Способ термической обработки стальной проволоки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к термической обработке металлов, в частности к патентированию стальной проволоки при непрерывных процессах. Цель изобретения - повышение производительности процесса обработки . Стальную проволоку нагревом в электролите путем пропускания электрического тока от ванны-анода через электролит к проволоке-катоду, в качестве электролита использовали буру. Нагрев проволоки для аустенизации и до температуры отпуска проводили при подводимой мощности 0,7- 1,0 кВт на 1 см2 нагревают поверхности, закатку и охлаждение после отпуска - путем протягивания через электролит с температурой 40-60°С. Отличительной особенностью устройства, реализующего способ, является выполнение ванны из последовательно соединенных секций скоростного нагрева , закалки, отпуска и предварительного охлаждения. Повышение производительности составило 8-10%. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 9/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4630731/02 (22) 03.01.89 (46) 30.11.91, Бюл. М 44 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина и Череповецкий сталепрокатный завод (72) А.Я,Родичкин, А.И.Рябинин и И.А,Родичкин (53) 621.785.75 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1341227, кл, С 21 В 7/16, 1987.

Патент Великобритании N 1422316, кл. С 21 D 9/62, 1976. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к термической обработке металлов, в частности к патентированию стальной проволоки при непрерывИзобретение относится к термической обработке металлов, в частности к патентированию стальной проволоки при непрерывных процессах.

Изобретение поясняется чертежом, где показано устройство, реализующее способ термообработки стальной проволоки.

Устройство содержит размоточный и на- . моточный аппараты 1 и 2, регулируемый источник 3 тока, положительный полюс которого подключен к ванне4, а отрицательный — к проволоке 5 через контактные ролики 6, систему циркуляции и охлаждения электролита, включающую насос 7., коллектор 8, соединенный с ванной 4, и бак 9 для сбора и охлаждения (не показано) электролита. Ванна 4 разделена на секцию 10 скоростного нагрева, секцию 11 закалки,,, Ж„, 1694668 А1 ных процессах, Цель изобретения — повышение производительности процесса обработки. Стальную проволоку нагревом в электролите путем пропускания электрического тбка от ванны-анода через электролит к проволоке-катоду, в качестве электролита использовали буру. Нагрев проволоки для аустенизации и до температуры отпуска проводили при подводимой мощности 0,71,0 кВт на 1 см нагревают поверхности, эакатку и охлаждение после отпуска — путем протягивания через электролит с температурой 40 — 60 С. Отличительной особенностью устройства, реализующего способ, является выполнение ванны из последовательно соединенных секций скоростного нагрева, закалки, отпуска и предварительного охлаждения. I!овышение производительности составило 8 — 10%, 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил„

1 табл. секцию 12 отпуска и секцию 13 предварительного охлаждения. Ванна 4 выполнена с соосна установленными в каждой секции диэлектрическими экранами. Экраны-в секциях,10 и 12 выполнены в виде дискретно установленных колец 14, а в секциях 11 и

13 — в виде полых цилиндров 15, Способ реализуют на данном устройстве следующим образом, После пропускания проволоки 5 через ванну 4 включают насос 7, который через коллектор 8 начинает подавать электролит, из бака 9 — в секцию 11 закалки и секцию 13 предварительного охлаждения. После заполнения ванны 4 электролитом избытки электролита через вход i ые и вь ходные отверстия ванны 4 стекают вновь в бак 9, После заполнения ваннь 4 электролитом в

1694668 ствует экран и проволока нагревается до

500-550 С, общая длина секции выбирается таким образом, чтобы проволока в этой сек ции 12 находилась не менее 15 с или столь,ко, сколько необходимо для реализации технологического процесса.

Далее проволока поступает в секцию 13 с экраном в виде полого цилиндра 45. Электролитный нагрев в этой секции 13 вновь прекращается и проволока быстро охлаждается. Длина секции 13 выби ается таким образом, чтобы температура на выходе этой секции была(200 С, Проволока в процессе электролитного нагрева очищается от загряэнений, масла, мыла и окалины, причем в процессе прохождения электрических

50 начале включают регулируемый источник 3 питания, а затем намоточный аппарат 2, который начинает сматывать проволоку с размоточного аппарата 1. Напряжение с регулируемого источника питания 3 подает- 5 ся плюсом к ванне 4 и минусом — к контактным роликам 6. Под действием . подведенного напряжения вокруг.проволоки образуется газовая оболочка, через которую постоянно проходят электрические 10 разряды, которые быстро нагревают проволоку. B начальный момент подключения источника 3 к установке электролитного нагрева проволоки значение выходного напряжения регулируемого источника 3 тока 15 устанавливают равным 200 — 220 В, а после возникновения эффекта электролитного нагрева напряжение снижают до величины, обеспечивающей нагрев до заданного значения проволоки при постоянной. скорости 20 ее протяжки, После скоростного нагрева проволоки в секции 10 до температуры аустенизации или йа 30 — 50 Свыше температуры аустенизации и определенной выдержке проволоки 25 при этой температуре, необходимой для полной аустенизации металла, проволока переходит в секцию 11 закалки. В этой секции 11 с диэлектрическим экраном в виде полого цилиндра 15 из-за электрического 30 разделения ванны 4 и проволоки 5 нагрев проволоки прекращается, так как в соответствии с законом Ома ток протекает по пути наименьшего сопротивления, т.е, кратчайшему пути. Происходит интенсивное охлаж- 35 дение проволоки со скоростью выше критической go 250 — 300 С. После прохождения в секции 11 закалки проволока посту-. пает в секцию 12 отпуска. В первой части секции 12 по ходу протяжки проволоки про- 40 волока нагревается до 500-550 С, затем попадает на участок секции 12, снабженный экраном, где охлаждается до 450 — 500 С, а затем вновь поступает на участок; где отсутразрядов через газовую оболочку от электролита к проволоке на поверхности проволоки образуются микроскопические лунки.

А так как проволока проходит через электролит, представляющий собой раствор буры, то после висыхания проволоки на ее поверхности образуется подсмазочный слой, ооеспечивающий возможность последующего волочения.

Способ термической обработки стальной проволоки и устройство для его осуществления были испытаны в производственных условиях Череповецкого станепрокатного завода. Для патентирования была выбрана проволока диаметром

1,2 мм из ст. 75. Скорость протяжки проволоки через ванну 0,5 м/с. Расстояние между проволокой и ванной 35 мм. Нельзя выбирать расстояние между проволокой и ванной менее 30 мм, так как это может привести к пробою электролита и нарушению процесса. Отношение поверхностей ванны-анода и проволоки — катода 10, Выбор меньшего, чем 5, значения отношения поверхностей приводит к заметному увеличению мощности, так как на поверхности ванны-анода также образуются пузырьки (кислорода) и для преодоления двойного слоя пузырьков, на аноде и катоде приводит к излишним затратам энергии. Настройка технологического режима осуществлялась следующим образом. Вначале определялась скорость нагрева проволоки, Для этой цели монтировался участок ванны скоростного нагрева свободный от экранов, а также с возможностью измейения длины. При постоянной скорости протяжки проволоки (0,5 мlс) и разной длине участка ванны при подаче напряжения

180 B и токе 5,55 А измерялась температура проволоки на выходе участка секции с помощью пирометра (бесконтактный измеритель температуры). В результате установлено, что скорость нагрева

1660 С/с. При этом в качестве электролита использовался 8-10 -ный раствор буры с добавлением одного процента кальцинированной соды. Температура подаваемого электролита 60 С, à его расход — 1 литр на

1 киловатт мощности. Аналогичным образом была определена скоррсть охлаждения проволоки электролитом. С этой целью после участка свободного от экранов, на котором проволока нагревалась до определенного значения, устанавливался участок секции с экраном и с помощью пирометра определялась температура проволоки на выходе этого участка. При температуре охлаждающего электролита в

40 С скорость охлаждения . составляла, 1694568

Результаты испытаний предлагаемого способа и устройства для его осуществления

Отношение поверхностей

Темп ература электролита, подаваемого в ванну, ОС

Расход электролита на 1 кВт, л/мин

Механические свойства проволоки по длине

Эксперимент

Примеча

Мощность на1см проволоки, кВт

1,0

0,75

0,5 .

0,5

60.

1,0

0,85

0,7

0,6 .

2

Хорошее

То же

Срыв зле ролитич ского нагрева

Нарушение стабильности механических своис,в

400 С. После определения скорости нагрева и скорости охлаждения проволоки были определены линейные размеры ванны, Основные результаты испытаний предлагаемого способа и устройства для его реализации сведены в таблицу.

В настоящее время в производстве наибольшее распространение получили линии для патентирования, включающие газовые или электрические печи (иногда комбинированные), предназначенные для нагрева проволоки до температуры аустенизации, ванну для закалки водой, затем отпуск в ванне со свинцом и травление в ванне с кислотой и вновь промывка водой. После патентирования производится дополнительная операция — нанесение подсмазочного слоя бурением. Данное изобретение имеет следующие преимущества: более низкие капитальные затраты, более высокая производительность, за счет совмещения процессов патентирования и подготовки поверхности проволоки к последующему волочению (бурение), возможность производить очистку проволоки от загрязнений и даже от окалины, меньшая площадь, экологически чистый способ.

Предложенное изобретение позволяет осуществлять и другие технологические процессы. Например, уменьшение длины секции закалки до такой величины, чтобы на выходе этой секции температура проволоки соответствовала температуре отпуска, позволит получить металл мелкозернистой структуры сорбит.

Формула изобретения . 1. Способ. термической обработки стальной проволоки, включающий протягивание проволоки с постоянной скоростью, скоростной нагрев до температуры аустениэации, охлаждение со скоростью выше кри-, тической, нагрев под отпус:. и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса.

5 нагрев и охлаждение проволоки осуществляют в электролите, при этом нагрев прово. локи осуществляют путем пропускания электрического тока от ванны-анода через электролит к проволоке катоду.

10 2.Способпоп1,отличающийся тем, что нагрев проволоки проводят при мощности 0,7-1,0 кВт на 1 см нагреваемой

2 поверхности, расходе электролита 0,5-1,0 л в 1 мин на каждый киловатт подводимой

15 мощности, а охлаждение ведут в электролите с температурой 40-60 С.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве электролита используют буру, 20 4, Устройство для термической обработки стальной проволоки, содержащее намоточный и размоточный аппараты, ванну и соединенный с ней одним полюсом источ- ник тока, систему циркуляции рабочей сре25 ды в виде насоса, коллектора, соединенного с ванной и бака для сбора и охлаждения рабочей среды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, ванна выполнена в виде секций скоро30 стного нагрева, закалки, отпуска и предварительного охлаждения и с соосно расположенными в каждой секции диэлектрическими экранами, при этом экраны, размещенные в секциях закалки и

35 предварительного охлаждения, выполнены в виде полых цилиндров, а другие экраны в виде дискретно установленных колец, а ванна выполнена с установленными на ее входе и выходе контактными направляющими ро40 ликами, соединенными с отрицательным полюсом источника тока.

1694668

Продолжение таблицы

0,6

0;7

10

Хорошее.1,2

1,0

1,0

0,7 . 1,6

1,1

0,4

1,6

2,5

Хорошее

1,4

5,0

1,0

1,0

40

Нарушение стабильности механических свойств

То же

1t

Хорошее .

Кипение электролита и его разфрызгива-

Значительное увели-чение удельных энергозатрат

3 начител ьное увеличение удельных энергозатрат

При расстоянии 25 мм между проволокой и ванной наблюдался пробой электролита, что со и ровождалось значи-. тельным увеличением тока и перегревом и оволоки

1694668

Составитель Н. Кузовкина

Редактор Е. Зубиетова Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 4131 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откоытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1Q1