Обработка металлов давлением

 

 

 

 

 

Катанка из сталей М10-30

Подготовка поверхности к волочению

Острение или сварка концов

Волочение

Термическая обработка

Подготовка поверхности к цинкованию

Цинкование

Испытание

Сортировка и сдача

 

 

Рисунок 1 - Схема технологического процесса производства оцинкованной низкоуглеродистой проволоки.

Производство проволоки из средне и высокоуглеродистой стали. Изготавливают канатную пружинную, арматуру для напряженного железобетона, игольную и другие виды проволоки. Проволоку из средне и высокоуглеродистой стали с содержанием 0,5- 1,2% С можно условно разделить на проволоку, получаемую из сорбитизированного металла, и проволоку, протянутую из стали, отожженной на зернистый перлит.

Из технологического процесса следует, что катанка может быть направлена на производство либо без термической обработки, либо после термической обработки. Обычно катанка из низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, а так же ряда легированных сталей и сплавов протягивается без термической обработки. Катанку из высокоуглеродистых сталей, некоторых легированных сталей и отдельных сплавов невозможно протянуть без термической обработки.

Калиброванную сталь в виде прутков изготавливают из заготовки-подката или горячекатаных бунтов диаметром, большим на величину принятого обжатия.

Существуют три схемы производства калиброванных прутков:

1. Подкат подвергается черному (подготовительному) отжигу перед острением концов штанг, далее проводится травление, острение концов и волочение. В этом случае металл поставляется потребителю без термической обработки в нагартованном виде.
2. Подкат подвергается травлению, проводится трение концов и волочение. Конечной операцией является термическая обработка.
3. Подкат подвергается термической обработке с целью умягчения металла, травлению, острению и волочению. После волочения калиброванный металл подвергается термической обработке.

Подкат из сталей У7-У13А (из бунтов)

Подготовка поверхности к калибровке

Острение концов

Калибровка

Термическая обработка

Испытание

Отделка

Сортировка и счада

 Калиброванный  металл, изготовленный по указанным схемам, при необходимости подвергается правке, консервации и упаковке. Одна из схем представлена на рисунке 2. Здесь же приведена схема производства прутков из бунтовой заготовки.

 Калиброванный  металл, изготовленный по указанным схемам, при необходимости подвергается правке, консервации и упаковке. Одна из схем представлена на рисунке 2. Здесь же приведена схема производства прутков из бунтовой заготовки.

Подкат из сталей У7-У13А(из штанг)

Зачистка заусенцев

Термическая обработка

Правка

Травление и сушка

Зачистка дефектов

Калибровка

Правка

Резка концов

Термическая обработка

Испытание

Отделка

Сортировка и сдача

 
                 (а)                                     (б)

 
                 (а)                                     (б)

    

        

Рисунок 2 - Схема   технологических   процессов производства стальных калиброванных прутков из подката «а» и  горячекатаной бунтовой заготовки «б».

1.6 Виды  и методы контроля качества проволоки

Готовая проволока на предприятии-изготовителе предъявляется контрольно-приемному органу (ОТК) партиями.

Партия состоит из проволоки одного номинального диаметра, одной марки металла, одного вида поверхности, а также имеющей иные однотипные свойства, характеризующие конкретный вид проволоки, и сопровождается документом о качестве (сертификатом).

Осмотр и замер проволоки. Визуальный осмотр и замер предъявленной к сдаче проволоки производится с целью:

– определения качества намотки мотка (катушки) и обвязки его;

– установления соответствия массы мотков и габаритных размеров принятой норме для данной партии проволоки;

– проверки качества поверхности проволоки, в том числе целостности защитного покрытия;

– установления фактического диаметра проволоки или других геометрических размеров, а также определения наличия дефектов, которые могут повлиять на качество проволоки.

Осмотру и обмену подвергаются, как правило, все 100% предъявленных к сдаче мотков (катушек).

Осмотр поверхности проволоки производится невооруженным глазом. Лишь в сомнительных случаях, а также при осмотре микротонкой проволоки нормативно-техническая документация на конкретные виды проволоки допускает применение увеличительных приборов определенной кратности (не более Х25).

При осмотре поверхности проволоки могут быть установлены следующие дефекты: волнистость, рябизна, продольные риски, трещины, раковины, волосовины, ржавчина, остатки технологических покрытий, наплывы защитных покрытий или, наоборот, местное отсутствие его и другие дефекты.

Отнесение того или иного дефекта, а также совокупность дефектов к браковочному признаку производится в каждом случае в зависимости от требований НТД на проволоку и возможности влияния этих дефектов на качество конкретного вида проволоки. Например, отдельные местные дефекты на поверхности проволоки в виде незначительных вмятин, забоин, царапин, рисок могут не являться браковочными признаками, если их глубина не превышает определенной части предельного отклонения по диаметру, установленной нормативно-технической документацией на конкретный вид проволоки. Также не являются браковочными признаками отдельные наплывы защитного металла, если они не выводят проволоку за предельные отклонения по диаметру.

Измерение диаметра и овальности круглой проволоки, а также геометрических размеров проволоки фасонного сечения производится в двух взаимно перпендикулярных направлениях одного и того же сечения и не менее чем в трех местах мотка, при этом применяется измерительный инструмент с достаточной степенью точности для конкретного вида проволоки.

 Требования к проволоке, зависящие от ее назначения, предусматриваются государственными стандартами (ГОСТами), техническими условиями (ТУ) или соглашениями, заключенными между потребителями и поставщиками. В этих документах оговариваются: форма сечения, размеры, отклонения от них (допусками), механические свойства, состояние поверхности, микроструктура и при необходимости некоторые физические свойства.

 Вывод:   ГОСТами, ТУ и отдельными соглашениями устанавливаются методы определения свойств проволоки, правила испытания и способов отбраковки, чтобы не было разногласий между поставщиками и потребителями. Кроме того, предусматриваются отдельные методы упаковки и маркировки проволоки во-избежании ее порчи при хранении и транспортировке, а так же для исключения перепутывания марок стали.

Процесс производства проволоки и прутков заключается в чередовании различных операций, куда относится термическая обработка, подготовка поверхности и волочения. При осуществлении этих операций происходит уменьшение сечения и достигаюся необходимые свойства, предусмотренные техническими требованиями.

  

 

 

 

 

2. Практическое  обоснование проектирование технологического  процесса 

   волочения проволоки.

 2.1 Анализ существующих конструкций волочильных станов

Анализ конструкций волочильных станов, эксплуатируемых на ведущих предприятиях Беларуси (БМЗ), России (Череповецкий сталепрокатный завод)  и т.д., показывает, что, в основном, предприятия оснащены станами производства стран «дальнего зарубежья»: «КОХ», «СКЕТ», «САМП», «ДИГЕП». Эти станы конструктивно аналогичны. Схема проводки проволоки по волочильным барабанам традиционна и предполагает значительное количество рихтовальных устройств.  Усилие волочения определяется косвенным методом. Охлаждение волок и барабанов ведется без контроля их температуры. Предлагаемая нами конструкция волочильного стана лишена этих конструктивных недостатков.

Применяемые технические решения, позволяют:

 упростить конструкцию стана;

задавать и отслеживать усилия волочения с визуализацией параметров процесса;

оперативно задавать, поддерживать и регистрировать температуру волок и проволоки;

автоматически корректировать процесс волочения;

  система управления позволяет проводить настройку стана методом «самообучения»;

 блочное исполнение клетей. Данные преимущества позволяют упростить конструкцию стана, а следовательно, и его обслуживание. А так же увеличат надежность и долговечность оборудования при высоком качестве получаемого изделия.

Основные характеристики и свойства

Стан предназначен для изготовления стальной проволоки из высокоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,6…0,9 % и пределом прочности 1430 н/мм.

Габариты стана:

Длина  - 20 метров

Ширина - 4,5 метра

Высота - 2 метра

Вес  - 25 тонн

Скорость волочения - до 18 м/с

Диаметр заготовки - до 6,5 мм

Диаметр готовой проволоки - до 1,4 мм

Стан представляет собой комплекс устройств, собранных в единый агрегат и управляемых одним контроллером.

Работа стана выглядит следующим образом:

Бунт катанки (проволока диаметром 6,5 мм) устанавливается на размотчик - устройство, позволяющее в автоматическом режиме поддерживать необходимую натяжку проволоки на входе в волочильную машину. Натяжение обеспечивается электродвигателем, работающим в тормозном режиме. Затем проволока поступает в роликовое профилирующее устройство, которое делает первое обжатие, в силу физики процесса роликовый механизм обжимает проволоку в большей степени, чем волоки при меньших энергозатратах.

На стане «КОХ» протягивание проволоки в машине осуществляют вытяжные барабаны с водяным охлаждением. Вода же охлаждается встроенными полупроводниковыми холодильниками. Волочильная машина выполнена в блочном варианте. (Блок – это рама с закрепленными на ней барабанами, волокодержателем, роликовыми механизмами, электродвигателями привода барабанов и другими устройствами).

Контроллер, установленный в каждом блоке, управляет натяжением проволоки, проходящий через блок, а опорные сигналы для контроллера выдают датчики усилия, находящиеся в волокодержателе и барабане. После прохода проволоки через все блоки она сматывается на катушку, шаг раскладки бесступенчатый.

Потребительские качества

Предлагаемый проект стана, при относительно простой механике, благодаря новой, сложной системе управления позволяет низкоквалифицированному обслуживающему персоналу производить проволоку высокого качества, т. к. весь технический процесс волочения – под контролем системы управления стана.

Конкурентоспособность и новизна

Представленная конструкция стана является очень конкурентной, т.к. компьютер, управляющий станом, постоянного сравнивает измеряемые усилия на волоках, барабанах, размотчике, намотчике, температуру проволоки на выходе изволок с заданными предельными параметрами программы и производит регулировку тяги волочильных барабанов, температуру волокодержателей и барабанов натяжения проволоки на размотчике и намотчике. Все это позволяет производить волочение с максимально возможной скоростью.

Новизна стана в том, что все измерения производятся непосредственно малоинерционными системами (усилия натяжения), а не опосредованно – роликом по углу прогиба проволоки.

 

   2.2 Обоснование технологических  параметров процесса волочения

Определение технологических параметров процессов волочения (скорость волочения, единичные и суммарные вытяжки, переходы волочения и т.д.) производятся: расчетным путем; по номограммам, по таблицам.

Скорость волочения, v – скорость движения металла при выходе его из волоки (при многократном волочении- скорость на выходном барабане). Выбор скорости волочения зависит от размеров и свойств протягиваемой проволоки и условий волочения ).

Фактическая скорость волочения VБn при заданной скорости волочения на барабане VБк может быть найдена из соотношения

VБn= VБк/µБк-Бк,

А при вытяжке

VБn= VБк/µn ,

где п – кратность волочения между конечным барабаном и входным барабаном.

Выбор величины единичной или суммарной деформации для волочения катанки зависит от: материала и размера протягиваемой заготовки; наличного парка волочильного оборудования.

При выборе величины деформаций следует учитывать общие закономерности:

а) чрезмерно малые единичные обжатия приводят к неоднородности механических свойств проволоки, повышению кратности волочения, увеличению расхода мощности и вспомогательных материалов на волочение и в целом снижению к.п.д. волочения.

С возрастанием величины общей (суммарной) деформации должны уменьшаться единичные (частные) деформации, и тем больше, чем выше степень общей деформации. Также должна уменьшаться величина частной деформации при волочении тончайшей и наитончайшее проволоки в связи с необходимостью повышения для волочения этой проволоки коэффициента запаса y3.

Вместе с тем, увеличение числа переходов волочения за счет уменьшения величины способствует удалению мелких поверхностных дефектов и снижению степени шероховатости проволоки;

б) чрезмерно большие единичные обжатия хотя и сокращают кратность волочения и повышают в целом к.п.д. волочения, но могут привести к неустойчивому процессу волочения, т.е. к надрывам на поверхности, затяжкам и наконец к обрывам проволоки, особенно в переходные периоды процесса волочения.