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

ского превращения при патентировании исходной заго­ товки; при этом коэрцитивная сила проволоки, протя­ нутой из заготовки, патентироваиной в одной ванне, ни­ же, чем у аналогичной проволоки, протянутой из заго­ товки, патентироваиной в двух ваннах.

Т а б л и ц а 29

Механические свойства образцов проволоки диаметром 8 мм, протянутой из заготовки диаметром 16 мм (сталь У9) *

патентироваиной в одной и двух ваннах, были проведены на ХСПКЗ и ОСПЗ. На ХСПКЗ катанку патентировали по режиму: нагрев в печи до 910—930° С; охлаждение в первой ванне с температурой 280—290° С (расплав соли непрерывно перекачивается специальным насосом); на­ грев во второй ванне с температурой 420—460° С и ох­ лаждение в водяной ванне. Скорость патентирования со­ ставляла примерно 0,06 м/с. Длина патеитировочной пе­ чи 11,8 м; первой ванны 2,8 м; второй ванны 4 м.

Патентирование в одной ванне производили по сле­ дующему режиму: нагрев катанки в печи до 910—930° С и охлаждение в ванне с натриевой селитрой до 460— 470° С. Скорость патентирования 0,037 м/с. Длина патеи­ тировочной печи 12,8 м; длина ванны 8,2 м. После патен­ тирования проволоку охлаждали водой.

50

J

L

Выборочная статистическая обработка материалов ХСПКЗ, выполненная Р. И. Будппштейн, показала, что при принятых на заводе технологических режимах ка­ танка, патентированная в двух ваннах, обладает более высоким уровнем временного сопротивления и несколько худшими показателями поперечного сужения при разры­ ве, чем катанка, патентированная в одной ванне.

На ОСПЗ разработан оптимальный режим патентировання в узком интервале температур: нагрев при 890— 900° С, охлаждение в первой вание с температурой 320— 330° С и нагрев во второй ванне до 470—490° С. Готовая

товки, патептнрованной в одной ванне, при одинаковом уровне пластических характеристик. При значительных колебаниях температуры нагрева (например, 850— 950° С) исследованная проволока из стали с 0,8% С диа­

но более низкой пластичностью (бюо и п).

Лабораторные и заводские эксперименты показали, что применение патентирования заготовки в двух ван­ нах, по-видимому, должно быть тем эффективнее, чем толще катанка. При диаметре катанки 8 мм преимуще­ ства двойного патентирования еще недостаточно сказы­ ваются на качестве готовой проволоки, технологические же трудности двойного патентирования нитью по сравне­ нию с одинарным довольно значительны. Поэтому оно мало внедряется на заводах, где до последнего времени преобладают агрегаты (в частности «комбайны») с од­ ной патентировочной ванной.

Опытное патентирование нитью толстой заготовки на одном из таких больших комбайнов проведено ЦНИИЧМ на Волгоградском сталепроволочно-канатном

ния 3,75 м/мин. Механические свойства заготовки после

139 кГ/мм2 ), 6ioo=10%. Микроструктура ее представля­ ла собой сорбит. Из этой заготовки была изготовлена ар-

52

матурная проволока диаметром 6 мм, удовлетворяющая нормам ГОСТ 7348—63.

Испытания Б. М. Овсянникова, А. К. Мелехнна и ав­ тора на замедленное разрушение в дистиллированной воде образцов арматурной проволоки с предварительно инициированными трещинами показали, что среднее на­ чальное напряжение за 100 ч проволоки диаметром 6 мм,

ние диаметра патентируемоп исходной заготовки, т. е. суммарного обжатия арматурной проволоки, повышает конструктивную прочность последней.

Необходимо отметить, что процесс разматывания, вы­ прямления и подачи нитью в печь заготовки диаметром 10,5 мм и намотки ее после патентирования весьма тру­ ден. Кроме того, велики тепловые потери большой и мощной нагревательной печи. Поэтому вполне естест­ венно стремление исследовать и организовать патентирование катанки особо больших диаметров в бунтах.

П а т е и т и р о в а н и е в б у н т а х

Для изготовления арматурной проволоки диаметра­ ми 6 и 7 мм с a D ^ 1500—1600 Мн/м2 (150—160 кГ/мм2 ),

работка катанки этих размеров на Ижевском металлургическом заводе, где имелись установки для патентирования стали в бунтах в расплаве солей.

При этом катанку диаметром 11 мм из стали 65Г >(0,64% С, 0,98% Мп) патентировали по режиму: нагрев

тура патентироваиной катанки — сорбитообразный пер­ лит с разорванной сеткой феррита. В некоторых образ­ цах были иглообразные выделения феррита. Временное сопротивление холоднотянутой из нее проволоки диамет­ ром 6 мм составило 1520—1630 Мн/м2 (152—163 кГ/мм2 ).

53

Микроструктура катанки диаметром 14 мм из стали У8А (0,83% С, 0,20% Мп) после патентнрования состоя­ ла из мелкопластиичатого перлита и феррита в виде мел­ кой тонкой разорванной сетки. Временное сопротивление холоднотянутой проволоки диаметром 7 мм было 1650— 1740 Мн/м2 (165— 174 кГ/мм2 ).

Выпуск опытной партии показал техническую выпол­ нимость требований стандарта для проволоки диаметра­ ми 6 и 7 мм.

Технология патентнрования в бунтах в расплавах со­ лей, опробованная на Ижевском заводе, оказалась удов­ летворительной для бунтов массой 30—40 кг, но непри­ емлемой для бунтов большей массы, так как на агрега­ тах существовавшей тогда конструкции не обеспечива­ лась однородность структуры и свойств проволоки по длине мотка.

В ФРГ и Японии за последние годы налажено патентирование в бунтах катанки и заготовки диаметром 10—25 мм. В этих странах для обеспечения высокого ка­ чества патептирования в бунтах катанки и заготовок больших диаметров усовершенствована конструкция му­ фельных печей — нагрев их автоматизирован и исключа­ ет перегрев металла. На этой печи соляную ванну изо­ термической обработки помещают ниже уровня рабочей площадки. Подача бунтов в печь и из печи в ванну, а также выдача из ванны механизированы. Наличие ка­ меры предварительного нагрева отходящими газами до 400—500° С и камеры завершающего нагрева до 900° С и более значительно снижает стоимость процесса. Про­ изводительность патентировочного агрегата составляет 1 т/ч при продолжительности нагрева садки горизон­ тально укладываемых бунтов 30 мин.

Патентирование заготовки особо больших диаметров в бунтах на 16% дешевле, чем патентирование нитью. Однако при патентировании в бунтах повышается рас­ ход кислоты при травлении из-за большего слоя окислов на металле, возникающих при сравнительно долгом пре­

54

Новые способы патентрованил

1. Патеитирование проволоки в кипящем слое, разра­ ботанное В. Я. Зубовым, А. П. Баскаковым и др. [51].

2.Патеитирование со спиральным передвижением проволоки — методом Лупро [52].

3.Патеитирование с высокоскоростным электроконтактиым нагревом металла [21, 53]—способ, опробо­ ванный ранее в течение ряда лет [20; 43], но еще недо­ статочно реализованный в сталепроволочном производ­ стве.

4. Патеитирование катанки (проволоки) толстых и особо толстых сечений по способу В. Н. Бирюковой [54], при котором в расплав соли непрерывно вводится вода при помощи специального устройства, предохраня­ ющего соль от выброса.

5.Проектируемый Гипрометизом способ охлаждения расплава соли патентировочной ванны при помощи цир­ кулирующего в трубах специального состава, интенсивно отнимающего тепло, в последующем утилизируемое.

6.Разработанный Институтом металлофизики АН УССР процесс скоростного электропатентирования, ос­ нованный на распаде аустенита, переохлажденного до

(без применения соляных или свинцовых ванн) до 500— 600° С [55].

Улучшить процесс патентироваиия можно также зна­ чительным повышением (до 1000—1100°С) температуры нагрева проволоки перед патеитированием [56], интен­ сивным перемешиванием расплава в ваннах изотерми­ ческого превращения с помощью пневматических и ме­ ханических насосов [43], рационализацией химического состава стальной проволоки.

В последние годы вместо патентировання начали применять и другие способы термической обработки, так как при обычном процессе патентироваиия трудно обра­ батывать стали с легирующими элементами, которые за­ держивают распад аустенита и способствуют образова­ нию неоднородных «промежуточных» структур, а также ограничено применение патентированных среднеуглероднстых сталей (0,3—0,4% С) из-за наличия в их струк­ туре больших скоплении избыточного феррита.

55

Обработка заготовка на бейнит

А. А. Сазонова [58] предложила изотермическую об­ работкустальной катанки и проволоки (заготовки) на структуру нижнего бейнита с нагревом до 900—1000° С и охлаждением ее в ванне с температурой 300—350° С

ч(бейнитирование). В результате волочения такой заго- тов-ки может быть получена проволока с удовлетвори­

тельной пластичностью и временным сопротивлением, намного превышающим временное сопротивление анало­ гичной проволоки, протянутой из заготовки, обработан­ ной на троостит или сорбит.

Исследования, проведенные А. А. Сазоновой, а также Уральским политехническим институтом и БМК, показа­ ли возможность успешного волочения проволоки с бейнитовой структурой, а также то, что бейнитированная (углеродистая или легированная) сталь упрочняется ин­ тенсивней, чем сталь, обработанная на сорбит. Напри­ мер, из бейнитнрованной заготовки получена проволока диаметром 5—6 мм с временным сопротивлением 2000—2250 Мн/м2 (200—225 кГ/мм2 ),что иа20—25% пре­ вышает прочность проволоки, изготовляемой по обычной промышленной технологии [59]. Наиболее высокими прочностными свойствами обладают кобальтокремиистые бейнитированные стали.

56

Недостатком бей цитирования является большая дли­ тельность процесса изотермического превращения аустенита и проявление в некоторых случаях местной хрупко­ сти стали. Возможность практического применения по­

[52] или, по опыту БМК, специального накопителя про­ волоки, монтируемого в ванне, и термостата [59].

В табл. 30 приведены механические свойства бейннтироваиной заготовки из стали У8, полученные на

ду), проволока получает весьма дисперсную структуру,

расположенных параллельными рядами. Такая структу­ ра подобна структуре патентироваиной стали и в сочета­ нии с повышенной плотностью дислокаций, а также бла­ годаря измельченным блокам ферритной матрицы и уве­

контактным методом заготовка хорошо поддается воло­ чению и весьма интенсивно упрочняется.

Аналогичный электроконтактному отпуску результат дает отпуск закаленной заготовки в жидкой среде [62]. Кроме того, установлено положительное влияние на ка­ чество проволоки применения ступенчатой закалки вме­ сто обычной (одинарной).

Электронормализация

Этот способ термической обработки заключается в вы­ сокотемпературном скоростном электроконтактном наг­ реве заготовки с охлаждением на воздухе. Поданным ра-

57

боты [60], микроструктура и свойства проволоки при электронормалпзацпн аналогичны полученным при патентировашш.

Промежуточная термическая обработка с нагревом заготовки ниже Ас1 — отпуск

Еще в сороковых годах па Магнитогорском калибро­ вочном заводе проводились опыты по замене повторного патентирования, применяемого при производстве прово­ локи тонких сечений, низкотемпературным нагревом ни­ тью в ванне изотермического превращения без предвари­

отпуск высокопрочной проволоки, протянутой из патен­ тированиой заготовки с сорбитовой структурой. Такая обработка устраняет хрупкость и локальные напряже­ ния, возникающие в сильно наклепанном металле, повы­ шает его пластичность без существенных изменений прочностных свойств. Однако достигаемое при этом по­ вышение пластичности оказывается достаточным лишь для осуществления одного перехода волочения.

3. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ К ВОЛОЧЕНИЮ

Поверхность заготовки, подвергаемой волочению, должна быть тщательно подготовлена. Для этого необ­

Существуют три основных способа удаления окали­ ны: 1) химический — травление, главным образом в вод­ ных растворах серной или соляной кислоты [44]; 2) ме­ ханические— изгибание роликами (при необходимости с дополнительной очисткой проволочными щетками), об­ работка металлической [39] или неметаллической дро­ бью, обработка песочной пульпой [44]; 3) комбиниро­ ванные— механические и химические.

Последовательность операций при подготовке по­ верхности катанки в бунтах перед волочением арматур­ ной проволоки обычно такая:

58

1. Травление в водном растворе cepnoi'i кислоты при начальной концентрации 90—150 г/л и конечной 40—• 50 г/л. Содержание в растворе железного купороса должно быть не более 180 г/л. Температура тра­ вильного раствора 60° С, длительность травления 10—

40мни.

2.Промывка после травления горячей водой, а затем холодной под давлением 70—100 кн/м2 (7—10 ат).

3.Желтение во влажной атмосфере при комнатной температуре мелкораспыленными струями воды в тече­ ние 10—20 мин до появления на поверхности металла на­ лета желтого цвета.

го купороса не более 120 г/л. Температура раствора 80— 90° С.

3.Промывка холодной водой под душем.

4.Меднение в водном растворе медного купороса с концентрацией его 25—35 г/л" при содержании серной

кислоты 15—30 г/л и железного купороса не более 60 г/л. Температура раствора не выше 25° С.

5.Промывка в проточной воде и под душем.

6.Покрытие бурой, содержащейся, в растворе в коли­ честве около 130—180 г/л при температуре 90—100° С.

7.Сушка.

На некоторых заводах применяют параллельно два метода нанесения нижнего подсмазочного слоя: 1) мед­

59