Способ подготовки поверхности проволоки перед сухим волочением

 

Изобретение относится к области подготовки поверхности высоко- и низкоуглеродистой проволоки перед сухим волочением и может быть использовано в метизном производстве металлургической промышленности. Предварительно проводят травление проволоки в растворе серной кислоты, взятой в концентрации 150-220 г/л при температуре 60-75^oС, либо в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 100-220 г/л при температуре 18-25^oС, с промывкой. Последующее нанесение подсмазочного покрытия ведут в растворе при следующем соотношении компонентов, г/л: бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O 60,0-90,0; натрия метасиликат Na₂SiO₃•9H₂O 2,0-3,0; тринатрийфосфат Na₃PO₄ 5,0-7,0; соединение фтора 10,0-15,0; натрия сульфат Na₂SO₄ 10,0-15,0; натрий углекислый Na₂CO₃ 13,0-19,5; вода остальное, погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 80-95^oС в течение 2-10 мин, либо протягиванием проволоки через раствор при температуре 85-100^oС в течение 10-40 с. Предлагаемый способ подготовки поверхности позволяет повысить антифрикционные свойства подсмазочного покрытия и стойкость волочильного инструмента.

Изобретение относится к области подготовки поверхности высоко- и низкоуглеродистой проволоки перед сухим волочением и может быть использовано в метизном производстве металлургической промышленности. Известен способ подготовки поверхности проволоки [1], включающий обработку в растворе серной кислоты при температуре 70-75^oС, промывку водой и нанесение подсмазочного слоя из раствора подсмазочного состава, взятого в концентрации 35-90 г/л при температуре 90-95^oС, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Триполифосфат натрия - 4,0-6,0 Метасиликат натрия - 2,0-4,0 Сода кальцинированная - 8,0-12,0 ПАВ - 0,5-1,5 Минерал тинкал - До 100% Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки поверхности проволоки [2] , включающий обработку в растворе серной кислоты при температуре 70-75^oС, промывку водой и нанесение подсмазочного слоя из раствора подсмазочного состава, взятого в концентрации 100-150 г/л при температуре 90-95^oС, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бура техническая десятиводная - 21,0-24,0 Триполифосфат натрия - 6,0-9,0 Метасиликат натрия - 1,5-4,5
Сода кальцинированная - 1,0-3,5
ПАВ - 0,5-1,5
Сульфат натрия - До 100%
Недостатками известных составов являются низкие антифрикционные свойства покрытия и высокий расход волочильного инструмента.

Задачей настоящего изобретения является создание способа подготовки поверхности проволоки, позволяющего повысить антифрикционные свойства подсмазочного покрытия и стойкость волочильного инструмента.

Указанная задача достигается тем, что подготовку поверхности проволоки перед сухим волочением ведут в растворе серной кислоты, взятой в концентрации 150-220 г/л при температуре 60-75^oС, либо в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 100-220 г/л при температуре 18-25^oС, с последующей промывкой, а нанесение подсмазочного покрытия ведут в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O - 60,0-90,0
Натрия метасиликат Na₂SiO₃•9H₂O - 2,0-3,0
Тринатрийфосфат Nа₃РO₄ - 5,0-7,0
Соединение фтора - 10,0-15,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 10,0-15,0
Натрий углекислый Nа₂СО₃ - 13,0-19,5
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 80-95^oС в течение 2-10 мин либо протягиванием проволоки через раствор при температуре 85-100^oС в течение 10-40 с.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Раствор для получения подсмазочного покрытия готовили путем разбавления до концентрации 90-150 г/л исходного состава, имеющего следующее содержание компонентов, мас.%:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O - 58,0-62,0
Натрия метасиликат Nа₂SiO₃•9Н₂O - 1,8-2,2
Тринатрийфосфат Nа₃РO₄ - 4,5-5,5
Соединение фтора - 9,0-11,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 9,0-11,00
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 12,0-14,0
Во всех примерах (по вышезаявленному способу и по прототипу) подсмазочные покрытия наносились на образцы высокоуглеродистой проволоки из стали марки 70, диаметром 2,0 мм.

Усилие волочения определялось при протягивании образцов проволоки с покрытием на разрывной машине.

Скорость протягивания составляла 30 см/мин. Единичное обжатие на волоку 24,5%.

Маршрут волочения 2,0 - 1,8 мм.

Волочение осуществляли с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Расход волок при волочении проволоки из стали марки 70, диаметром 2,0 мм с подсмазочным покрытием определяли на стане сухого волочения UDZSA 630/7, скорость волочения 300-520 м/мин., единичное обжатие 25%, суммарное обжатие 87%.

Маршрут волочения 2,0 - 1,83 - 1,65 - 1,34 - 1,16 - 1,01- 0,9.

Пример 1.

Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Травление в растворе серной кислоты с концентрацией 150 г/л при температуре 60^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5N₂O - 60,0
Натрия метасиликат Nа₂SiO₃•9Н₂O - 2,0
Тринатрийфосфат Nа₃РO₄ - 5,0
Соединение фтора - 10,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 10,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 13,0
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 80^oС в течение 2 мин.

4. Сушка.

Получен подсмазочный слой серого цвета с поверхностной плотностью 4,3 г/м².

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,45 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,23 шт./т.

Пример 1а.

Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Травление в растворе соляной кислоты с концентрацией 100 г/л при температуре 18^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат)Na₂B₄O₇•5H₂O - 60,0
Натрия метасиликат Na₂SiO₃•9H₂O - 2,0
Тринатрийфосфат Na₃PO₄ - 5,0
Соединение фтора - 10,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 10,0
Натрий углекислый Nа₂СО₃ - 13,0
Вода - Остальное
протягиванием проволоки через раствор при температуре 85^oС в течение 10 с.

4. Сушка.

Получен подсмазочный слой серого цвета с поверхностной плотностью 4,8 г/м².

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,43 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,24 шт./т.

Пример 2.

Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Травление в растворе серной кислоты с концентрацией 220 г/л при температуре 75^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O - 90,0
Натрия метасиликат Na₂SiO₃•9H₂O - 3,0
Тринатрийфосфат Na₃PO₄ - 7,0
Соединение фтора - 15,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 15,0
Натрий углекислый Nа₂СО₃ - 19,5
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 95^oС в течение 10 мин.

4. Сушка.

Получено подсмазочное покрытие серого цвета с поверхностной плотностью 5,2 г/м².

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,44 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось. Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,22 шт/т.

Пример 2а.

Проволока обработана по схеме, приведенной в примере 2, но травление проводится в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 220 г/л при температуре 25^oС, а нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава БНС-7 протягиванием проволоки через раствор при температуре 100^oС в течение 40 с.

Полученный подсмазочный слой имел поверхностную плотность 4,1 г/м².

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,45 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,21 шт/т.

Пример 3.

Проволока из стали марки 70 диаметром 2,0 мм обработана по следующей схеме:
1. Травление в растворе серной кислоты с концентрацией 170 г/л при температуре 65^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5Н₂O - 75,0
Натрия метасиликат Na₂SiO₃•9H₂O - 2,5
Тринатрийфосфат Na₃PO₄ - 6,0
Соединение фтора - 12,5
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 12,5
Натрий углекислый Nа₂СО₃ - 16,0
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 90^oС в течение 3 мин.

4. Сушка.

Полученный подсмазочный слой имеет поверхностную плотность 5,6 г/м².

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла.

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,38 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось. Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,20 шт/т.

Пример 3а.

Проволока обработана по схеме, приведенной в примере 3, но травление проводится в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 170 г/л при температуре 22^oС, а нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава протягиванием проволоки через раствор при температуре 90^oС в течение 30 с.

Полученный подсмазочный слой имеет поверхностную плотность 5,2 г/м².

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,36 кН.

Процесс волочения проходил стабильно, дымления и скрипа не наблюдалось.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,21 шт/т.

Пример 4 (по прототипу).

Проволоку из стали 70 диаметром 2,0 мм обработали по следующей схеме:
1. Травление в растворе серной кислоты с концентрацией 170 г/л при температуре 70^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного слоя из раствора подсмазочного состава, взятого в концентрации 120 г/л при температуре 92^oС при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бура техническая десятиводная - 23,0
Триполифосфат натрия - 7,0
Метасиликат натрия - 2,5
Сода кальцинированная - 1,5
ПАВ - 1,0
Сульфат натрия - До 100%
Полученный подсмазочный слой имеет поверхностную плотность 3,2 г/м².

Обработанную проволоку подвергли вытяжке с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла с диаметра 2,0 мм на диаметр 1,8 мм.

При волочении наблюдалось дымление и скрип.

Усилие протяжки составило 0,72 кН.

Расход волок при волочении проволоки диаметром 2,0 мм до диаметра 0,9 мм на стане среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла составил 0,97 шт./т.

Предлагаемый способ подготовки поверхности позволяет: 1) провести подготовку поверхности катанки из низко- и высокоуглеродистой стали перед операциями волочения на станах многократного волочения (в частности, станах девятикратного волочения) и получить проволоку высокого качества диаметром 1,8 - 2,6 мм;
2) провести подготовку поверхности низко- и высокоуглеродистой проволоки на агрегатах скоростным методом (в потоке) перед волочением на станах среднего волочения с сухой волочильной смазкой на основе хозяйственного мыла и получить качественную проволоку диаметром 0,8 -1,0 мм.

Источники информации
1. Патент РФ 2101110, 6 В 21 С 9/00 (аналог).

2. Патент РФ 2087223, 6 В 21 С 9/00 (прототип).

Формула изобретения

Способ подготовки поверхности проволоки перед сухим волочением, включающий травление, промывку, нанесение подсмазочного покрытия и последующую сушку, отличающийся тем, что травление проводят в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 100-220 г/л при температуре 18-25^oС, или в растворе серной кислоты концентрацией 150-220 г/л при температуре 60-75^oС, а нанесение подсмазочного покрытия ведут в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇• 5H₂O - 60,0-90,0
Натрия мета-силикат Na₂SiO₃•9H₂O - 2,0-3,0
Тринатрийфосфат Na₃PO₄ - 5,0-7,0
Соединение фтора - 10,0-15,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 10,0-15,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 13,0-19,5
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 80-95^oС в течение 2-10 мин, либо протягиванием проволоки через раствор при температуре 85-100^oС в течение 10-40 с.