Способ очистки поверхности стальной проволоки

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к области обработки проволоки и изготовления изделий из нее, а также к способам очистки поверхности стальной проволоки, например, перед нанесением металлических покрытий. Способ включает нагрев проволоки в расплаве и ее охлаждение, при этом операцию охлаждения проволоки проводят в щелочном растворе при температуре проволоки на входе в щелочной раствор выше температуры кипения этого раствора. Технический результат: расширение технических возможностей, удешевление очистки поверхности проволоки, улучшение условий труда при удалении с поверхности стальной проволоки загрязнений в виде остатков волочильной смазки и окислов железа. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к области обработки проволоки и изготовления изделий из нее, а точнее к способам очистки поверхности стальной проволоки, например, перед нанесением металлических покрытий.

Известны способы очистки поверхности проволоки, например, перед нанесением металлических покрытий, использующие методы обезжиривания и травления в растворах. Для повышения скорости процесса широко используются электрохимические методы [1]. Катодное восстановление водорода и (или) анодное растворение металла, а также выделение кислорода способствуют механическому отрыву загрязнений с поверхности заготовки.

Недостатки технологии - наводораживание проволоки, повышенные потери металла вследствие электрохимического растворения и дополнительного расхода электроэнергии на проведение процесса. Катодное травление в кислоте сопровождается захватом ее мелких капель выделяющимся водородом и, как следствие, загрязнением воздуха.

В качестве прототипа выбран способ очистки поверхности, включающий обезжиривание в расплаве свинца или щелочи с последующим охлаждением и промывкой в водной ванне [2].

Недостатки прототипа в том, что расплав свинца с точки зрения обезжиривания неэффективен, поэтому исходную заготовку протягивают мокрым волочением. Это ограничивает технические возможности, так как мокрое волочение приемлемо только для проволоки больших диаметров. В варианте расплава щелочи - низкая экономичность очистки вследствие выноса и испарения расплава с ухудшением условий труда.

После нагрева стальная поверхность легко окисляется, что усложняет дальнейшую подготовку проволоки к нанесению покрытия.

Задача, решаемая изобретением, состоит в расширении технических возможностей и удешевление очистки поверхности проволоки, улучшении условий труда.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в удалении с поверхности стальной проволоки загрязнений в виде остатков волочильной смазки и окислов железа.

Решение поставленной задачи достигается тем, что способ очистки поверхности стальной проволоки, включает ее нагрев в расплаве и охлаждение, причем операцию охлаждения проволоки производят в щелочном растворе при температуре проволоки на входе в щелочной раствор выше температуры кипения этого раствора.

Нагрев проволоки осуществляется в ванне с расплавом свинца, и/или щелочи, и/или солей. Температуру расплава поддерживают в интервале 300-650°С. Концентрация щелочи в растворе для охлаждения и очистки проволоки составляет от 30 до 600 г/дм3 при температуре раствора 20-90°С.

Скорость движения проволоки при обработке составляет от 30 до 500 м/мин. Проволоку после щелочного раствора могут подвергать промывке и травлению. Травление проводят химическим способом в кислой среде или электрохимическим способом в кислом или нейтральном растворе.

Отличие заявленного решения от прототипа в том, что нагрев проволоки осуществляют в ванне с расплавом свинца, и/или щелочи, и/или солей.

Температура расплава составляет 300-650°С. Концентрация щелочи в растворе для охлаждения и очистки проволоки составляет от 30 до 600 г/дм3. Температура щелочного раствора 20-90°С.

Скорость движения проволоки от 30 до 500 м/мин. Проволоку после щелочного раствора могут подвергать промывке и травлению химическим способом в кислой среде или электрохимическим способом в кислом или нейтральном растворе.

При обработке горячей стальной проволоки в щелочном растворе с ее с поверхности кроме остатков волочильной смазки удаляются и окислы железа.

Закись железа растворима в горячем щелочном растворе, однако окислы, содержащие трехвалентное железо, реагируют лишь при высокой температуре, например, в момент погружения горячей проволоки в щелочной раствор.

Процесс щелочной очистки сопровождается накоплением в рабочем растворе гидроксидов железа. Как следует из уравнения реакции, щелочь в процессе очистки участвует в образовании лишь промежуточных продуктов реакции, и расходуется только на вынос в промывки.

Сравнение с технологией, предусматривающей охлаждение проволоки водой после нагрева, проводилось при подготовке поверхности к нанесению бронзового покрытия. Последовательность технологических операций:

1) Расплав свинца или щелочи или солей Т=440°С;

2) Раствор щелочной очистки (концентрация NaOH=160 г/дм3, T=60°C) температура проволоки на входе в раствор составляет около 400°С при температуре кипения раствора около 170°С, расстояние от свинцовой ванны 3 м, в контрольном варианте - вместо щелочного раствора - промывка водой

3) Промывка водой

4) Химическое сернокислое травление (длина ванны 1,4 м, концентрация Н2SO4=350 г/дм3, Т=40°С);

5) Промывка водой PW;

6) Бронзирование (химическое осаждение покрытия);

Для сравнения щелочная очистка с предварительным охлаждением проволоки водой после ванны с расплавом. Скорость проволоки 120 м/мин. Внешний вид бронзового покрытия, получаемого химическим осаждением меди и олова из раствора солей, зависит от качества предварительной очистки поверхности заготовки.

Сравнение эффективности очистки проволоки при разной последовательности технологических операций приведено в таблице 1.

Таблица 1

Эффективности очистки при разных способах охлаждения проволоки после нагрева в расплаве
Последовательность операций между ванной с расплавом и сернокислым травлениемЦвет стальной проволоки после ванны щелочной очисткиВнешний вид бронзового покрытия
Щелочной раствор, промывкаСветлый металлическийСветлое
Ванна охлаждения водой, щелочной раствор - промывкаТемно-коричневыйТемное с пятнами
Ванна охлаждения водойТемно-коричневыйТемное с пятнами

Следовательно, эффективность щелочной очистки существенно возрастает при высокой температуре входящей в ванну проволоки. Замена раствора щелочной очистки охлаждением проволоки водой ухудшает качество очистки проволоки.

Скорость очистки поверхности горячей проволоки максимальна на ее входе в щелочной раствор, и быстро снижается в процессе охлаждения. Так как эффективность зависит, главным образом, от температуры ее поверхности на входе в раствор и, в меньшей степени от продолжительности обработки (длины погружения), предлагаемый способ позволяет изменять скорость проволоки в широких пределах без ухудшения качества очистки поверхности.

При недостаточной эффективности щелочной очистки на поверхности проволоки в виде шлама остается разрыхленная окалина, включающая труднорастворимые в кислоте Fe2O3 и Fe3O4. Следовательно, технологические режимы (температура проволоки на входе в щелочной раствор, концентрация щелочи и другие параметры), должны обеспечивать удаление окислов с минимальным количеством шлама на заготовке после ванны щелочной очистки.

Показатели качества очистки при разных технологических режимах щелочной очистке без предварительного охлаждения горячей проволоки представлены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние технологических режимов обработки на качество щелочной очистки.
Технологические параметрыПоказатели качества очистки поверхности заготовки
Концентрация раствора NaOH, г/дм3Температура расплава,°СЦвет проволоки после ванны щелочной очисткиШлам на поверхности проволоки после ванны щелочной очисткиВнешний вид бронзового покрытия проволоки
100



430-440
Светлый металлическийСеро-коричневыСветлое, неравномерное
160Светлый металлическийСерыйСветлое
220Светлый металлическийСерыйСветлое
220570-580КоричневыйЧерныйТемное с пятнами

Увеличение концентрации NaOH со 100 до 160-220 г/дм3 улучшает качество щелочной очистки проволоки. С повышением температуры расплава до 570-580°С последующая щелочная очистка не может удалить возросшее количество окислов железа с поверхности проволоки.

Примером использования технологии является подготовка поверхности холоднотянутой заготовки к нанесению бронзового покрытия при изготовлении проволоки для бортовых колец шин.

Ряд промышленных агрегатов по производству бронзированной проволоки для бортовых колец шин включает в себя следующие основные технологические операции подготовки поверхности проволоки к нанесению покрытия:

- размотка;

- расплав свинца или щелочи или солей;

- охлаждение проволоки водой;

- ванна электрохимического щелочного обезжиривания;

- промывка;

- ванна химического кислотного травления или электрохимического травления в кислом или нейтральном растворе;

- промывка;

- бронзирование (нанесение покрытия).

При замене охлаждения проволоки водой после термического отпуска химической щелочной очисткой отпадает необходимость в электрохимическом обезжиривании. Последовательность технологических операций:

- размотка;

- расплав свинца или щелочи или солей;

- химическая щелочная очистка с охлаждением проволоки;

- промывка;

- ванна химического кислотного травления или электрохимического травления в кислом или нейтральном растворе;

- промывка;

- бронзирование (нанесение покрытия).

В предлагаемой технологии снижается нагрузка на ванны травления, так как окислы железа, образующиеся после обработки проволоки в расплаве, удаляются в процессе ее охлаждения в растворе щелочной очистки.

Снижение нагрузки на ванны травления увеличивает продолжительность работы травильного раствора, снижает затраты на его регенерацию, улучшает условия труда травильщиков. В варианте с электрохимическим травлением - уменьшение токовых нагрузок, для химического - сокращение продолжительности травления. Щелочной раствор нагревается в процессе работы за счет тепла проволоки, следовательно, для его охлаждения необходимы теплообменники.

Оптимальные технологические параметры щелочной очистки при производстве бортовой бронзированной проволоки:

1. Температура расплава 400-500°С. При большей температуре значительно возрастает количество окислов на проволоке и, как следствие, снижается качество щелочной очистки.

2. Концентрация NaOH 120-300 г/дм3.

3. Скорости обработки проволоки от 40 до 200 м/мин и более при длине погружения проволоки в щелочной раствор 0,7-2 м.

4. Для повышения эффективности очистки расстояние между выходом проволоки из расплава до входа в раствор щелочи должно быть минимальным, зависимости от скорости проволоки составлять 0,5-7 м.

Технико-экономическая эффективность изобретения:

- расширение технических возможностей очистки, например, возможность очистки стальной проволоки большего диаметра после сухого волочения;

- удешевление технологии очистки проволоки перед нанесением покрытия;

- очистка поверхности проволоки от окислов железа;

- улучшение условий труда.

Источники информации

1. Оборудование для очистки проволоки. Инф. руководителю // Реферативный журнал Металлургия, №1, 2003.

2. Красильников Л.А. Цинкование, лужение и латунирование стальной проволоки - М.: Металлургия, 1967, 214 с., стр.96-97 (прототип).

1. Способ очистки поверхности стальной проволоки, включающий ее нагрев в расплаве и охлаждение, отличающийся тем, что операцию охлаждения проволоки производят в щелочном растворе при температуре проволоки на входе в щелочной раствор выше температуры кипения этого раствора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев проволоки осуществляют в ванне с расплавом свинца, и/или щелочи, и/или солей.

3. Способ по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что температуру расплава поддерживают в интервале 300-650°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию щелочи в растворе для охлаждения и очистки проволоки обеспечивают от 30 до 600 г/дм3, а температуру раствора 20-90°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость движения проволоки при обработке составляет от 30 до 500 м/мин.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоку после щелочного раствора подвергают промывке и травлению.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что травление проводят химическим способом в кислой среде.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что травление проводят электрохимическим способом в кислом или нейтральном растворе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к очистке металлических поверхностей котлов, холодильников, электрофильтров и другого оборудования различных производств от отложений, содержащих карбонаты, сульфаты, силикаты щелочноземельных металлов, свинца и железа, а также кремнезем и некоторые другие примеси и может быть использовано для очистки и предотвращения отложений на стенках теплообменников, конденсаторов, бойлеров и другого оборудования.
Изобретение относится к очистке от отложений внешних и внутренних поверхностей полых деталей, например деталей, узлов и агрегатов двигателей. .

Изобретение относится к обработке металлической поверхности, в частности к очистке деталей. .

Изобретение относится к способу очистки транспортных средств, заключающемуся в разбрызгивании на транспортное средство щелочного раствора моющей композиции в смеси с водным раствором производного целлюлозы.

Изобретение относится к химической очистке теплоэнергетического оборудования от отложений, состоящих из гидроокиси магния, сульфата и карбоната кальция, продуктов коррозии меди и железа, и может быть использовано при химической очистке теплообменного оборудования в энергетической, химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к химической обработке металлической поверхности, в частности к способам очистки стальной ленты от масляных загряз нений. .
Изобретение относится к области химической обработки поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов для подготовки их к пайке
Изобретение относится к очистке деталей газотурбинных двигателей из никелевых жаропрочных сплавов и может быть использовано в авиадвигателестроении, энергетике и других областях техники, где используются ГТД, и при ремонте

Изобретение относится к химической очистке выпарного и теплотехнического оборудования от отложений, состоящих из продуктов коррозии меди, а также гидрооксида магния, карбонатов кальция и магния, сульфата кальция, и может быть использовано при химической очистке теплообменного оборудования в энергетической, химической и металлургической промышленности
Изобретение относится к техническому моющему средству для очистки различных поверхностей, в частности для очистки металлических поверхностей от различных смазок, консервационных материалов, нефтепродуктов, для очистки оборудования пищевой промышленности от масложировых загрязнений, а также для использования в быту
Изобретение относится к жидкостному химическому удалению покрытия с детали и может быть использовано для инструментов и компонентов, которые имеют высокопрочное покрытие, содержащее оксиды. Покрытие с детали удаляют путем помещения в раствор для удаления покрытий, который является водным раствором щелочи с перманганатом калия KMnO4, содержащий от 3 до 8 вес.% KMnO4, предпочтительно от 3 до 5 вес.% KMnO4, и щелочи от 6 до 15 вес.%, предпочтительно от 6 до 12 вес.%, при этом щелочная фракция образована КОП или NaOH, а раствор имеет комнатную температуру от 15 до 30°С. Покрытие на детали содержит по меньшей мере один слой, который, в свою очередь, содержит по меньшей мере один из следующих материалов: металлический сплав AlCr, TiAlCr, а также другие сплавы AlCr или один из их нитридов, боридов, оксидов или их комбинацию, а также оксиды алюминия. Способ позволяет удалить покрытие, существенно не повреждая при этом саму деталь. 5 з.п. ф-лы, 9 табл.

Изобретение относится к химической очистке металлических поверхностей от медных отложений, в частности к удалению медных отложений, образующихся на стальных шарах шаровых мельниц, при измельчении медной стружки для приготовления медного порошка. Способ включает обработку медных отложений раствором, содержащим аммиак, перекись водорода, глицерин и воду в соотношении (3-4):(0,5-1):(1-2):(1-1,5) соответственно, причем обработку проводят 20-30 минут при комнатной температуре. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки, при этом позволяет снизить температуру и время очистки металлических поверхностей от медных отложений. 2 пр.
Изобретение относится к бытовой химии и может быть использовано в быту, в хранилищах музеев, в антикварных магазинах, нумизматике: монеты (старинные и современные), изделия культурно-бытового и культурно-исторического назначения, а также в автомобильной промышленности и электротехнике для чистки проводов, клемм и т.д., в спирто- и пивоварении для чистки внешней поверхности трубопроводов, изготовленных из меди и ее сплавов, в вооруженных силах для чистки стволов огнестрельного оружия с целью удаления с поверхности каналов стволов нагара, остатков меди и ее сплавов (бронзы), остающихся от пуль после стрельбы. Описано средство для очистки поверхностей, содержащее: 1.0-2.5% динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б»); 5.0-10.0% аминоуксусной кислоты (глицин); 0.1-0.2% Синтанола ДС-10; 5.0-10.0% едкого кали; 2.5-5.0% трис(гидроксиметил)аминометана («Трис»); 3.0-10.0% этиленгликоля; дистиллированную воду (до 100%). Техническим результатом изобретения является создание средства, эффективно чистящего поверхности предметов, изготовленных из меди и ее сплавов. 4 пр.
Изобретение относится к очистке поверхностей предметов, изготовленных из благородных металлов: старинные и современные монеты, изделия культурно-бытового и культурно-исторического назначения, ювелирные изделия и др. Средство получается растворением компонентов в дистиллированной воде при слабом нагревании и содержит компоненты при следующем их соотношении, %: динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б») 2,5-5,0, винная кислота 1,0-2,0, Синтанол ДС-10 0,1-0,2, едкое кали 5,0-10,0, этиленгликоль 2,0-5,0, дистиллированная вода до 100. Предложенное средство обеспечивает эффективную очистку поверхности предметов, изготовленных из благородных металлов, при этом является безопасным для здоровья потребителя, поскольку все ингредиенты средства являются малотоксичными соединениями (класс опасности >3). 3 пр.
Изобретение относится к очистке поверхности изделий, изготовленных из цветных металлов, в частности старинных и современных монет, изделий культурно-бытового назначения, ювелирных изделий, а также для очистки от продуктов коррозии и загрязнений антропогенного происхождения поверхностей изделий, изготовленных из цветных металлов. Средство для очистки поверхности изделий из цветных металлов содержит, %: динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б») - 1,0-1,5; органические кислоты - 1,5-25,0; Синтанол ДС-10 - 0,12-0,20; трис(гидроксиметил)аминометан («Трис») - 0,2-5,0; щелочь - 5,0-10,0; сульфонол - 0,05-0,1; дистиллированная вода - до 100. В качестве органических кислот средство содержит винную, сульфаниловую и аминоуксусную кислоты, а в качестве щелочи оно содержит КОН или NaOH. Средство является бесцветной, не пенящейся жидкостью без запаха, и оно стабильно при длительном хранении при комнатной температуре. Изобретение обеспечивает эффективную очистку поверхности изделий из цветных металлов и безопасно для здоровья потребителя. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.
Наверх