Способ подготовки к волочению проволоки для армирования железобетонных конструкций

 

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ВОЛОЧЕНИЮ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включанвдий очистку заготовки от окалины, нанесение на заготовку подсмазочного .покрытия в виде смазочной масляной жидкости, нагрев в окислительной атмосфере заготовки с подсмазочным покрытием до температуры выше 100с и ,ниже температуры вспышки смазочной жидкости, охлаждение на воздухе и нанесение сухой органической технологической смазки, отличающийся тем, что, о целью снижения энергозатрат на деформацию и усиления сцепляемости проволоки с бетоном при повышении шероховатости поверхности продеформированной проволоки путем улучшения захвата технологической смазки, подсмазочное наносят на поверхность заготовки в виде пены, :дисперсностью 10/2-10 мм и выдерживают заготовку с покрытием перед нагревом в течение 3-10 мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()е (и) ЗФЮ 21 С 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3507160/22-02 (22) 03. 11. 82 .,(46) 23.07,84. Бюл. М 27 (72) A П, Грудев A È.Äîëæàíñêèé, Ю. Б.Сигалов, Ю. Г. Писарев, И. Б. Буравлев, Л.С.Седельникова, В.H.Nîðîçåíко и И.В.Добров (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (53) 621.778.02(088.8) (56) 1. Изготовление проволоки стальной ниэкоуглеродистой периодическоIo профиля для армирования железобетонных конструкций по Ту 14-4-659.75. Технологическая инструкция Днепропетровского метиэного производственного объединения ДМПО ТИ-283 NT-01 -09-82.

2..Авторское свидетельство СССР

Р 602260, кл. В 21 С 9/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2957354/22-02, кл. В 21 С 9/00, 1980..(54)(57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ВОЛОЧЕНИЮ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включающий очистку заготовки от окалины, нанесение на заготовку подсмазочного покрытия в виде смазочной масляной жидкости, нагрев в окислительной атмосфере заготовки с подсмаэочным покрытием до температуры выше 100 С и ,ниже температуры вспышки смазочной жидкости, охлаждение на воздухе и нанесение сухой органической технологической смазки, о т л и ч а юшийся теМ, что, с. целью снижения энергозатрат на деформацию и усиления сцепляемости проволоки с бетоном при повышении шероховатости Q поверхности продеформированной проволоки путем улучшения захвата технологической смазки, подсмазочное покрытие наносят на поверхность заготовки в виде пены, .днсперсностью

10/2-10 мм и выдерживают заготовку Я с покрытием перед нагревом в течение 3-10 мин.

1103922

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при волочении проволоки, в частности периодического профиля для армирования железобетонных конструкций (ЖБК).

Известен способ подготовки проволоки для армирования ЖБК и волочению, включающий очистку заготовки от окалины (например, травлением в растворе серной или соляной кислоты.), нанесение на заготовку сухого подсмазочного покрытия (например, известкового), нанесение сухой технологической смазки (например, натриевого мыла). Пластическое деформирование металла в процессе волочения осуществляют через конические сборные волоки и роликовые волоки(1

Проволока, полученная по описанному способу, имеет большой предел текучести: 1280 NIIa (128 кгс/мм ) для диаметра 5,0 мм и 1360 Nlla (136 кгс/мм )для диаметра 4,0 мм, что определяет жесткие требования, предъявляемые к технологической смазке. Уменьшение толщины техноло-. гической смазки в очаге деформации сопровождается увеличением энерго- затрат на волочение и выглаживанием .(Уменьшением ) шероховатости проволоки. Последнее обстоятельство уменьша ет сцепляемость проволоки с бетоном.

Поэтому целесообразно изготавливать проволоку для армирования ЖБК с максимально возможной шероховатостью.

Этим проволока для армирования ЖБК отличается от обычной волоченой проволоки.

Известен способ подготовки поверхности заготовки к волочению, согласно которому на заготовку перед волочением наносят подсмазочное покрытие в виде смазочной жидкости, а затемтехнологическую смазку (2)-.

Недостатком известного способа является слабая экранирующая способность подсмазочного покрытия (слабая адгезия его к технологической смазке) .

В результате в очаге деформации формируется смазочный слой малой толщины. Это сопровождается повышенными энергозатратами на формирование металла и низкой шероховатостью проволоки. Последнее обстоятельство снижает сцепляемость проволоки с бетоном.

Наиболее блчзким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ подготовки к волочению проволоки, в том числе для армирования железобетонных конструкций, согласно которому после очистки заготовки от окалины на заготовку наносят подсмазочное покрытие в виде смазочной масляной жидкости, затем заготовку с подсмазочным покрытием нагревают в окислительной атмосфере до температуры

15 выше 100ОC и ниже температуры вспышки смазочной жидкости, охлаждают на воздухе и наносят сухую органическую технологическую смазку. Далее прочзводят деформирование металла 3.).

Недостатком известного способа является формирование сравнительно тонкого разделительного смазочного слоя в очаге деформации. Это приводит к высоким энергозатратам на деформацию металла и уменьшению шероховатости поверхности проволоки. Последнее обстоятельство ухудшает сцепляемость проволоки с бетоном.

Цель изобретения — снижение энергозатрат на деформацию и усиление сцепляемости проволоки с бетоном при повышении шероховатости поверхности продеформированной проволоки путем улучшения захвата технологической смазки. При этом должно быть решено следующее техническое противоречие: повышение исходной шероховатости заготовки, увеличивающее толщины смазочного слоя в очаге деформации и, 5 следовательно, шероховатость поверхности продеформированной проволоки, должно снижать коэффициент трения и энергозатрат на деформацию металла.

Эта цель достигается тем, что согласно способу подготовки и волочению проволоки для армирования железобетонных конструкций, включающем очистку заготовки от окалины, нанесение на заготовку подсмазочного покрытия в виде смазочной масляной жидкости, нагрев в окислительной атмосфере заготовки с подсмазочным покрытием.до температуры выше 100 C и ниже температуры вспышки смазочной жидкости, охлаждение на воздухе и нанесение су40 хой органической технологической смазки, подсмазочное покрытие наносят на поверхность заготовки в виде пены, дисперсностью 2-10 мм и выдерживают заготовку с покрытием перед

45 нагревом в течение 3-10 мин.

Выбор веществ, используемых в качестве подсмазочного слоя (масляное или водомасляное покрытиЕ в виде пены ), обусловлен легкостью их вспе50 нивания и нанесения на поверхность. заготовки до нагрева и необходимым изменением их свойства после нагрева. В результате на поверхности за.готовки образуется прочная пленка термообработанной предварительно вспененной смазки, состоящая из активных молекул значительной величины, прочно .сцепляющаяся с органической технологической смазкой. При этом в очаг деформации втягивается большее количество технологической смазки, что снижает трение и износ инструмента и увеличивает шероховатость продукции. Увеличение молекулярной массы, прочности молекул и

65 сил молекулярного взаимодействия

1103922 жидких смазочных веществ, используемых в качестве подсмазочного покрытия, при нагреве в окислительной атмосфере до температуры выше 100 С и ниже соответствующей температуры вспышки может осуществляться двумя путями.

Для неполимериэующихся смазочных веществ, например минеральных масел (индустриальное,20, цилиндровое 52 и др.) „ за счет "сшивания" их молекулами окислителя, например кислорода (так называемая окислительная полимериэация) и для полимеризующихся смазочных веществ, например растительных масел хлопковое масло, полимериэованное хлопковое масло, их эмульсии и др.), наряду с процессом окислительной полимеризации идет процесс термоуплотнения, т.е. взаимное соединение молекул.

Полученная на зоготовке пленка подсмазочного покрытия обладает высокой прочностью при продавливании, хорошо сцепляется не только со смазкой, но и .с поверхностью заготовки, обладает высокой пластичностью и способностью к сдвиговым деформациям при вытяжке металла в очаге деформации.

Наличие окислительной атмосферы при нагреве заготовки с подсмазочным покрытием необходимо для возможности реализации процесса окисли-. тельной полимеризации смазочной жидкости, используемой для подсмазочного покрытия. Нагрев заготовки с подсмаэочным покрытием до температуры ниже 100ОС не обеспечивает полного удаления влаги иэ состава смазочной жидкости, что ухудшает сцепляемость смазки с подсмаэочным покрытием и снижает. экранирующие способности подсмазочного покрытия, так как вода, находящаяся в составе смазочной жидкости пассивирует поверхность подсмазочного покрытия и смазки, а также не позволяет образовывать прочные граничные пленки на металлической поверхности. Кроме того, наличие окислительной атмосферы не сказывается в достаточной мере на образовании прочного подсмаэочного слоя на поверхности заготовки при температуре до 100ОС. В результате получающийся в очаге деформации смазочный слой не обладает высокой экранирующей способностью, что сопровождается повышением трения, износа, усилия волочения и обрывности.

Нагрев в окислительной атмосфере заготовки с подсмазочным покрытием выше температуры вспышки использованной смазочной жидкости приводит к разложению, сгоранию подсмаэочной жидкости, ухудшению ее сцепляемости с технологической смазкой, получению на металлической поверхности хрупкого сажистого остатка, не обладающего пластичностью, высокими экранирующими свойствами и способностью к сдвиговым деформациям при вытяжке металла. В результате повышается трение, износ, усилие волочеиия и обрывность при ухудшении качества поверхности волоченой продук.— ции. Охлаждение на воздухе заготовки с подсмазочным покрытием после

10 нагрева необходимо для того, чтобы технологическая смазка, наносимая . впоследствии, не разогревалась. Нагрев смазки уменьшает ее вязкость, способность вовлекаться в очаг де15 формации и антифрикционную эффективность. При нанесении на поверхность заготовки вспененной масляной или водомасляной жидкости с размерами пузырьков 2-10 мм и выдержкой их уО до нагрева в течение 3-10 мин и последующих нагреве в окислительной атмосфере и охлаждении на воздухе, подсмазочное покрытие получается в виде ячеистой структуры (лопнув ших пузырьков, пены масла, размерами 2-10 мм и образует мягкий, по сравнению с металлом, микрорельеф на заготовке высотой до 50 мкм).

Перед вовлечением проволоки в очаг деформации ячейки термообработанного подсмазочного масляного покрытия заполняются сухой органической технологической смазкой и увеличивают ее толщину в зоне контакта проволо-. ки и волоки.

Выдержка заготовки с подсмазочным покрытием на воздухе в течение

3-10 мин необходима для того, чтобы пузырьки пены на поверхности заготовки успели лопнуть под действием

40 поверхностного натяжения и образовать на ней ячеистое плоское покрытие. Время меньшее,чем 3 мин,недостаточно для разрушения пузырьков пены и образования ячеистой структуры по45 крытия на поверхности заготовки. При этом не достигаются улучшение условий захвата смазки и увеличение толщины ее слоя в очаге деформации. Время большее, чем 10 мин, превышает о необходимое для разрушения пузырьков пены, после чего начинается растекание смазочной масляной жидкости по поверхности заготовки. При этом не получается ячеистая структура по крытия на поверхности заготовки. В результате не достигается увеличение толщины слоя смазки в очаге деформации. Недостаточная толщина смазочного слоя не обеспечивает снижение энергозатрат на деформацию металла, 60 увеличение шероховатости и, следовательно, сцепляемости проволоки с бетоном, Дисперсность вспененной масляной

65 жидкости, используемой для создания

1103922

10 подсмазочного покрытия, равная 210 мм,необходима для обеспечения подпора технологической смазки в предочаговой зоне при деформации заготовки. Давление смазки в предочаговой зоне применительно к волочению и 5 значениям толщин смазочного слоя равное 2-9 мкм на входе в очаг деформации, изменяется от максимального значения до 5-10% этой величины на расстоянии 2-10 мм от сечения входа в зону деформации. Большему давлению (подпору) смазки в предочаговой зоне соответствует большая толщина ее слоя. Дисперсность вспененной масляной жидкости более 10 мм 15 не позволяет достичь высокого давления в предочаговой зоне вследствие малого влияния ячеистой структуры подсмазочного покрытия на захват тех нологической смазки. В результате толщина смазочного слоя в очаге деформации оказывается незначительной, а это вызывает увеличение энергозатрат на деформацию металла, уменьшение шероховатости поверхности волоченой проволоки и ухудшение ее сцепляемости с бетоном. Дисперсность вспененной жидкости менее 2 мм не обеспечивает получения ячеистой структуры подсмазочного покрытия вследствие быстрого растекания смазочной жидкости по поверхности заготовки. В результате ухудшается захват технологической смазки, уменьшается шероховатость проволоки, увеличиваются энергозатраты на деформацию металла и ухудшается сцепляемость проволоки с бетоном.

H p и м е р . Проводится волочение заготовки из Ст. ЗКП,глубоко охлажденной с прокатного нагрева. 40

Исходный диаметр катанки составляет

6,5 мм. Волочение производится за три перехода, два из которых осуществляются с помощью конических сборных волок (две последовательно рас- 45 положенные волоки из сплава ВК-6 в одном корпусе ) диаметром 5,65 и

5,0 мм соответственно, а последний переход — с помощью роликовой волоки, состоящей из двух профилирован-. ных роликов диаметром 150 мм каждый из закаленной и отпущенной стали

ШХ-1 5.

Шероховатость поверхности роликов составляет К =0,8 мкм. С помощью роликовой волоки на проволоку вдоль ее оси с двух диаметрально противоположных сторон наносятся вмятины овальной формы длиной 4 мм, глубиной 0,25 мм с шагом 7 мм (согласно

ГОСТ 8480-63 ). Протяжка проволоки через волоки производится на цепном волочильном стане со скоростью

0,2 м/с. Перед нанесением подсмазочного покрытия заготовку очищают от окалины,,травлением в 15%-ном водном 65

Таблица 1

Смазочная жидкость

Температура вспышки,,ОС

Индустриальное 20(И-20) 170

Хлопковое масло (ХМ) 310

5%-ная водная эмульсия эмульсола "Т" (5% "Т")— после испарения влаги

170

3%-ная водная эмульсия полимеризованного хлопкового масла (3% ПХМ) после испарения влаги

240

В масла и эмульсии вводят 5% пенообразователя, в качестве которого используют эмульгатор ОП-7. Указанные вещества вспенивают с помощью барботажа вОздухом в емкости до получения среднего размера пузырьков пены (,дисперсности) 1-11 мм. Кратность пены в опытах составляет

1,5-3. Далее заготовки кратковременно окунают во вспененные смазочные жидкости, выдерживают на воздухе в течение 2-11 мин и нагревают в селитовой печи до температуры 150 С в течение 30 мин. Для раскрытия роли нагрева заготовки с подсмазочным покрытием ее нагревают до температуры

90 С и на 10% выше температуры вспышки 1 „ смазочной масляной жид" кости, исйольэованной для создания покрытия.

Для сравнения проволоку к волочению готовят согласно известному растворе серной кислоты, промывают водой и высушивают. В качестве материала д.iH подсмазочного покрытия используют минеральное масло индустриальное (И-20) — в качестве представителя минеральных масел, хлопковое масдо (ХМ) — в качестве представителя растительных масел," 5%-ную водную эмульсию стандартного эмульсола "Т" (5% "Т", ГОСТ 1975-75) как представителя эмульсий на основе минеральных масел и 3%"ную водную эмульсию полимеризованного хлопкового масла (3% ПХМ) — в качестве представителя эмульсий на основе растительных масел.

Температура вспышки использованных смазочных жидкостей представлена в табл. 1.

1103922 способу, который отличается от описанного способа лишь тем, что для подсмазочного покрытия, ь носимого на поверхность проволоки перед ее нагревом до температуры 150 С и подачей технологической смазки, использовали те же масла и эмульсии, но без вспенивания их.

Перечень испытанных вариантов подготовки смазочной жидкости для подсмазочного покрытия представлен в табл.2.

Нанесение технологической смазки, в качестве которой использовали порошок натриевого мыла (ТУ-18-УССР386-74), производится при протяжке проволоки через его слой в процессе волочения в каждой волоке.

В опытах фиксировали: толщину слоя смазки на проволоке после волочения в каждой волоке весовым мето дом (по разнице масс образцов проволоки до и после смывания остатков смазки с ее поверхности}, параметр

R шероховатости после волочения в каждой волоке на профилографе-профилометре модели 5-201, усилие волочения проволоки через каждую коническую волоку и нормальное усилие на ролики при протяжке через роликовую волоку специальными тензодатчиками.

После волочения образцы проволоки длиной 250 мм помещают по оси формы размерами 80 80 100 мм и заливают бетоном на основе цемента марки 400. После эатвердевания Geтона в течение 10 суток полученные образцы нагружают на универсальной разрывной машине, прикладывая растягивающее усилие к проволоке и бетонному основанию. При этом фиксируют усилие, при котором нарушается сцепление стальной арматуры с бетоном.

Данные испытаний представлены в табл. 3.

Результаты опытов свидетельствуют о том, что предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает снижение энергозатрат на волочение на 4,5-21%, что коррелируется с увеличением толщины слоя смазки на волоченой проволоке в 1,3-2,1 раза, и улучшение. сцепляемости арматуры с бетоном на 4,5-173, что коррелируется с увеличением шероховатости поверхности готовой проволоки в 1,271,63 раза.

Таблица 2 0 „ пп

20

150

25 2

10.150

150

150

150

150

150.

90

40 9

150

Средняя дисперсность вспененной жидкости, MM

10 иэвест45 способ

Время выдержки эа готовки с покрытием до нагрева, мин

Температура нагрева заготовки с покрытием, С

14.03922

Таблица 3

В варианта под готовки

Параметр В„ шероховатости проволоки после волок, мкм

Толщина слоя смазки на проволоке,мкм

Усилие волочения через волоки, кН

Нормальное усилие в роликах кН

Усилие сцепления проволоки с бетоном кН

И-20

2,0 0,8 . 0,8 6,1

4,0 2,1

3,8 2,0

3,9 2,0

2,3

4, б

2,0

2,1

1,3

2,8 1,5

2,9 1,4 . 1,2

1,2

2,8 1,4

2,8 1,5

2,3 1,3

2,2 1 2

1,2

7,0 5,3.0,5

1,0

1 1 Ос5 0 5 б ° 9 5 3

0i9

10 иэвестный способ

1,4 4,4

0,6 6,4 4,9

ХМ

1„1 5,2

1,2 5,2

1,0

5;7.

4,2

2,2 . 2,4 2,0 0 9

2,0 2,1 1,9 0,9

4,1

1,0

5,7 4,3

3,9

2,0 2,1 1,9 0,9 1,0 5,7

1,6 1,3 1,6 0,7 0,7 6,0

4,3 1,2 5,2

3 9

4,6 1,3 4,6

3,3

0,7 6,1 4,7 . 1,3 4,6

1,6 1,2 1,6 0,7

1,6 1,2 1,6 0,7

3,2

6,0

4,6 . 1,3 4,6

ОФ7 б

3,2

1,6 1,3 1,6 0,7 0,7 6,0 4,6

1,3 4,6

1,4 4,3

1,4 4,2

3,2

2,9

0,6

6,2 4,9

1,3 1,1 1,4 .0,6

1,3 1,0 1,4 0,6

0,6 6,3 4,9

2,8

10 иэ" вестный способ

3,0 1,5 1,2 1,6 0 7 0,7 6,0 4,6

1,3 4,6

1,9 0,9

1,9 0,8

1,5 О,б

1,6 0,6

1,5 0,6

1,6 О,б

1 2 0,5

2,6 1,4 1,1 1,4 О,б

0,9 6,2 4,6

0,8 6,1 4,6

0,6 6,3 4,9

0,6 6,4 4,9

0,6. 6,3 4,9

0 6 6,3 4,9

1,1 4,8

1,2 5,0

1,2 4,8

1,4 4,4

1,4 4,3

1,4 4,4

1,4 . 4,4

1,6 4,0

1,7 4,0

1103922

ПРодолжение табл.3

9 вари- Толщина слоя смазки анта под- на проволоке, мкм готовки

Параметр В шероховатости проволоки после волок, мкм

Усилие волочения через волоки, кН

5t "Т"

0,8

2,0 1,5 1,5

2,1 1,6 1,6

2 1 - 1,6 1,6

6,3 4,8 1,4 4,8

6,3 4,7 1,3 4,8

6,3 4,7 1,3 4,8

0,7

3,8

0,8

0,7

3,5

3,5

0,8

0,7

1,6 4,4

2,4

0,6 0,6 6,6 5,1

1,3

0,6

0,6

6,6 5,1 1,6

6,6 5,1 1,6

6,5 5,0 1,6

1i4

2;4

4,4

2,3

0,5

0,6

1,3

4,4

2,5

О,б

0,6

1,4

4,4

1,9

0,5

6,8 5,3 1,8

0,4

4,2

6,9 5,3 1,8

0,5

0,4

4,2

2,0

10 известный способ

1,3 0,9 1,2 0,5 0.,6 6,6 51 1,6

4,4

2,2

3% ПХМ

1,7 1,2

1,6 1,1

5,1 4,0 1,1

2,4 2,3

2,5 2,1

4,4

2,4

5,5

5,1 4,0

1,0

2,5

4,1

5,4

1,6 1,1

2,5

4,1

5,1 4,0 1,0

5,6 4,3 1,2

5 6 4,3 1,2

5,6 4,3 1,2

5,6 4,3 1,2

5,9 4,6 1,4

2,1

5,4

2,5

1,6 1,9

1,6 1,9

1,3 0,8

4,8

1,8

3,4

1,3 0,8

4,8

1,8

3,4

1,2 0,8

1,3 0,8

3,3

4,8

1,8 1 7 1,8

1,5 2,0

4,8

1,8

3,4

1,5 1, О 0,7

4,4

1,4

2,9

1,4

1,5

1,5 1,1

4,4

1,0 0,6

5,9 4,6

2,9

10 известный способ

3,2 1,7 1,3 1,8 1,2 0,8 5 6 4,3 1,2 4,8

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

0,9 1,3

1iO 1,3

0,9 1,2

1,0 1,3

0,8 1,1

0,8 1,1

ВНИИПИ Заказ 5140/б Тираж 795 Подписное

Нормальное усилие в роликах кН

Усилие сцепления проволоки с бет оном,кН