Способ изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки Советский патент 1981 года по МПК C21D9/52 

Изобретение относится к метизному производству и может быть использова но для изготовления высокопрочной биметаллической проволоки с сердечНИКОМ из средне- и высокоуглеродис-. той стали и алюминиевой оболочки. Известен способ изготовления высокопрочной сталеалкнлиниевой проволо ки, по которому наружные слои сталь.ного патентированного сердечника обе углероживают, обеспечивая снижение разности напряжений, вызывающих плас тическую деформацию приконтактных сл ев твердого сердечника и мягкой оболочки. Это улучшает.адгезию контактирующих поверхностей - в процессе волочения стала алюминиевой заготовки 1 . . Недостатком этого способа является то, что он не устраняет образование в переходной зоне контакта стали и алюминия хрупких интерметалпидов, которые образуются при нагреве -стгше алюмиииевой заготовки, например, в процессе нгшожения алюкмниевой оболочки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сп соб изготовления сталеалк линиевой щг волоки, позволяющий устранить образо ванне хрупкого слоя интерметаллидов на границе сталь-алюминий, снижающих механические свойства биметаллической проволоки. Это достигается наложением алюминиевой оболочки на стальной сердечник, который после обезуглероживания, патентирования, заключакнцегося в нагреве до температуры аустенизации с последующей изотермической выдержкой для получения сорбитной структуры, подвергают, очистке, нанесению тонкого слоя цинка и последующей деформации полученной биметаллической заготовки. Так как величина пограничного слоя образующегося диффузионного соединения Zn и А1 примерно равна 20 мкм, то слой цинка на стгшьном сердечнике должен быть меньшим 20 мкм. Получить такое тонкое покрытие из расплава Zn не удается. Избыточный цинк наплывов засоряет дорн гфи наложении алюминиевой оболочки опрессованием и вальцы при накатке. Поэтому избыточный цинк перед наложением алюминиевой .оболочки удаляйт. Из-за неравномерности цинкового слоя удаление его избытка вызывает значительные технические трудности. Тонкое и равномерное цинковое покрытие на стальном сердечнике возможно получить электролизом либо водных растворов, либо расплава солей, соде жащих ионы цинка, с последуюпим нало жением алюминиевой оболочки С23. Недостатком данного способа является его высокая стоимость. Способ нанесения цинкового покрытия электро изом дорог сам по себе. Кроме того данном способе операции обезуглеро живания поверхности стального сердечника, его патентирование и цинкование проводятся на отдельных агрегатах, что дополнительно повышает стоимость алюминиевой заготовки и усложняет технологию ее производства. Цель изобретения - упрощение технологии изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки. Поставленная цель достигается тем Что согласно способу изготовления вы сокопрочной сталеалюминиевой проволоки, включающему обезуглероживание поверхностного слоя стального сердечника, нагрев до температуры аустенизации с последукнцей изотермической выдержкой для получе,ния сорбит ной структуры, очистку. Цинкование, наложение алюминиевой оболочки и деформацию заготовки, нагрев стгшьиого сердечника до температуры аустениз.ации производят в неокислякядей обезуглероживавшей атмосфере, а изотермическую выдержку осуществляют в расплаве солей, содержащих ионы цинка. Кроме того, цинкование осуществляют электролизом расплава солей. Для этого в муфель патентировочной печи противотоком подают обезуглероживающий (увлажненный) защитный газ, содержащий азот с добавками восстановителей Н 2, и СО. Температура в зогнах печи соответствует температуре нагрева под аустенизацию для марки стали сердечника. При движении проволоки-сердечника через муфель печи окислы поверхностного слоя восстанавливаются, а сам поверхностный слой обезуглероживается вследствие взаимо действия углерода поверхностного слоя сердечника главным образом с H,. Стальной сердечник с чистой и обезуглероженной поверхностью поступает сразу в ванну изотермической выдержки, заполненную расплавом солей, содержащим ионы цинка, например соль 2ле1л. На поверхности сердечника осаж дается слой контактного цинка, толщина которого составляет 0,5-1,0 мкм условия примерно равны условиям :Обычного патентирования (размеры ванны, скорость прохождения проволоки). Подготовленный таким образом сердечник из средне- и высокоуглеродистых .сталей покрывают алюминиевой оболочкой,- Если в процессе наложения алюминиевой оболочки стальной сердечник нагревают, то для предотвращения окисления цинкового слоя нагрев производят в защитной среде, например, подачей защитного газа на участке нагревательное устройство - инструмент для наложения алюминиевой оболочки. Толщину осаждаемого в ванне изотермической выдержки цинкового слоя можно увеличить, применяя электролиз расплава солей. Для этого вванну с расплавом погружают цинковые аноды и создают разность лотенциалов между анодами И стальной проволокой-сердечником, который служит катодом. Пример. Проволоку из стали 50 диаметром 3,0 мм патентируют подавая противотоком в муфель печи защитный газ, содержащий 2% Н 2% СО и остальное - азот, увлажненный до температуры точки росы 4-15с. Температура нагрева сердечника в 1-ой зоне , в остальных - 900°С. Температура ванны изотермической выдержки с расплавом солей, вес,%: ZnCJ 50 +. NaC 25 + +- KCl 25 - , При скорости прохождения проволоки 10 м/мин и длине ванны изотермической вьщержки 5 м полут чен патентированный сташьной сердечник с цинковым покрытием 0,8 мкм и следующими механическими свойствами: временное сопротивление разрыву 96101 кг/мм, относительное удлинение 9-10%, число гибов 12-16, число скручиваний 36-46, Стальной сердечник с контактным слоем цинка в количестве 3 т спрессовывают алюминиевой оболочкой в цехе биметалла Магнитогорского метизно-металлургического, завода, Холодным волочением из заготовки диаметром 4,3 мм получена сталегшюминиевая проволока диаметром 2,6 мм, свойства которой соответствуют .требованиям к высокопрочной сталеалюминиевой проволоке, По данным Магнитогорского метизнометаллургического завода стоимость операций очистки и цинкования стального сердечника, проводимлх отдельно от процесса патентирования, составляет 18 руб, на 1 т проволоки диаметром 3 мм, В данном способе в результате упрощения технологии изготовления оцинкование осуществляют в процессе патентирования и расходы на проведение указанных операций полностью ликвидируются, т,е, экономия от применения 1 т стального сердечника в стсшеалюминиевой заготовке составляет 18 руб, на 1 т проволоки. Годовая потребность завода в стальном оцинкованном сердечнике для сталеалюминиешлх проводов составляет 700 т. Эффективность предлагаемого способа без учета эффекта обезуглероживания при патантировании только на Магнитогорском метизно-металлургическом заводе равна 700x18 12600 р.в год, Формула изобретения 1, Способ изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки, вк.пю 583 чающий обезуглероживание поверхностного слоя стального сердечника, нагрев до температуры аустенизации с последующей изотермической выдержкой ддя получения сорбитной структуры, очистку, цинкованиег наложение алюминиевой оболочки и деформацию заготовки, отличающийся тем, Цто, с целью упрощения технологии изготовления, нагрев стального-сердечника до температуры аус.тенизации, производят в неокисляющей обезуглероживающей атмосфере, а изотермическую выдержку осуществляют в расплаве солей, содержащих ионы цинка. 66 2. Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что цинкование осуществляют электролизом расплава солей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии 26479, кл. 12 С 224, 1970. 2. Теория и практика метизного производства. Сбсцрник научных трудов Магнитогорского горно-металлургического института. Магнитогорск, вып. 11, 1975, с. 150-152.