готовом размере) можно изготовить катанку или проволоку, обладающую повы­ шенным временным сопротивлением (1500 Мн/м2 , или 150 кГ/мм2 ) в сочетании с весьма высоким пределом те­ кучести ао,2 (при диаметре 6 мм до 92% сг„), с высоким

219