Способ обработки стальной проволоки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Убб 985 А(19) 1)5 С 21 ТЕЛЬС АВТОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБР(71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института металлчогического машиностроения им, А.И, Целикова, г. Славянск .(72) Н.Г. Бойденко, А,Н. Шпак, П.П. Стройкин и Ю.Я, Эстерзон(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ(57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к метизной промышленности, и может быть использовано при производстве стальной проволоки. Проволаку 1 с медно-цинковым покрытием на участке 2 между токоподводящими роликами 3 и 4 нагревают на воздухе электроконтактным способом с помощью источника питания 5 до 900 С со скоростью более 1000 С/с, На участке 6 охлаждения, образованном одним неполным витком охлаждаемой проволоки, контактирующей с поверхностью токоподводящего ролика 4 по дуге у = 340 О, осуществляется охлаждение проволоки от 900 до 350 С со скоростью 500 С/с. На участке 7 между токоподводящими роликами 4 и 8 проволоку подогревают на воздухе злектроконтактным способом от 350 до 500 Сс помощью источника 9 и далее проволоку охлаждают от 500 до 300 С на воздухе, а на участке 11 - от 300 до 50-70 С в воде. 1 табл 2 ил.с чср ао ааения пров локи пр олоки на входе локи на выходе хлаждения проования ее с охокой охлаждаюпроволоки;плотность м ала про Изобретение относится к черной металлургии, в частности к метиэной промышленности, и может быть использовано припроизводстве стальной проволоки. 5Известен способ обработки стальнойпроволоки, включающий патентирование,которое заключается в нагреве стальнойпроволоки в муфельной газовой или электрической печи до 900 - 940 С, выдержке при 10этой температуре, изотермическом охлаждении в свинцовой ванне при 500-520 С иохлаждении на воздухе. После патентирова=ния стальная проволока подвергается химическому и злектрохимическому травлению, 15гальваническому меднению и цинкованию,а затем термодиффузионной обработке при420-600 С в муфельной электропечи,Недостатками данного способа термообработки проволоки являются низкая производител ьность, обусловленнаядлительностью технологического цикла,значительные энергетические потери, обус- т,ловленные низким КПД печного нагрева,значительные производственные площади, 25. занимаемые технологическим оборудованием, вредные условия труда, обусловленные использованием ванн с расплавомсвинца.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому выбранным в качестве прототипа, является способ обработкистальной проволоки, включающий последовательное нанесение на исходную проволочную заготовку медного и цинкового 35покрытия, патентирование и термодиффузионную обработку, осуществляемые совместно путем нагрева стальной проволокис медно-цинковым покрытием в расплавленном синтетическом шлаке до аустенитного состояния при 900 С в течение 15 с, ипоследующее медленное охлаждение на.воздухе,Недостатком данного способа являетсянизкая производительность, обусловленная как длительностью нагрева проволокидо температуры аустенизации, так и длительностью охлаждения проволоки на воздухе, требуемой для образованиясорбитной структуры стали, а также значительные энергетические затраты на поддержание высокой температуры расплавашлака в ванне-печи. Кроме того, низкие скорости термообработки проволоки способствуют структурной неоднородности стали, 55вследствие чего ухудшаются усталостные иреологические свойства проволоки.Целью изобретения является повышение производительности процесса термообработки и уровня механических свойствпроволоки,Указанная цель достигается тем, что в способе обработки стальной проволоки, включающем последовательное злектролитическое нанесение слоев меди и цинка, нагрев до температуры аустенизации и охлаждение на воздухе, нагрев до температуры аустенизации осуществляют со скоростью более 300 С/с -электроконтактным способом с последующим охлаждением со скоростью не менее 500 С/с до 350-400 С путем контактирования проволоки с токо- подводящим роликом, а перед охлаждением на воздухе проводят дополнительный электроконтактный нагрев от этой температуры до 480 - 520 С. Кроме того, диаметр токоподводящего охлаждающего ролика Эр и его рабочую те;пературу Тр определяют по формуле Ор -Орф ,5(Т 1+Т 2 +0,25 ж б у Сп Чср а,(а, тра - 1) 1+0,25 л б угде Ч - скорость движтермообработке;Т 1 - температура провохлаждающего ролика;Т 2 - температура провохлаждающего ролика;Ч,р - средняя скоростьволоки на участке контактилаждающим роликом;р- угол охвата проволщего роликаб - диаметру- удельнаяволоки; Сп - удельная теплоемкость материала проволоки;ао - коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик Тро = 25 С;ав - температурный коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик.В процессе нагрева стальной проволоки с медно-цинковым покрытием до температуры аустенизации стали 900 - 950 С, осуществляемого электроконтактным способомсо скоростью не менее 300 С/с, одновременно с образованием аустенита происходит полная взаимная диффузия цинка и меди с образованием а-латуни и диффузия латунного слоя в сталь, С момента достижения проволокой температуры аустенизации производится интенсивное охлаждение ее теплоконтактным способом до 350-400 С со скоростью не менее 500 С/с. При этом благодаря высокой скорости нагрева и малому времени пребывания проволоки при высокой температуре не происходит недопустимого окисления и обесцинкования покрытия проволоки на 5 воздухе. Необходимая скорость охлаждения проволоки и ее температура на выходе охлаждающего ролика обеспечивается выбором его диаметра Ор и поддержанием температуры Т, определяемых из выраже ний (1) и (2). С момента выхода проволоки из контакта с охлаждающим роликом производится скоростной подогрев ее на воздухе от 350-400 до 480-520 С. При этом в стали происходит быстрый распад ацетенита на 15 сорбит, обеспечивающий необходимые механические свойства проволоки. После ускоренного подогрева переохлажденного аустенита осуществляется охлаждение проволоки на воздухе от температуры 480-520 20 до 300 С и окончательное охлаждение от этой температуры до 50 - 70 С в воде.Электролитическое покрытие проволоки в процессе ее термообработки обеспечивает защиту стальной основы от окисления, 25 а также надежный электрический контакт с токоподводящими роликами на участках нагрева и надежный тепловой контакт с охлаждающим роликом на участке ускоренного охлаждения, Таким образом, 30 для обеспечения безокислительного нагрева не требуется усложнения технологического оборудования и каких-либо дополнительных затрат.На фиг, 1 показана схема устройства 35 для осуществления способа обработки стальной проволоки; на фиг.2 - график распределения температуры на отдельных участках проволоки в установившемся режиме процесса термообработки. 40П р и м е р. Проводят термообработку проволоки диаметром 1 мм из углеродистой, стали марки ст. 60 после волочения, подготовку поверхности и нанесение электролитического медно-цинкового покрытия с 45 общей толщиной 2 мкм и следующим химическим составом; медь 70 , цинк 30 ф . Скорость движения проволоки в процессе термообработки составляет 1 м/с.Проволоку 1 с медно-цинковым покры тием на участке 2 длиной 870 мм, заключенном между токоподводящими роликами 3 и 4, нагревают на воздухе электроконтактным способом с помощью источника питания 5 до 900 С со скоростью более 1000 С/с. На 55 участке 6 охлаждения, образованном одним неполным витком охлаждаемой проволоки, контактирующей с бронзовой цилиндрической поверхностью токоподводящего ролика 4 по дуге р = 340, осуществляется охлаждение проволоки от 900 до 350 С со скоростью 500 С/с. При этом рабочий диаметр токоподводящего - охлаждающего ролика Рр для заданных условий составляет согласно выражению (1) 370 мм, а рабочая температура ролика Т согласно выражению (2) должна поддерживаться на уровне 140 С. На.участке 7 длиной 240 мм, заключенном между токоподводящими роликами 4 и 8 проволоку подогревают на воздухе электроконтактиым способом от 350 доо500 С с помощью источника 9 со скоростью 625 С/с. Далее на участке 10 проволоку охлаждают от 500 до 300 С на воздухе, а на участке 11 - от 300 до 50-70 С в воде 12. Стальная проволока с латунным покрытием, полученная указанным способом обработки, подвергалась механическим испытаниям, а ее латунное покрытие - химическому и рентгено- структурному анализу. Результаты механических испытаний и результаты анализов латунного покрытия показывают, что свойства проволоки соответствуют требованиям, предъявляемым к стальной латунированной проволоке, используемой в качестве заготовки для изготовления металлокорда.Сравнительные данные термообработки по поедлагаемому и известному способам приведены в таблице.Использование предлагаемого способа обработки стальной проволоки обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества;1. Повышение производительности технологического процесса за счет сокращения времени термообработки,2. Улучшение усталостных и реологических свойств проволоки за счет повышения структурной однородности стали.3, Снижение себестоимости технологического процесса за счет уменьшения энергетических потеРь,4. Улучшение условий труда за счет исключения применения ванн с расплавом свинца, солей и синтетического шлака, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду.Ожидаемый годовой экономический эффект в результате использования предлагаемого способа обработки стальной проволоки составит 45,569 т.руб,Ф о р мул а и зоб ретен и я 1. Способ обработки стальной проволоки, включающей последовательное электролитическое нанесение слоев меди и цинка, нагрев до температуры аустенизации и охлаждение на воздухе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и уровня механических свойств, нагрев до температуры аустенизации осу1766985 20 Способ обработки Режим термообработки проволоки Свойства проволоки Относительное суже" ниеФзоо зоо зоо З 5 оЗ 5 оо З 5 ао 450 450 450 44 о48 о 56044 о480-5560440480-5560 50 1 о 606055 20 71 ЗЗ 65 25 60 20 55 20 50 20 9 оаществляют со скоростью более 300 С/с электроконтактным способом с последующим охлаждением о скоростью не менее 500 С/с до температуры 350-400 С путем контактирования проволоки.с токоподводя щим роликом, а перед охлаждением на воздухе проводят дополнительный электроконтактный нагрев от этой температуры до 480 - 520 С,102. Способ поп.1, отличающийся тем, что диаметр Ор токоподводящего охлаждающего ролика и его рабочую температуру Тр определяют по формуле ЧТ 1 - Т 2 36015Ор, мм; О,Б(Т 1+Тг +0,25 ж о у Ся Уср ао(а Тро - 1)с 1+0,25 л о уС Уср ав аь где Ч - скорость движения проволоки притермообработке; Т 1 - температура проволоки на входе охлаждающего ролика (температура аустенизации);Т 2 - температура проволоки на выходе охлаждающего ролика;Чср-средняя скорость охлаждения проволоки на участке контактирования ее с охлаждающим роликом;ф - угол охвата проволокой охлаждающего ролика;б - диаметр проволоки;у -удельная плотность материала проволоки,Сп - УДЕЛЬНаЯ тЕПЛОЕМКОСТЬ МатЕРИаЛа проволоки;ао - коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик при температуре охлаждающего ролика 25 С;аа - температурный коэффициент термического сопротивления теплового контакта проволока-охлаждающий ролик.1766985 35 40 45 50 Редактор Заказ 3523 Тираж 341 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 300 8 Й 7 700 600 5 И 500 Гдб 1 Составитель П. СтройкинТехред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец