СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ КАТАНКИ Российский патент 2008 года по МПК B21C43/04 

Изобретение относится к области волочильного производства и может быть использовано при удалении окалины с поверхности катанки перед волочением вместо традиционного травления (автономно или путем совмещения с волочильными станами, оборудованными механическими окалиноломателями).

В настоящее время удаление окалины с поверхности катанки перед волочением на сталепрокатных заводах осуществляется при помощи травления в серной или соляной кислоте [1].

Однако этот способ сегодня не может считаться наиболее совершенным, так как он не обеспечивает отсутствие брака при волочении и экономически не выгоден из-за высокой стоимости материалов, в особенности кислоты, ингибиторов и буры.

К известным порокам травления относятся перетрав, недотрав, точечная коррозия, водородная хрупкость, коррозионное растрескивание, межкристаллитная коррозия, появление на поверхности катанки темных участков с повышенной шероховатостью.

Для осуществления травления на сталепрокатных заводах имеются травильные отделения, содержание которых экономически не выгодно из-за больших затрат на экологические мероприятия и утилизацию отработанных травильных растворов.

Известно вредное влияние паров кислоты на здоровье персонала, работающего не только непосредственно с кислотой, но и на здоровье людей, работающих на других участках в цехах сталепроволочного производства.

Известна линия очистки и волочения проволоки [2], содержащая размоточное устройство, окалиноломатель, узел для механического удаления окалины с помощью ферромагнитных абразивных порошков и волочильный инструмент. Известная линия снабжена устройством для намагничивания и охлаждения проволоки, например, жидким азотом.

Однако более поздние исследования автора показали, что эффекты от одновременного воздействия на металл магнитного поля и холода не складываются, поэтому совмещение этих процессов в одном устройстве не целесообразно по экономическим соображениям.

Известна линия очистки и волочения проволоки [3], отличающаяся тем, что катанку подвергают последовательно очистке в окалиноломателе, в устройстве для тонкого удаления окалины при помощи ферромагнитного абразивного порошка наносят на поверхность катанки подсмазочный слой из клейкого вещества, например канифоли, и перед мыльницей вибрируют при помощи механизма, выполненного в виде ролика с цилиндрическими валиками по окружности для более интенсивного захвата технологической смазки.

К недостатку известного способа, реализуемого в известной линии волочения катанки, относится невозможность при волочении вибрировать катанку с ультразвуковой частотой одновременно в устройстве для тонкого удаления окалины и в мыльнице не только первого блока волочильного стана, но на всех остальных блоках волочильного стана.

К другому недостатку известного способа волочения относится отсутствие вибрирования в мыльницах волочильного инструмента (волок), что намного могло бы повысить эффективность волочения и качество готовой проволоки за счет вибрации волоки с ультразвуковой частотой [4]. Однако в известном способе волочения проволоки [4] не предусмотрена предварительная очистка катанки, совмещенная с волочением.

Известна также ультразвуковая обработка с использованием абразивных частиц, но она применима только для обработки деталей машиностроения [4].

Целью изобретения является создание такого способа волочения, в котором бы определенным образом и в определенной последовательности непосредственно на волочильном стане любой кратности совмещались все необходимые этапы подготовки поверхности катанки по мере ее движения и одновременно создавались бы наиболее эффективные условия для прохождения проволоки по всему маршруту волочения, начиная от окалиноломателя и кончая последней волокой перед намоткой готовой проволоки на катушку.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе волочения катанки, включающем окалиноломание, тонкую очистку катанки от остаточной окалины и собственно волочение на волочильном стане любой кратности с использованием мыльниц и волочильного инструмента, катанку последовательно протягивают через окалиноломатель, устройство для тонкой очистки катанки при помощи абразивных порошков, в том числе ферромагнитных, при этом катанку и (или) абразивный порошок вибрируют с определенной ультразвуковой частотой и амплитудой, а вибраторы располагают относительно оси катанки так, чтобы зона очистки находилась в месте пучности продольных колебаний, после очистки катанки на ее поверхность наносят подсмазочный слой, например смесь древесных опилок и канифоли, затем обрабатывают катанку в постоянном магнитном поле, например, пропуская ее через соленоид, при этом меняют его полярность на входе катанки в соленоид в зависимости от заданных свойств проволоки, пропускают катанку через мыльницу первого блока волочильного стана или через мыльницы всех блоков волочильного стана, при этом волочильный инструмент, установленный за мыльницей или мыльницами, вибрируют с определенной ультразвуковой частотой и амплитудой, а вибратор или вибраторы располагают относительно оси катанки так, чтобы волочильный инструмент или волочильные инструменты находились в месте пучности продольных колебаний, при этом в процессе волочения катанки регулируют ток в соленоиде, частоту и амплитуду продольных колебаний вибраторов в зависимости от марки стали, толщины и механической прочности сцепления окалины с поверхностью катанки, скорости волочения проволоки на каждом блоке волочильного стана, диаметра проволоки на конкретном маршруте волочения, а также заданных механических свойств готовой проволоки. Принципиальная схема процесса (технологии) волочения по предлагаемому способу волочения показана на чертеже, где

1 - размоточное устройство,

2 - петлеуловитель,

3 - окалиноломатель,

4 - устройство для тонкой очистки катанки от остаточной окалины,

5 - вибратор ультразвуковых колебаний порошка и(или) катанки,

6 - емкость со смесью древесных опилок и канифоли,

7 - соленоид,

8 - мыльница (мыльницы),

9 - волочильный инструмент (волочильный инструменты),

10 - вибратор мыльницы (или мыльниц всех блоков волочильного стана),

11 - первый блок волочильного стана,

12 - второй блок волочильного стана,

13 - N-блоков волочильного стана,

14 - катушка с готовой проволокой,

15 - намоточное устройство,

16 - волочильный стан любой кратности.

Пропуская катанку через окалиноломатель, удаляют с поверхности катанки до 90-95%.

Пропуская катанку через устройство для тонкой очистки катанки при помощи абразивных порошков, удаляют остаточный слой окалины.

Вибрацию абразивного порошка и (или) катанки осуществляют при помощи ультразвуковых вибраторов, например магнитострикционных преобразователей, соединенных с генераторами ультразвуковых колебаний (на схеме генераторы условно не показаны).

Качественная очистка достигается путем управления частотой и амплитудой продольных колебаний. Зона очистки размещается в месте пучности колебаний, поэтому в результате вибраций активизируется движение абразивных частиц, которые начинают вращаться, то есть прокатываться, по слою окалины, глубоко врезаясь и разрушая ее.

После очистки катанки от окалины на ее поверхность наносят подсмазочный слой, например, путем пропускания катанки через механическую смесь древесных опилок и порошка канифоли. В результате на поверхности катанки образуется тончайший слой клейкого вещества (смолы), который интенсивно захватывает технологическую смазку (мыло) и обеспечивает нормальный процесс волочения.

После нанесения на поверхность катанки подсмазочного слоя катанку обрабатывают в постоянном магнитном поле, например, соленоида (на схеме источник питания соленоида и пульт управления условно не показаны).

Меняя полярность соленоида и напряженность магнитного поля, получают требуемые механические и физические свойства проволоки, используя известное влияние магнитного поля на кристаллическую решетку металла. Далее пропускают катанку через мыльницу первого блока волочильного стана (или через мыльницы всех блоков волочильного стана), осуществляя собственно волочение проволоки. При этом установленный в мыльнице (или в мыльницах всех блоков волочильного стана) волочильный инструмент (волоки), размещенный в местах пучности ультразвуковых колебаний, вибрируют. Необходимый режим волочения по всему маршруту обеспечивают путем регулирования частоты f и амплитуды а колебаний, зависимость которых от скорости v волочения на каждом блоке можно найти по известному выражению: v<2πaf [4], которое является необходимым условием эффективного действия вибрационных (импульсных) сил. При этом амплитуда колебаний может изменяться от долей микрона до миллиметра, а частота колебаний (с бесступенчатым регулированием) может изменяться от промышленной частоты до 75кГц и более.

В результате волочения катанки по предлагаемому способу снижаются энергозатраты на деформацию металла, повышается качество поверхности готовой проволоки, улучшаются механические и физические свойства проволоки, резко снижается стоимость вспомогательных материалов. Экономические расчеты, выполненные на Череповецком сталепрокатном заводе (ЗАО «Северсталь-метиз»), показали, что в результате замены процесса удаления окалины с поверхности катанки на предложенный способ себестоимость очистки катанки непосредственно в линии волочения снижается примерно в 2.5 раза.

Источники информации

1. Н.П.Жетвин, Ф.С.Раховская, В.И.Ушаков. Удаление окалины с поверхности металла. М.: Металлургия, 1964, 195 с.

2. Патент РФ №2033290.

3. Патент РФ №2205080.

4. Кумабэ Д. Вибрационное резание. / Пер. с японского.

Под ред. И.И.Портнова, В.В.Белова. М.: «Машиностроение», 1885, 424 с.

Способ предназначен для повышения эффективности обработки катанки в линии ее волочения. Способ включает окалиноломание, тонкую очистку катанки от остаточной окалины и собственно волочение на волочильном стане любой кратности с использованием мыльниц и волочильного инструмента. Уменьшение энергозатрат, улучшение качества поверхности и свойств проволоки, снижение вспомогательных материалов достигается за счет того, что катанку последовательно протягивают через окалиноломатель, устройство для тонкой очистки катанки при помощи абразивных порошков, катанку и/или абразивный порошок подвергают вибрации, располагая вибраторы относительно оси катанки так, чтобы зона очистки находилась в месте пучности продольных колебаний, на поверхность катанки наносят подсмазочный слой, пропускают ее через соленоид, меняя его полярность на входе в зависимости от заданных свойств проволоки, пропускают катанку через мыльницы, при этом волочильный инструмент, установленный за мыльницами, вибрируют, располагая вибраторы так, чтобы волочильный инструмент или волочильные инструменты находились в месте пучности продольных колебаний, при этом в процессе волочения регулируют ток в соленоиде, частоту и амплитуду продольных колебаний вибраторов в зависимости от марки стали, толщины. 1 ил.

Способ волочения катанки, включающий окалиноломание, тонкую очистку катанки от остаточной окалины и волочение на волочильном стане любой кратности с использованием мыльниц и волочильного инструмента, отличающийся тем, что катанку последовательно протягивают через окалиноломатель, устройство тонкой очистки катанки абразивными порошками, в том числе ферромагнитными, при этом катанку и/или абразивный порошок подвергают вибрации с ультразвуковой частотой и амплитудой, располагая вибраторы относительно оси катанки таким образом, чтобы зона очистки находилась в месте пучности продольных колебаний, после очистки на поверхность катанки наносят подсмазочный слой, состоящий из смеси древесных опилок и канифоли, затем обрабатывают катанку в постоянном магнитном поле, пропуская ее через соленоид, с изменением его полярности на входе в зависимости от заданных свойств готовой проволоки, пропускают катанку через мыльницу первого блока волочильного стана или через мыльницы всех блоков волочильного стана, волочильный инструмент, установленный за мыльницей или мыльницами, подвергают вибрации с ультразвуковой частотой и амплитудой, располагая вибратор или вибраторы относительно оси катанки таким образом, чтобы волочильный инструмент или волочильные инструменты находились в месте пучности продольных колебаний, при этом в процессе волочения катанки регулируют ток в соленоиде, частоту и амплитуду колебаний вибраторов в зависимости от марки стали, толщины и механической прочности сцепления окалины с поверхностью катанки, скорости волочения на каждом блоке волочильного стана, диаметра проволоки на конкретном маршруте волочения, а также заданных механических свойств готовой проволоки.