Способ изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки

СОЮЗ СОВЕТСКИХсйвааавесникРЕСПУБЛИН ЯОЗсю С 2 2 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ЬСТВ ВЫСОК ОЛОКИ чаюповыо провоической С, при асплав 1-15 с..Косенко .Пишвано овательышленност ство СССР1980. УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-иссский институт метизной про(56) 1, Авторское свидетел6 ф 881136, кл. С 21 В 9/52,(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОЧНОЙ СТАЛГАЛЮМИНИЕВОЙ ПРО по авт.св. 11 88 136, о т л и щ и й с я тем, что, с целью шения качества высокопрочной локи, сердечник после изотер выдержки охлаждают до 350-43 этой температуре помещают в цинка и выдерживают в течениИзобретение относится к произвол ству метизов и может быть использовано в электротехнической и других отраслях промышленности для изготовления высокопрочных токоведующих 5 проводов.По основному авт.св. В 881136 известен способ изготовления высока- прочной сталеалюминиевой проволоки с более простой и экономичной техно О логией подготовки поверхности стального сердечника под нанесение алюминиевого покрытия, согласно которому цинковый подслой толщиной до 1 мкм осаждается на стальном сердечнике в процессе его термообрабатки - патечтирования. Для этого нагрев стал, сердечника до структуры аустенита осуществляют в неокисляющей (обезуг лераживающей) атмосфере с последую- щ щей выдержкой в ванне с расплавом солей, содержащих ионы цинка, при температуре превращения аустенита стали в сарбит (440-500 С) Г 1 3.Недостатком известного способа р является снижение качества биметаллической сталеалюминиевой проволокии уменьшение применяемых суммарных обжатий в случае изготовления проволоки методом накатки алюминие.вага порошка на стальной сердечник ввиду малой толщины цинкового падслоя 1.Нагрев стального сердечника с тонким цинковым подслоем до 1 мкм (в случае применения электролиза рас- плава солей - до 2 мкм) при сравни,тельно малых скоростях движения проволоки-сердечника (акола 40 и/мин) ввиду воэможности полного окисления слоя цинка требует применения защит б ного газа. Это технически сложно, так как газ увеличивает распыление порошка и мажет вызвать образование взрывоопасной смеси, Поэтому проволоку изготовляют без применения защит 45 ного газа, что снижает ее качество. Кроме того, в результате накатки алюминиевого порошка на стальной сердечник с цинкавьгм подслоем толщиной 1-2 мкм и последующей уплотняющей прокатки на границе сердечник-оболочка биметаллической проволоки образуется диффузионная зона толщиной до 2"4 мкм. Уменьшение переходной диффузионной зоны приводит к увеличению контактных напряжений на границе сердечника с оболочкой биметаллической проволоки, обусловленных различным значением пластичности материалов оболочки и сердечника.При холодном волочении, в случае достижения критической величины, контактные напряжения вызывают разрушение сцепления сердечника с оболочкой. Это снижает качество биметаллической проволоки, особенно ее свойства пластичности, и вынуждает применять при волачении сталеалюминиевой проволоки сравнительно низкие суммарные обжатия (до 50-657). В результате снижается прочность проволоки и провода.Цель изобретения - повышение качества высакопрочнай проволоки.Поставленная цель достигается тем, чта согласно способу изготовления высокапрачнай сталеалюминиевой проволоки сердечник после изотермичсской выдержки охлаждают да 350 о-430 С, при этой температуре помещают в расплав цинка и выдерживают в течение 1-15 с.Экспериментально установлено, что помещение нагретого до 350-430 С стального сердечника с контактным слоем цинка толщиной па 1 мкм в ванну с расплавом цинка обеспечивает при времени пребывания стального сердечника в расплаве 1-15 с толшину цинковога подслоя 10-13 мкм. Указаннаятолщина цинкового подслоя является оптимальной как с точки зрения техналогичнасти процесса накатки порошка, так и с точки зрения максимально возможного снижения уровня контактных напряжений на границе сталь-алюминий за счет увеличения переходной диффузионной зоны, В результате использования предлагаемого способа увеличивается равномерность нагрева стального сердечника при изготовлении биметаллической заготовки, ликвидированы остановки технологической линии, обусловленные скоплением избыточного цинка и неравномерностью цинкового подслая по длине сердечника, снижается разброс механических свойств сталеалюминиевой проволоки па ее длине, а применяемое суммарной абжатие при валочении увеличивается да 153. При температуре сердечника меньше 350 С в момент ега входа в ванну цинкования и времени выдержки его в расплаве цинка более 15 с на поверхности сердечника осаждается падслой цинка толщиной более 18 мкм (с учетам3 11173 контактного слоя цинка толгиной до 1 мкм, который образовался на сердечнике в ванне изотермической выдержки и который оказывает влияние на процесс осаждения подслоя цинка в ванне с расплавом цинка). В этом случае при накатке алюминиевого порошка на стальной сердечник (с цинковым подсло. ем более 18 мкм) накапливается избыточный цинк, нарушающий стабильность 1 О процесса изготовления сталеалюминиевой проволоки и снижающий ее качествоПри температуре сердечника более, 430 С в момент его входа в ванну с расплавом цинка и времени выдержки в расплаве более 15 с более половины подслоя цинка состоит из твердых соединений Ре и 2 п (интерметаллидов), включая хрупкую фазу. Ввиду наличия контактного слоя цинка толщичой до 1 мкм и сравнительно высокой температуры (превышающей температуру плавпения цинка) процесс образования слоя интерметаллидов на поверхности стального сердечника начинается рань ше контакта сердечника с расплавом цинкаДеформация биметаллической сталеалюминиевой заготовки, содержащей цинковый подслой, который более чем на половину состоит иэ интерметал лидов, сопровождается локальным нарушением сцепления оболочки с сердечником, а полученная сталеалюминиевая проволока имеет повышенный (по сравнению с проволокой, выпускаемой в соответствии с требованиями технических условий) разброс механических свойств.Минимальное время пребывания сталвного сердечника в расплаве цинка,40 равное 1 с, определено иэ условия получения качественного покрытия на сердечнике, поступающем в расплавОцинка с температурой 350 С.П р и м е р 1. Проволоку - сер 45 дечник диаметром 3,8 мм иэ стали Ст 50 :подготавливают под накатку алюминиевого,порошка в линии, содержащей патентировочный агрегат и ванну горячего цинкования. Патентировочный агрегат включает 4-зонную 12-муфельную50 печь и ванну изотермической выдержки в расплаве хлорндов (602 пС 1 + 40 КС 1). Нагрев под аустенизацию стали осуществляют в среде увеличенного защитного газа, содержащего 2-4 . Н и 98-96 , Н, с температурой по зонам 800; 930; 950 и 930 С. Температура расплава хлоридов состав 25 4ляет 460 С, температура расплава цинока 470 С, Проволока контактирует с расплавом хлоридов на участке длиной 2 м при скорости движения по агрегату 10 м/мин. В промежутке между ваннами изотермической выдержки (с хлоридами) ицинкования стальной сердечник охлаждают потоком воздуха, обеспечивая температуру сердечника на входе в ванну цинкования 400 фС, Сердечник, подготовленный по этому режиму, имеет цинковый подслой толщиной 12 мкм, в котором интерметаллиды составляют только 1/4 часть всей толщины подслоя. На подготовленный таким образом сердечник накатывают алюминиевый порошок. Процесс накатки порошка на сердечник устойчив, беэ накопления избыточного цинка. При холодном воло" чении биметаллической проволоки при суммарной деФормации до 75 отслоения оболочки от сердечника не обнаружено.П р и м е р 2. Подготовку стального сердечника, накатку на него алюминиевого порошка и деформацию биметаллической проволоки осуществляют в условиях по примеру 1, но сердечник перед его подачей в ванну горячегоо цинкования охлаждают до 340 С, Толщина цинкового подслоя на сердечнике составляет 9 мкм. При изготовлениит биметаллической заготовки технологическую линию один раз останавливали для очистки бункера-дозатора от скапливающегося там избыточного цинка.П р и м е р 3. Подготовку стального сердечника и накатку на него алюминиевого порошка проводят при сохранении условий примера 1, но сердечник. перед его входом в ваннуо с расплавом цинка охлаждают до 440 С. Время контактирования сердечника с расплавом цинка увеличивают до 16 с. Цинковый подслой толщиной око-, ло 10 мкм на 3/4 состоит из ивтерМеталлидов. Избыточного цинка при накатке на сердечник алюминиевого порошка нет, но устойчивое волочение полученной биметаллической заготовки возможно при суммарной деформации до 50 ;П р и м е р 4. Стальной сердечник подготавливают при сохранении условий примера 1, но перед подачей в ванну с расплавом цинка сердечникоохлаждают до 350 С, обеспечивая контакт сердечника с расплавом цинка в течение 0,5 с. Цинковый подслой по1117325 Механические свойства Выходгодной Диаметрбиметаллической Режим подготовки сердечникапод накатку порошка Пример проволоки,7 фа, Числокгс/мм гибов проволоки,мм 2,4 114+3 15+ 2 100 113+5 2,4 13+5 82 64 96+9 2,8 11 ф 5 938 2,8 Составитель А. КулеминРедактор В. Петраш ТехредЛ.Мартяшова Корректор М, Максимишинец Подписное Заказ 7154/18 Тираж 539 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 внешнему виду шероховатый. При изготовлении 1 т биметаллической заготовки технологическую линию трираза останавливали для очистки бункера-дозатора от скапливающегося тамцинка,Аустенизация при 930-950 С,сорбитиэация при 450 С врасплаве хлоридов, охлаждение до 400 С и цинкованиепри 470 С в течение 12 с Аустениэация при 930-950 С,сорбитиэация при 460 С,охлаждение до 340 С, цинкование при 470 С в течение12 с Аустениэация при 930-950 С,сорбитизацил при 460 С,охлаждение до 440 С,цинкование при 470"С в течение 16 с Аустенизация при 930-950 С,сорбитизация при 460 С,охлаждение до 350 Си цинкование в течение 0,9 с Результаты механических свойствбиметаллической сталеалюминиевой проволоки с учетом их разброса и выходгодной проволоки из-за снижения ее 5 качества и остановок линии катанкисведены в таблицу (заготовка 4,9 мм),