СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПРОВОЛОКИ ПЕРЕД СУХИМ ВОЛОЧЕНИЕМ Российский патент 2003 года по МПК C23C22/00 B21C9/00 

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 проводят в растворе серной кислоты, взятой в концентрации 150-220 г/л при температуре 70-75^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 осуществляется в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄О₇•5H₂О - 60,0 - 90,0
Натрия триполифосфат Na₅P₃O₁₀ или - 8,0 - 12,0
Тринатрийфосфат Nа₃РO₄ - 8,0 - 12,0
Натрия сульфат Nа₂SО₄ - 13,0 - 35,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 3,0 - 11,2
Клей костный (мездровый, столярный) - 0,01 - 1,0
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 85-95^oС на 1-5 мин с последующей выдержкой на воздухе в течение 15-40 с и повторным погружением на 1-5 мин, либо протягиванием проволоки через раствор при температуре 85-95^oС в течение 10-40 с.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Раствор для получения подсмазочного покрытия готовили путем разбавления до концентрации 100-150 г/л исходного состава, имеющего следующее содержание компонентов, мас.%:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O - 55,0 - 70,0
Натрия триполифосфат Na₅P₃O₁₀ - 6,0 - 9,0
Натрия сульфат Nа₂SO₄ - 13,0 - 25,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 3,0 - 8,0
Костный клей вводили непосредственно в ванну бурирования в виде раствора.

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 марки Р-0,5 (ГОСТ 7855-74).

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 определяли при волочении проволоки из стали марки 70 диаметром 2,0 мм с подсмазочным покрытием на стане сухого волочения UDZSA 630/7, протягивающего металл с диаметра 2,0-0,9 мм, скорость волочения 300-520 м/мин, единичное обжатие 25%, суммарное обжатие 87%.

Маршрут волочения 2,0-1,83-1,56-1,34-1,16-1,01-0,9.

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 70^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пяти водная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O - 60,0
Натрия триполифосфат Nа₅Р₃О₁₀ или - 8,0
Тринатрийфосфат Nа₃РО₄ - 8,0
Натрия сульфат Na₂SО₄ - 13,0
Натрий углекислый Nа₂СО₃ - 3,0
Клей костный - 0,01
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 85^oС на 1 мин с последующей выдержкой на воздухе в течение 15 с и повторным погружением на 1 мин.

4. Сушка.

Получен подсмазочный слой серого цвета с поверхностной плотностью 6,5 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 0,37 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 0,18 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 триполифосфат Nа₅Р₃О₁₀ или - 8,0
Тринатрийфосфат Nа₃РО₄ - 8,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 13,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 3,0
Клей костный - 0,01
Вода - Остальное
протягиванием проволоки через раствор при температуре 85^oС в течение 10 с.

4. Сушка.

Получен подсмазочный слой серого цвета с поверхностной плотностью 6,8 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 0,35 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 0,17 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 170 г/л при температуре 72^oС.

2. Промывка.

3. Нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂O - 80,0
Натрия триполифосфат Na₅P₃O₁₀ или - 10,0
Тринатрийфосфат Na₃PO₄ - 12,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 31,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 5,0
Клей костный (мездровый, столярный) - 0,3
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 93^oС на 2 мин последующей выдержкой на воздухе в течение 30 с и повторным погружением на 2 мин.

4. Сушка.

Получено подсмазочное покрытие серого цвета с поверхностной плотностью 7,8 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 0,32 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 0,14 шт/т.

Пример 2а.

Проволока обработана по схеме, приведенной в примере 2, но травление проводится в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 200 г/л при температуре 23^oС, а нанесение подсмазочного покрытия - в растворе, приведенном в примере 2, протягиванием проволоки через раствор при температуре 93^oС в течение 20 с.

Полученный подсмазочный слой имел поверхностную плотность 7,1 г/м².

Усилие протяжки (среднее значение из 20 определений) составило 0,30 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 0,16 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 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 триполифосфат Na₅P₃C₁₀ или - 12,0
Тринатрийфосфат Nа₃РO₄ - 12,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 35,0
Натрий углекислый Nа₂СО₃ - 11,2
Клей костный (мездровый, столярный) - 1,0
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 95^oС на 5 мин с последующей выдержкой на воздухе в течение 40 с и повторным погружением на 5 мин.

4. Сушка.

Полученный подсмазочный слой имеет поверхностную плотность 6,6 г/м.

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 220 г/л при температуре 25^oС, а нанесение подсмазочного покрытия в растворе подсмазочного состава - протягиванием проволоки через раствор при температуре 95^oС в течение 40 с.

Полученный подсмазочный слой имеет поверхностную плотность 5,7 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 0,18 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 и имеющего следующее содержание 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 1,13 шт/т.

Предлагаемый способ подготовки поверхности позволяет:
1) провести подготовку поверхности катанки из высокоуглеродистой стали перед операциями волочения на станах многократного волочения (в частности, станах девятикратного волочения ) и получить проволоку высокого качества диаметром 1,8-4,0 мм;
2) провести подготовку поверхности 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;
3) значительно снизить расход волочильного инструмента.

ЛИТЕРАТУРА
1. Патент Российской Федерации 2101110, 6 В 21 С 9/00 (аналог).

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

Изобретение относится к области подготовки поверхности высоко- и низкоуглеродистой проволоки перед сухим волочением и может быть использовано в метизном производстве металлургической промышленности. Поверхность проволоки подвергают травлению в растворе серной кислоты, взятой в концентрации 150-220 г/л при температуре 70-75^oС, либо в растворе соляной кислоты, взятой в концентрации 100-220 г/л при температуре 18-25^oС, с последующей промывкой. Затем наносят под смазочное покрытие в растворе при следующем соотношении компонентов, г/л: бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄O₇•5H₂0 60,0-90,0, натрия триполифосфат Nа₅P₃О₁₀ или тринатрийфосфат Nа₃РO₄ 8,0-12,0, натрия сульфат Na₂SO₄ 13,0-35,0, натрий углекислый Na₂CO₃ 3,0-11,2, клей костный (мездровый, столярный) 0,01-1,0, вода - остальное погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 85-95^oС на 1-5 мин с последующей выдержкой на воздухе в течение 15-40 с и повторным погружением на 1-5 мин; либо протягиванием проволоки через раствор при температуре 85-95^oС в течение 10-40 с. Предлагаемый способ подготовки поверхности позволяет повысить антифрикционные свойства подсмазочного покрытия, стойкость волочильного инструмента и получить проволоку высокого качества.

Способ подготовки поверхности проволоки перед сухим волочением, включающий травление, промывку, нанесение подсмазочного покрытия и последующую сушку, отличающийся тем, что травление проводят в растворе серной кислоты, взятой в концентрации 150-220 г/л при температуре 70-75^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 осуществляется в растворе подсмазочного состава при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бура пятиводная (пентагидрат) Na₂B₄О₇•5H₂О - 60,0-90,0
Натрия триполифосфат Na₅P₃О₁₀ или - 8,0-12,0
Тринатрийфосфат Na₃PО₄ - 8,0-12,0
Натрия сульфат Na₂SO₄ - 13,0-35,0
Натрий углекислый Na₂CO₃ - 3,0-11,2
Клей костный (мездровый, столярный) - 0,01-1,0
Вода - Остальное
погружением проволоки в обрабатывающий раствор при температуре 85-95^oС на 1-5 мин с последующей выдержкой на воздухе в течение 15-40 с и повторным погружением на 1-5 мин; либо протягиванием проволоки через раствор при температуре 85-95^oС в течение 10-40 с.