Способ изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛЕАЛЮМИНИЕВОЙ ПРОВОЛОКИ по авт.св. № 881136, отличающийся тем, что, с целью повышения качества высокопрочной проволоки , сердечник после изотермической выдержки охлаждают до 350-430 С, при этой температуре помещают в расплав цинка и выдерживают в течение 1-15 с.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

В

РЕСПУБЛИН (19 (И) 3t59 С21D952

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (э1) 881136 (21) 3622879/22-02 (22) 11.07..83 (46) 07.10,84. Бюл. 1(37 (72) И.К.Лысяный, Г.В.Баталов, Х.Н.Белалов, В.А.Рыбаков, В.Г.Мищанин, В.И.Булат, А.И.Косенко, . Б.M.Çóåâ, А.В.Анашкин и В.Л.Пишванов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности (53) 621.785.47(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 881136, кл. С 21 D 9/52, 1980. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛГАЛЮМИНИЕВОЙ ПРОВОЛОКИ по авт.св. 11 881136, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества высокопрочной проволоки, сердечник после изотермической выдержки охлаждают до 350-430 С, при этой температуре помещают в расплав цинка и выдерживают в течение 1-15 с.

1117325

Изобретение относится к производ.-. ству метиэов и может быть использовано в электротехнической и других отраслях промышленности для изготовления высокопрочных токоведующих 5 проводов.

По основному авт.св. Р 881136 известен способ изготовления высокапрочной сталеалюминиевой проволоки с более простой и экономичной техно- О логией подготовки поверхности стального сердечника под нанесение алюминиевого покрытия, согласно котором цинковый подслой толщиной до 1 мкм осаждается на стальном сердечнике в процессе его термообработки — патечтирования. Для этого нагрев стали сердечника до структуры аустенита осуществляют в неокисляющей (обезу--лероживающей) атмосфере с последую- щ щей выдержкой в ванне с расплавом солей, содержащих ионы цинка, при температуре превращения аустенита стали в сорбит (440-500 C) (1 3.

Недостатком известного способа р является снижение качества биметаллической сталеалюминиевой проволоки и уменьшение применяемых суммарных обжатий в случае изготовления проволоки методом накатки алюминие.ваго порошка на стальной сердечник ввиду малой толщины цинкового подслощ.

Нагрев стального сердечника с тонким цинковым падслоем до 1 мкм (в случае применения электролиза рас- плава солей — до 2 мкм) при сравни,тельно малых скоростях движения проволоки-сердечника (около 40 и/минj ввиду воэможности полного окисления слоя цинка требует применения защит- 4б ного газа. Зто технически сложно, так как гаэ увеличивает распыление порошка и может вызвать образование взрывоопасной смеси. Поэтому проволоку изготовляют без применения защит45 нога 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 эоны приводит к увеличению контактных напряжений на гра нице 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. Зто снижает качество биметаллической проволоки, особенно ее свойства пластичности, и вынуждает применять при волочении сталеалюминиевой проволоки сравнительно низкие суммарные обжатия (до 50-651). В результате снижается прочность проволоки и провода.

Цель изобретения — повышение качества высокопрочной проволоки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления высокопрочнай сталеапюминиевой проволоки сердечник после иэотермичсской выдержки охлаждают до 350о

-430 С, при этой температуре помещают в расплав цинка и выдерживают в течение 1-15 с.

Зкспериментально установлено, что помещение нагретого до 350-430 С стального сердечника с контактным слоем цинка толщиной по 1 мкм в ванну с расплавом цинка обеспечивает при времени пребывания стального сердечника в расплаве 1-15 с толшину цинкового подслая 10-13 мкм. Указанная толщина цинкового подслоя является оптимальной как с точки зрения техноло I гичнасти 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 подслоя по длине сердечника, снижается разброс механических свойств сталеалюминиевой проволоки ".о ее длине, а применяемое суммарной обжатие при волочении увеличивается до 757..

При температуре сердечника меньше

350 С в момент его входа в ванну цинкования и времени выдержки его в расплаве цинка более 15 с на поверхности сердечника осаждается подслой цинка толщиной более 18 мкм (c учетом

3 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 подслоем более 18 мкм) накапливается избыточный цинк, нарушающий стабильность 10 процесса изготовления сталеалюминиевой проволоки и снижающий ее качество ° При 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 Fe u Zn (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- 5 ше контакта сердечника с расплавом цинка ° Деформация 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 расплав

О цинка с температурой 350 С.

Пример 1. Проволоку — сер45 дечник диаметром 3,8 мм иэ стали Ст 50

:подготавливают под.накатку алюминиевого,порошка в линии, содержащей патентировочный агрегат и ванну горячего цинкования. Патентировочншй агрегат включает 4-зонную 12-муфельную

50 печь и ванну изотермической выдержки в расплаве хлорндов (60 ZnClg +

40 КС1). Нагрев под аустенизацию стали осуществляют в среде увеличенного защитного газа, содержащего

2-4 . Н> и 98-96 . N с температурой по зонам 800; 930; 950 и 930 С.

Температура расплава хлоридов состав25 4 ляет 460 С, температура расплава цино ка 470 С. Проволока контактирует с расплавом хлоридов на участке длиной

2 м при скорости движения по агрегату

10 м/мин. В промежутке между ваннами иэотермической выдержки (с хлоридами) и цинкования стальной сердечник охлаждают потоком воздуха, обеспечивая температуру сердечника на входе в ванну цинкования 400 С. 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 волочении биметаллической проволоки при суммарной деформации до 75 отслоения оболочки от сердечника не обнаружено.

Пример 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 горячего о цинкования охлаждают до 340 С. Толщина цинкового подслоя на сердечнике составляет 9 мкм. При изготовлении т биметаллической заготовки технологическую линию один раз останавливали для очистки бункера-дозатора от скапливающегося там избыточного цинка.

Пример 3. Подготовку стального сердечника и накатку на негб алюминиевого порошка проводят при сохранении условий примера i но сердечник перед его входом в ванну о 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 интерМеталлидов. Избыточного цинка при накатке на сердечник алюминиевого порошка нет, но устойчивое волочение полученной биметаллической заготовки возможно при суммарной деформации до 50 ;

Пример 4. Стальной сердечник подготавливают при сохранении условий примера 1, но перед подачей в ванну с расплавом цинка сердечник о охлаждают до 350 С, обеспечивая контакт сердечника с расплавом цинка в течение 0,5 с. Цинковый подслой по

1117325

Механические свойства

Выход годной

Диаметр биметаллической

Режим подготовки сердечника под накатку порошка

Пример проволоки, 7

Число кгс/мм гибов проволоки, мм

2,4

114+3

15+ 2

100

113+5

2,4

13+5

64

12+6

96+9

2,8

93+8

2,8

Составитель А. Кулемин

Редактор В. Петраш ТехредЛ.Мартяшова Корректор М. Максимишинец

Подписное

Заказ 7154/18 Тираж 539

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 внешнему виду шероховатый. При изготовлении 1 т биметаллической заготовки технологическую линию три раза останавливали для очистки бункера-дозатора от скапливающегося там цинка.

Аустенизация при 930-950 С, сорбитиэация при 450 С в расплаве хлоридов, охлаждение до 400 С и цинкование при 470 С в течение 12 с

Аустениэация при 930-950 С, сорбитиэация при 460 С, охлаждение до 340 С, цинкование при 470 С в течение

12 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 С и цинкование в течение 0,9 с

Результаты механических свойств биметаллической сталеалюминиевой проволоки с учетом их разброса и выход годной проволоки из-за снижения ее

5 качества и остановок линии катанки сведены в таблицу (заготовка 4,9 мм).