Способ производства термоупрочненной проволоки из стали

Изобретение относится к способам производства проволоки волочением с помощью формирования наноструктур в металле, в том числе в его поверхностном слое, и может использоваться при производстве высокопрочной термоупрочненной проволоки из стали. Способ включает разматывание бунтовой проволоки, правку, первый индукционный нагрев проволоки до 1000°С, ее термодеформационное упрочнение, последеформационную выдержку, закалку, второй индукционный нагрев до температуры отпуска, охлаждение и смотку в бунт. Исключение обрывности и повышение прочностных характеристик проволоки обеспечиваются за счет того, что термодеформационное упрочнение проволоки осуществляют ее прокаткой в последовательно установленных роликовых волоках с суммарной степенью деформации до 80% и со степенью деформации в последней из них, равной 15-20%. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам производства проволоки волочением с помощью формирования наноструктур в металле, в том числе в его поверхностном слое, и может использоваться при производстве высокопрочной термоупрочненной проволоки из стали.

Известен способ изготовления проволоки с помощью специализированной установки (SU 1447465 A1, МПК В21С 3/14, C21D 1/02, опубл. 30.12.1988) для производства высокопрочной проволоки, включающий разматывание заготовки, деформацию с помощью волоки, обжатие и полную закалку.

Недостатком известного способа является возможность обрыва проволоки при выходе ее из волоки вследствие того, что сила натяжения проволоки при волочении создает напряжение растяжения, в несколько раз превышающее предел прочности нагретой до температуры 900-1050°С проволоки. Кроме этого, расположение закалочного устройства практически на выходе установки не обеспечивает образования полигональной субструктуры в стали, что в целом снижает прочность получаемой проволоки.

Техническим решением, признанным наиболее близким к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления композиционного слоистого материала (RU 2220852 C2, МПК В32В 15/08, В32В 31/12, С23С 28/00, опубл. 10.01.2004), включающий получение слоистой металлической основы, состоящей из двух или нескольких металлических слоев, формирование заданного рельефа поверхности наружного металлического слоя, нанесение полимерного покрытия из политетрафторэтилена и последующую его термообработку. При этом деформацию покрытия осуществляют путем протяжки слоистой основы с термообработанным покрытием через неприводной деформирующий инструмент, в частности роликовую волоку.

Недостатком известного способа являются недостаточно высокие прочностные характеристики изготавливаемой таким образом проволоки вследствие отсутствия в составе технологического процесса операций по формированию субструктур в стали.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является совершенствование способа изготовления за счет принципиального исключения обрывности процесса высокотемпературного упрочнения и повышения прочностных характеристик изготавливаемой проволоки.

Указанная задача решена тем, что способ производства термоупрочненной проволоки из стали включает в себя разматывание бунтовой проволоки, правку, первый индукционный нагрев проволоки до 1000°С, ее термодеформационное упрочнение, последеформационную выдержку, закалку, второй индукционный нагрев до температуры отпуска, охлаждение и смотку в бунт. Способ отличается от известных тем, что термодеформационное упрочнение проволоки осуществляют ее прокаткой в последовательно установленных роликовых волоках с суммарной степенью деформации до 80% и со степенью деформации в последней из них, равной 15-20%.

При этом упрочнение может быть выполнено с помощью последовательности роликовых волок по схеме «круг-стрельчатый квадрат-круг», а после упрочнения проволока может подвергаться дополнительному деформированию с помощью цельной твердосплавной волоки со степенью деформации не более 2%. Упомянутая волока может иметь периодический профиль наружной поверхности.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым указанной выше последовательностью технологических операций, является значительное повышение качества изготавливаемой проволоки за счет использования эффекта термодеформационного упрочнения с управляемым формированием наноразмерной структуры стали путем высокоскоростной прокатки с помощью одной или нескольких роликовых волок.

Способ поясняется чертежом, где схематично представлена линия по производству проволоки, с помощью которой осуществляется волочение.

Линия по производству проволоки состоит из следующих последовательно установленных механизмов: устройства размотки 1, устройства правки 2, узла первого индукционного нагрева 3, устройства термодеформационного упрочнения, выполненного в виде одной или нескольких роликовых волок 4, закалочного устройства 5, узла второго индукционного нагрева для проведения отпуска 6, узла для охлаждения после отпуска 7, устройства смотки проволоки в бунт 8.

Рассмотрим пример осуществления способа при изготовлении проволоки из стали 60С2А с использованием в устройстве термодеформационного упрочнения нескольких последовательно установленных роликовых волок.

Бунт проволоки помещается на устройство размотки 1, проволока проводится через устройство правки 2, узел первого индукционного нагрева 3, устройство термодеформационного упрочнения 4, закалочное устройство 5, узел второго индукционного нагрева для проведения отпуска 6, узел для охлаждения после отпуска 7. Конец проволоки закрепляется в захвате устройства для смотки 8, после чего проволока сматывается в бунт.

При протягивании проволоки устройством для смотки 8 осуществляется нагрев проволоки в узле первого индукционного нагрева 3 до температуры t=1000°C. Нагретая до высокой температуры проволока непрерывно-последовательно поступает в устройство термодеформационного упрочнения 4, в котором производится высокоскоростная прокатка с суммарной степенью деформации до 80%, в том числе 15-20% в последней роликовой волоке для термодеформационого формирования наноразмерной структуры. Для получения проволоки с повышенным качеством поверхности и геометрии сечения после роликовых волок используется цельная твердосплавная волока с небольшой степенью деформации в пределах 0,5÷2%. Закалочное устройство 5, выполненное в виде горизонтального спрейера 5, располагается от устройства термодеформационного упрочнения 4 на расстоянии, достаточном для создания последеформационной паузы, во время которой происходит полигонизационная перестройка дислокационной субструктуры металла, возникающей в процессе высокоскоростной прокатки проволоки при высокой температуре.

Далее закаленная проволока непрерывно-последовательно перемещается через узел второго индукционного нагрева для проведения отпуска 6, в котором проволока нагревается до температуры 400-550°С, что позволяет снизить ее твердость и повысить пластичность. В последующем нагретая проволока проходит через узел охлаждения после отпуска 7, который может быть выполнен в виде ванны или горизонтального спрейера. Отпущенная и охлажденная проволока наматывается на барабан устройства для смотки 8.

Предложенный способ изготовления позволяет значительно уменьшить силу натяжения проволоки по сравнению с использованием в составе линии, например, цельных волок и исключить обрывы в процессе упрочнения при высокоскоростной прокатке. Последнее обстоятельство делает ненужным применение смазки проволоки графитом, и, следовательно, дополнительной операции по очистке проволоки от графитизированной пленки.

1. Способ производства термоупрочненной проволоки из стали, включающий разматывание бунтовой проволоки, правку, первый индукционный нагрев проволоки до 1000°С, ее термодеформационное упрочнение, последеформационную выдержку, закалку, второй индукционный нагрев до температуры отпуска, охлаждение и смотку в бунт, отличающийся тем, что термодеформационное упрочнение проволоки осуществляют ее прокаткой в последовательно установленных роликовых волоках с суммарной степенью деформации до 80% и со степенью деформации в последней из них, равной 15-20%.

2. Способ производства термоупрочненной проволоки из стали по п. 1, отличающийся тем, что термодеформационное упрочнение выполняют с помощью последовательности роликовых волок по схеме «круг-стрельчатый квадрат-круг».

3. Способ производства термоупрочненной проволоки из стали по п. 1, отличающийся тем, что после термодеформационного упрочнения проволоки ее дополнительно деформируют с помощью цельной твердосплавной волоки со степенью деформации не более 2%.

4. Способ производства термоупрочненной проволоки из стали по п. 3, отличающийся тем, что используют цельную твердосплавную волоку с периодическим профилем наружной поверхности.



 

Похожие патенты:

Способ относится к обработке металлов давлением в прокатном и волочильном производстве. Способ включает многоступенчатую деформацию заготовки в ряде калибров, образованных ручьями смежных валков роликовой волоки при сопряжении их контактных поверхностей, путем формирования профиля на отдельных ступенях деформации с разворотом калибров в последующей ступени и чистовое формирование профиля в монолитной волоке.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства осесимметричных прутковых и проволочных изделий волочением. Способ включает предварительное формирование на изделии захватки и последующее многопереходное волочение через монолитные волоки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Биметаллическую заготовку получают путем оборачивания сердечника лентой и соединения кромок ленты.

Изобретение относится к области волочения при производстве прутков и проволоки. Способ включает формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий волочением.

Изобретение предназначено для увеличения срока службы калиброванных валков, уменьшения количества перевалок, увеличения производительности устройства для производства холоднодеформируемых труб прокаткой и волочением.

Изобретение предназначено для повышения физико-механических свойств арматурной высокопрочной проволоки преимущественно 9 группы диаметров (более 8,0 мм) при одновременном снижении затрат на ее производство.

Изобретение предназначено для снижения себестоимости арматурной высокопрочной проволоки. Способ включает деформацию заготовки путем приложения тянущей силы с одновременным приложением дополнительной деформации сдвига вращением.

Изобретение предназначено для уменьшения усилий при обработке давлением технически чистого алюминия. Снижение микротвердости материала заготовки обеспечивается за счет того, что перед волочением на заготовку воздействуют импульсным магнитным полем, индукция которого не превышает 0,7 Тл, создаваемым посредством установленного перед волокой индуктора, на который подают импульсы тока регламентированных параметров от источника токовых импульсов.

Изобретение предназначено для повышения точности формы и размеров высокопрочной арматурной проволоки больших диаметров, производимой методом холодного волочения и термомеханической обработкой из высокоуглеродистой стали.

Изобретение предназначено для получения длинномерных ромбических профилей из легких сплавов, используемых для изготовления деталей фюзеляжа летательных аппаратов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочного, высоковязкого тонкого стального прутка, используемого для получения изделий, требующих высокой прочности и вязкости.
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству круглого сортового проката с повышенной обрабатываемостью резанием, используемого для изготовления крепежных изделий.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения катанки в мотках, используемой для волочения в проволоку различного назначения.

Изобретение относится к сортопрокатному производству и может быть использовано при получении сортовых профилей из непрерывно-литых стальных заготовок. .
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении горячекатаного мелкосортного проката, преимущественно канатной катанки.

Изобретение относится к области металлургического машиностроения и может быть использовано при создании рабочих клетей сортовых прокатных станов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к прокатному производству на станах горячей прокатки. .

Изобретение относится к прокатным станам для непрерывной прокатки длинномерных изделий. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии производства круглого сортового проката в бунтах, например арматуры, на проволочном (мелкосортном) стане.
Наверх