Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние и направление развития ресурсосберегающих технологических процессов изготовления проволоки (литературный обзор)
1.1. Стратегия ресурсосбережения в России 9
1.2. Направление снижения энергоемкости производства черных металлов. 11
1.3. Влияние способа производства и качества катанки на качество готовой проволоки и затраты на её изготовление 14
1.3.1. Производство катанки на стане «150» ОАО «БМК» 14
1.3.2. Особенности сорбитизации катанки с прокатного нагрева 21
1.3.3. Выбор рационального диаметра прокатываемой катанки 25
1.4. Оценка энергозатрат при волочении проволоки 26
1.4.1. Факторы, определяющие энергозатраты при волочении, и способы их определения 26
1.4.2. Основные виды смазок для сухого волочения, подсмазочные покрытия и оценка их эффективности 28
1.4.3. Выбор рациональных значений рабочих углов волок на станах сухого многократного волочения 31
1.4.4. Влияние скорости волочения и деформационного упрочнения 34
1.4.5. Влияние дробности деформации 37
1.5. Аналитическое и экспериментальное определение усилия (напряжения) волочения 38
1.6. Использование экономнолегированных сталей для изготовления проволоки в условиях ОАО «БМК» 40
1.7. Влияние профиля высокопрочной арматурной проволоки на её качество и металлоемкость 46
1.8. Основные выводы, цель и задачи исследования 49
ГЛАВА 2. Аналитическое и экспериментальное исследование влияния параметров процесса волочения высокоуглеродистой проволоки на энергозатраты
2.1. Разработка математической модели расчета мощности волочения 51
2.1.1. Выбор формулы для расчета напряжения волочения 51
2.1.2. Определение коэффициентов, учитывающих тип волочильного инструмента, вид технологической смазки, подсмазочного покрытия и скорости волочения 55
2.1.3. Методика экспериментального определения усилия волочения косвенным методом 56
2.1.4. Определение соотношения угла волоки и единичного обжатия, обеспечивающих равномерную деформацию по сечению проволоки 58
2.1.5. Оценка неравномерности деформации по сечению проволоки замером микротвердости 61
2.1.6. Определение неравномерности деформации по сечению проволоки микроструктурным методом 63
2.2. Оценка загрузки двигателя и определение КПД деформации 68
2.3. Оценка устойчивости процесса волочения 69
2.3.1. Коэффициент запаса прочности 69
2.3.2. Температурно-скоростной режим волочения 70
2.4. Проверка адекватности математической модели 76
2.5. Исследование влияния технологических параметров на энергозатраты при волочении 78
2.5.1. Исследование влияния режимов обжатия и маршрута волочения на энергозатраты 78
2.5.2. Исследование влияния контактных условий на энергозатраты при волочении 79
2.5.3. Исследование влияния параметров волочильного инструмента на энергозатраты процесса волочения и качество готовой проволоки 80
2.6. Экспериментальное исследование влияния режимов волочения на энергозатраты 82
Выводы 88
ГЛАВА 3. Оценка влияния технологических смазок, подсмазочных покрытий, состава стали и вида профиля на ресурсосбережение при изготовлении и применении проволоки
3.1. Исследование влияния новых волочильных смазок на энергозатраты при волочении 91
3.1.1. Технология изготовления и состав смазок 94
3.1.2. Испытания смазок 93
3.1.3. Оценка расхода технологических материалов 96
3.2. Исследование влияния типов подсмазочного покрытия на энергозатраты при волочении 99
3.2.1. Разработка эффективных смазконосителей 99
3.2.2. Исследования влияния типов подсмазочного покрытия на энергозатраты при волочении углеродистой проволоки 103
3.2.3. Разработка рекомендаций по применению подсмазочных покрытий 105
3.3. Разработка рекомендаций по технологии изготовления проволоки из экономнолегированной аустенитной стали на основе Fe-Cr-Mn-Ni-N 107
3.3.1. Химсостав и свойства исследуемых сталей 107
3.3.2. Исследование влияния режимов пластической деформации на структуру, свойства и фазовую стабильность сталей 109
3.3.3. Разработка рекомендаций по технологии изготовления проволоки и ленты из стали 10Х18Г12Н2АД2 в условиях ОАО «БМК» 115
3.3.4. Исследование коррозионной стойкости 118
3.4. Разработка и исследование металлосберегающего профиля высокопрочной арматурной проволоки 119
3.4.1. Оценка изменения поперечного сечения высокопрочной арматурной проволоки при профилировании 119
3.4.2. Оценка объемных и поверхностных параметров периодического профиля 123
3.4.3. Оценка неравномерности деформации при профилировании проволоки 127
3.4.4. Методика проектирования металлосберегающего профиля высокопрочной арматурной проволоки 133
3.4.5. Разработка параметров металлосберегающего профиля высокопрочной арматурной проволоки 134
Выводы 136
ГЛАВА 4. Выбор рационального диаметра, разработка технологии сорбитизации катанки на стане «150» ОАО «БМК» и технологии производства проволоки из нее
4.1. Оценка целесообразности прокатки катанки диаметром 5,5 мм в условиях ОАО «БМК» 138
4.2. Разработка режимов сорбитизации высокоуглеродистой катанки в условиях проволочного стана ОАО «БМК» 141
4.2.1. Выбор рационального химического состава стали для производства сорбитизированной катанки высоко уровня прочности 141
4.2.2. Выбор значений скорости охлаждения катанки 144
4.2.3. Промышленное освоение технологии сорбитизации катанки 145
4.2.4. Оценка микроструктуры сорбитизированной катанки 151
4.3. Разработка технологии изготовления готовой проволоки из сорбитизированной катанки 156
Выводы 160
ГЛАВА 5. Промышленная реализация разработанных технологических процессов и их технико-экономическая оценка
5.1. Разработка технических требований к катанке сорбитизированной для производства проволоки различного назначения с исключением операции патентирования 162
5.2. Изготовление проволоки для армирования предварительно-напряженного железобетона 164
5.3. Рационализация технологии метизного передела при изготовлении канатной, пружинной и других видов проволоки из катанки диам. 5,5 мм 168
5.4. Совершенствование технологии процесса фосфатирования проволоки 170
5.4.1. Разработка технологии нанесения фосфатного покрытия на проволоку под холодную высадку 170
5.4.2. Разработка технологии нанесения новых фосфатных покрытий для последующего волочения проволоки 173
5.5. Технико-экономический анализ использования смазки БВС 174
5.5.1. Испытания смазок в промышленных условиях 174
5.5.2. Оценка экономической эффективности применения смазок 176
5.5.3. Технический анализ результатов изготовления и использования при сухом волочении БВС-1 нитридом бора и без него 178
Выводы 183
Заключение 185
Список использованной литературы 188
Приложения 199
- Основные виды смазок для сухого волочения, подсмазочные покрытия и оценка их эффективности
- Определение соотношения угла волоки и единичного обжатия, обеспечивающих равномерную деформацию по сечению проволоки
- Исследование влияния режимов пластической деформации на структуру, свойства и фазовую стабильность сталей
- Выбор рационального химического состава стали для производства сорбитизированной катанки высоко уровня прочности
Введение к работе
В современной экономической обстановке для каждого отечественного производителя важнейшим условием является повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции как на внутреннем, так и внешнем рынках.
Конкурентоспособность продукции определяется качеством и, что самое важное, затратами на ее изготовление. Исторически сложилось, что отечественная промышленность и в том числе черная металлургия в сравнении с промышленно развитыми странами являются высокозатратными, особенно в доле потребляемой энергии. В этой связи актуальность ресурсосбережения и прежде всего энергосбережения в перспективе повышается потому, что энергетическая стратегия развития отечественной промышленности определяет постоянное и долгосрочное повышение цен на энергоносители. Актуальными вопросы ресурсосбережения являются еще и потому, что вкладывать средства в направления, обеспечивающие экономию ресурсов в 3—4 раза, выгоднее, чем в увеличение добычи энергоносителей. «Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу» определяют «Производственные технологии» и «Энергосберегающие технологии» как приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации, а направление «Энергосбережение» входит в перечень критических технологий Российской Федерации.
Проволока является товарной продукцией черной металлургии, ее стоимость аккумулирует все предыдущие затраты по производству стали и переработке ее в заготовку-катанку, а также добавляются еще немалые затраты по изготовлению из нее проволоки. В мировой и отечественной практике производства проволоки считается, что в затратах на изготовление проволоки 60—70% составляет стоимость катанки, а остальное — это собственно затраты на производство проволоки, которые определяются прежде всего качеством технологического процесса ее изготовления. Обеспечить экономию материалов и энергии возможно только путем разработки новых ресурсосберегающих технологий или совершенствованием действующих. Под ресурсосберегающей технологией понимается комплекс организационно-технических мероприятий, обеспечивающий эффективность производства за счет снижения потребления сырья и материалов, сокращения топлива, энергии и т.д. Повысить эффективность производства — значит добиться максимальных хозяйственных достижений при минимальных затратах.
Целью данной работы является обеспечение ресурсосбережения при производстве проволоки созданием новых и совершенствованием действующих технологических процессов.
Вопросы экономии материалов и энергии стояли на повестке дня и во времена социалистической экономики, но сводились они, в основном, к устранению сверхнормативных и непроизводительных расходов, мало уделялось внимания вопросам кардинального изменения производства путем применения энергосберегающих технологий.
Кроме того, металлургический процесс — это цепь последовательных и взаимосвязанных подпроцессов и операций, а поэтому и затраты на производство продукции следует определять с учетом этой взаимосвязи в едином комплексе.
Основным способом пластической деформации, применяемым при производстве проволоки различного назначения, у нас в стране и за рубежом является волочение в монолитной волоке. Процесс этот относительно прост, достаточно изучен теоретически, имеет тысячелетний опыт практического применения. Для его реализации промышленностью освоено изготовление основного и вспомогательного оборудования и, что самое главное, он обеспечен относительно дешевым и достаточно работоспособным инструментом. Но реализация процесса путем приложения переднего тянущего усилия, контактные условия, действующие на поверхности раздела «металл—волока», особенности конструкции последней делают процесс ресурсоемким, многооперационным (причем часть операций являются специфическими), зависящим от многих одновременно действующих и взаимозависимых технологических факторов. Все это делает оценку энергозатрат, особенно в производственных условиях, достаточно сложной. Этим, вероятнее всего, объясняется относительно небольшое количество публикаций по вопросам ресурсосбережения при производстве проволоки.
Кроме того, процесс ресурсосбережения достаточно индивидуален, во многом зависит от особенностей применяемых технологических процессов, материалов, инструмента, оборудования и т.п., т.е. привязан к конкретному производству. Экспериментальная часть данной работы выполнена, в основном, в промышленных условиях на ОАО «Белорецкий металлургический комбинат», в составе которого кроме достаточно современных волочильных цехов работает современный, отвечающий мировым требованиям проволочный стан «150», что позволило провести комплексные исследования, а полученным результатам дать более широкое применение.
Автор выражает благодарность д-ру техн. наук, проф. Б.А.Никифорову за консультации по основным разделам диссертации, канд. техн. наук Н.А.Клековкиной за участие в заводских экспериментах.
Основные виды смазок для сухого волочения, подсмазочные покрытия и оценка их эффективности
Проволочный стан «150» построен в 1979 г. и оснащен чистовыми блоками фирмы 8КЕТ (блок 3-го поколения) и линиями двухстадийного охлаждения катанки, имеющими в своем составе установки «стандартный Стелмор» с транспортировкой витков катанки по сетчатому транспортеру. Передовая на то время технология, освоенная впервые в отрасли в начале восьмидесятых годов, позволила получать катанку диаметром 5,5-9,0 мм из углеродистых сталей с качеством на уровне повышенных требований и достичь снижения затрат при её переработке. Несмотря на то, что установки «стандартный Стелмор» предназначены только для ускоренного охлаждения витков катанки воздухом со скоростью 5-15С/с и дают удовлетворительные результаты по микроструктуре и механическим свойствам для катанки из углеродистой стали типа канатной, комбинат, идя навстречу потребителям, производил на стане «150» катанку из сталей специального назначения, легированных хромом, марганцем, кремнием и требующих замедленного охлаждения.
За 18 лет эксплуатации оборудование стана устарело, и получение качества готовой продукции на уровне требований современного рынка стало невозможным.
В 2000 году произведена реконструкция стана с целью модернизации оборудования и совершенствования технологии с обеспечением производства 500 тыс.т в год катанки диаметром 5,5-9,0 мм и мелкосортного проката 1016 мм высокого качества и широкого марочного сортамента. Институтом черной металлургии (ИЧМ) Национальной академии наук Украины и ОАО «БМК» проведены теоретические и экспериментальные исследования нагрузок в приводных линиях стана, а также анализ технических характеристик оборудования.
На основании этого разработаны и внедрены рекомендации по изменению диапазона рабочих частот вращения привода чистовых блоков, обеспечивающих скорость прокатки катанки диаметром 6,5 мм - 60 м/с, а также показана возможность работы оборудования при скорости прокатки катанки диаметром 5,5 мм - 70 м/с. Технология производства катанки после реконструкции стана характеризуется высокой продуктивностью и эффективностью, которые обеспечиваются в большей степени высокими скоростями прокатки в блоках чистовых клетей.
Установка новых блоков фирмы 8КЕТ (блок 6-го поколения) специального исполнения, имеющих суммарную вытяжку в 10-ти клетях, равную 5,6, позволяет решить две задачи: повысить работоспособность оборудования в условиях переработки сталей с различным сопротивлением деформации при высоких скоростях прокатки за счёт конструктивных особенностей зубчатых передач и кинематической схемы привода; получить гарантированную точность размеров профиля готового проката в соответствии с требованиями ГОСТ 2590-8 класса А (для катанки - 6,5±0,15 мм при овальности до 0,15 мм).
Оборудование новых линий охлаждения разработано с учётом особенностей технологии и реальных площадей стана. Отличительной особенностью новых линий охлаждения стана являются камеры струйного охлаждения (КСО) конструкции ВНИИМТ с блоками различного типа, в которых можно изменять интенсивность охлаждения от непрерывного ускоренного со скоростью до 50С/с до замедленного с изотермической выдержкой в термостате, что повышает их технологическую гибкость до уровня, не достигаемого даже на линиях «замедленный Стелмор». Схема новой линии приведена на рис. 1.1. Охлаждение катанки после прокатки в блоке осуществляется в две стадии: водой на линии водяного охлаждения (1 стадия) при транспортировании от блока к виткоук- ладчику и воздухом - витков катанки при перемещении их через камеру струйного охлаждения при помощи роликового транспортера (2 стадия).
Процесс двухстадийного охлаждения катанки с прокатного нагрева в потоке стана 150 после реконструкции может регулироваться следующим образом. 1 стадия. Требуемая температура охлаждения раската водой в линии устанавливается за счёт изменения количества охлаждающих секций, а также за счёт изменения давления и расхода охлаждающей воды. На первой стадии производится двухступенчатое охлаждение раската водой. Длина активного участка водяного охлаждения 12 м, две ступени по 6 м. Каждая ступень состоит из 3-х секций, включающих одну охлаждающую форсунку прямоточного типа, одну водяную и две воздушные отсекающие форсунки. Между ступенями имеется «сухой» участок длиной 4780 мм, предназначенный для выравнивания температуры по сечению проката. Необходимая температура после первой стадии охлаждения регулируется расходом воды. Схема охлаждения проката на первой стадии представлена на рис. 1.2. 2 стадия. Интенсивность воздушного охлаждения может регулироваться за счёт: - изменения количества подаваемого воздуха в зоне интенсивного охлаждения (блоки №1-3), мощность вентиляторов изменяется в диапазоне 0-100% за счёт регулирования частоты вращения привода в пределах 0-48 Гц; - изменения количества включенных блоков струйного охлаждения в КСО, а также открытием и закрытием крышек- утеплителей; - перевода блоков № 4-8 в режим конвективного термостатирования; - изменения плотности укладки витков посредством регулировки скорости роликового транспортера по секциям. Диапазон регулирования скорости перемещения витков - 0,1-1,2 м/с. Осуществляется повышение на 5% скорости транспортирования от предыдущей секции к последующей (так называемая «лесенка»). Регулировка параметров воздушного охлаждения осуществляется оператором ПУ 31, контроль и регулировка температуры витков на приемном столе - оператором ПУ 22. КСО состоит из 10 блоков с различными технологическими возможностями: - участок интенсивного охлаждения от вентиляторов № 1,2,3 с максимальным расходом воздуха до 87500 м /час со скоростью истечения воздуха из сопел до 72 м/с; - участок умеренного охлаждения (крышки блоков открыты) или замедленного охлаждения (крышки закрыты); - блоки № 4,5,6,7,8 -охлаждение от вентиляторов с максимальным расходом воздуха до 55000 м /час. Под рольгангом в каждом блоке камеры установлена сопловая панель для подачи охлаждающей среды от вентиляторов, установленных в непосредственной близости от уровня пода камеры. Щели сопел имеют различные размеры для изменения интенсивности подачи воздуха по ширине транспортера. Для смещения «горячих» точек предусмотрено изменение скорости транспортирования витков от предыдущей секции к последующей на 5%. Схема охлаждения проката на второй стадии приведена на рис. 1.3.
Определение соотношения угла волоки и единичного обжатия, обеспечивающих равномерную деформацию по сечению проволоки
Для осуществления процесса волочения катанку и проволоку подвергают тщательной подготовке. Удаляют окалину механическим, химическим или комбинированным способами. Наносят подсмазочный слой, который закрепляет применяемую технологическую смазку при волочении, а также разделяет поверхности контакта деформируемого металла и инструмента.
При отсутствии эффективной смазки дополнительная деформация, обуславливающая внешнее трение между металлом и инструментом, распространяется, постепенно затухая, от поверхности довольно глубоко в глубь металла и на неё может быть затрачено в несколько раз большее усилие, чем на объемную деформацию металла при данной степени обжатия. Чтобы исключить это нежелательное явление, необходимо так изменить граничные условия на контактной поверхности металл-инструмент, чтобы дополнительной деформации вообще не было или она была сосредоточена лишь в тончайшем слое. Это может быть осуществлено, если на поверхности обрабатываемого металла имеется весьма тонкий слой, прочно связанный с поверхностью и обладающий более низким пределом текучести и более низким сопротивлением течению, чем основной металл. К созданию такого слоя на поверхности обрабатываемого металла и к локализации дополнительной деформации в этом предельно тонком слое и сводится механизм действия активных смазочных сред при обработке металлов давлением [33]. Очевидно, должен существовать какой-то оптимум механических свойств смазочного слоя, отвечающий наилучшим условиям смазывания. Создание такого оптимума связано не только со свойствами самого смазочного вещества, но также с условиями, в которых работает смазка. Среди таких условий отмечают прежде всего температуру и вид напряженного состояния.
Сухие волочильные смазки представляют собой соли высокомолекулярных жирных кислот (мыла) общей формулы (ЯСОО)пМе, где Ме - натрий, кальций, калий, цинк, аммоний и др.металлы. Для повышения антифрикционных, адгезионных, экранирующих и других свойств в состав смазок добавляют наполнители (известь, буру, кальцинированную соду, тальк, мел и др). Радикал Я может быть как насыщенным (К=СпН2п+1), так и ненасыщенным К=СпН2п-1) или К=СпН2п-з- Большинство применяемых при волочении смесей содержат радикалы С17Н35 (стеариновая кислота), С17Н23 (олеиновая кислота) и С15Н31 (пальмитиновая кислота). Строение жирного радикала и тип металла оказывает заметное влияние на точки размягчения и плавления мыла [34, 35].
Точка размягчения смазки для волочения меняется с изменением температуры мыльной основы, на нее оказывает также значительное влияние наполнитель.
Для получения наилучших результатов при волочении смазочное вещество должно быть обезвожено. Содержание влаги не должно превышать 3%. Чаще всего желательно, чтобы влажность была 1%.
Размер частиц смазки оказывает большое влияние на создание требуемого режима волочения, слишком грубые частицы смазки не оказывают надежного сцепления с трущимися поверхностями. Слишком мелкие частицы (размером менее 100 мкм) приводят к образованию туннеля в волоке. Оптимальный, по данным [35], размер частиц мыльного порошка - 0,37-0,87 мм. С увеличением скорости волочения целесообразно уменьшать размер частиц. Смесь из мелких и крупных частиц предпочтительнее смазки, состоящей из частиц одной фракции [36] . По данным [34], минимальная толщина слоя смазки должна составлять 1,5 мкм. От формы частиц любой сухой смазки в значительной степени зависит характер её действия.
Порошок натриевого мыла являлся достаточно долго универсальным технологическим смазочным материалом для волочения проволоки различного назначения. Среди причин этого - сравнительная простота изготовления, хорошие смазывающие и моющие свойства. Технологическое загрязнение проволоки, протянутой на мыльном порошке, смывается водой. Это эффективно, когда холоднотянутая проволока предназначена для металлопокрытий, например, меднения, латунирования и т.п. Кроме этого, загрязнение от мыльного порошка улетучиваются примерно на 80% при термической обработке проволоки. Однако мыло разлагается уже при 300С, что делает его малоэффективным на высоких скоростях волочения, в связи с чем становится актуальным вопрос создания новых технологических смазок и проведения их испытаний с целью оценки их эффективности.
Неразрывно связан с применением смазки вопрос о подсмазочных покрытиях и подготовке поверхности протягиваемой проволоки.
Известно, что волочение металла с чистой металлической поверхностью на химически неагрессивных смазках приводит к налипанию металла на поверхность инструмента [35]. Покрытие металлической поверхности веществами, прочно связанными с ней (окислами, солями, сульфидами, фосфидами и т.п.), предупреждает налипание, способствует локализации пластической деформации среза в поверхностном слое протягиваемого металла. Даже в том случае, когда покрытие полностью разделяет контактные поверхности протягиваемого металла и инструмента, усилие среза в экранирующем слое оказывается так велико, что волочение без смазки или с недостаточным поступлением смазки происходит с «затяжками», либо вообще невозможно из-за разрушения инструмента или металла. Активная смазка компенсирует этот недостаток покрытий. Характерно, что покрытие и смазки дополняют друг друга по своим свойствам.
Определяющими факторами при выборе смазок являются сортамент продукции, качество исходного материала, требования к качеству готовой продукции, условия складирования продукции, требования по защите окружающей среды и технике безопасности. Современное развитие смазочной техники проходит главным образом в направлении специализации смазочных материалов. Однако применяемые подсмазки либо неэффективны, либо дороги, поэтому необходимо разработать новые эффективные процессы нанесения подсмазочного слоя.
Исследование влияния режимов пластической деформации на структуру, свойства и фазовую стабильность сталей
В работе [74] показано, что, несмотря на довольно жесткие допуски на диаметр, которые имеют место при производстве проволоки, тем не менее, рациональна её поставка по теоретической массе, обеспечивающая значительную экономию металла.
Особенно это актуально при производстве арматурной проволоки периодического профиля, потому что, во-первых, металл в виде проволоки, применяемый при армировании предварительно-напряженных железобетонных конструкций, является практически потерянным для баланса металла страны, так как сегодня он не утилизируется. Во-вторых, нанесение профиля на поверхность круглой гладкой проволоки обычно приводит к снижению площади её поперечного сечения и для компенсации этого требуется увеличить либо площадь заготовки под профилирование, либо её прочность. В-третьих, профилирование в холодном состоянии может привести к снижению качества (появление микротрещин, остаточных напряжений и т.п.), что также приводит к дополнительному расходу металла.
При армировании железобетонных конструкций используется проволока определенной, мерной длины, что позволяет при повышении её прочности, применении рационального профиля снижать массу погонного метра и тем самым обеспечивать значительную экономию металла при производстве железобетонных конструкций, уменьшая их стоимость и металлоемкость.
Таким образом, рациональное профилирование высокопрочной арматурной проволоки позволяет обеспечить экономию металла за счет уменьшения отрицательного его влияния на физико-механические свойства проволоки и минимальной потери разрывного усилия по сравнению с гладкой проволокой. Все многообразие высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля можно свести к четырем основным группам: 1. Круглая проволока с изогнутой осью. 2. Проволока с винтообразной поверхностью. 3. Проволока, чаще всего круглого поперечного сечения (хотя и не обязательно) с выступами на поверхности. 4. Круглая проволока, на поверхность которой наносятся дискретные двух- и многосторонние и непрерывные винтовые впадины различной формы и размеров. Ниже приводятся основные виды высокопрочной арматурной проволоки и краткое их описание. Проволока периодического профиля первых двух групп широкого применения в настоящее время не получила. У проволоки третьей группы, производимой в Японии, профиль образован контрастными выступами, несимметрично расположенными по периметру проволоки. Сечение стержня такой проволоки периодического профиля чаще всего представляет собой круг. По геометрии данных профилей можно сделать вывод, о том, что проволока обладает низкими усталостными свойствами ввиду наличия значительного количества концентраторов напряжений. Также очевидно, процесс изготовления профилирующего инструмента очень трудоемок, что связано с нарезкой локальных вмятин на поверхности валка. У нас в стране разработкой и исследованием такого вида профилирования проволоки занимались ученые МГМИ. Так, в работах Никифорова Б.А., Харитонова В.А., Белана А.К. и др. [78-80] определены закономерности формирования выступов и рациональные их параметры, обеспечивающие проволоке высокие показатели сцепления с бетоном и минимальное снижение физико- механических свойств. Изготавливать такие профили предлагалось холодной прокаткой в трех- и четырехвалковых калибрах. Однако с точки зрения метал- лосбережения такого вида профили уступают трем другим группам, т.к. при прочих равных условиях выступ является как бы дополнительной металлосо- держащей частью профиля. Кроме того, применяемые в технологии изготовления предварительно-напряженного железобетона схемы армирования предназначены для проволоки круглого, а не многогранного поперечного сечения, что усложняет применение такой проволоки в строительстве. Наибольшее распространение как у нас в стране, так и за рубежом, получила проволока четвертой группы. Наиболее типичным представителем этой группы является проволока по ГОСТ 7348-81 (рис. 1.10), выпускаемая метизными заводами нашей страны, начиная с 1957 года. Проволока представляет собой круглый стержень с неглубокими цилиндрическими вмятинами, расположенными с двух противоположных сторон стержня, протяженность вмятин - деформированных участков - и протяженность недеформированных участков незначительно отличаются друг от друга. Еще одним ярким примером высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля четвертой группы может служить четырехсторонний профиль, разработанный Всесоюзным научно-исследовательским институтом метизной промышленности (ВНИИМетиз) совместно с НИИЖБ ГОССТРОЯ СССР (рис. 1.11.). Поперечное сечение проволоки имеет форму квадрата с закругленными углами [81].
Выбор рационального химического состава стали для производства сорбитизированной катанки высоко уровня прочности
Расход фосфатирующего концентрата «Дефор» зависит от марки стали и диаметра фосфатируемой заготовки, а также от условий проведения процесса. Расход концентрата при фосфатировании заготовки под холодную высадку марки 08КП диаметром 8,0 мм составляет около 7 кг концентрата на тонну (при использовании для приготовления раствора дистиллированной воды). При использовании технической воды расход концентрата возрастает на 10-15%.
Расход фосфатирующего концентрата «Дефор» определяется образованием фосфатного покрытия на металле, а также фосфатов железа, выпадающих из раствора в виде шлама. По данным химического анализа шлам из растворов «Дефор», в отличие от шлама из растворов КФЭ-1, соединений цинка не содержит.
Фазовый анализ шлама из растворов фосфатирования затруднен вследствие высокой дисперсности кристаллов (рис.3.3, в).
По мнению автора работы [105], фосфатирование в растворах концентратов, содержащих нитриты и фосфаты в соотношении Ж)3/Р205 не менее 1,7, протекает с автоматическим образованием нитрит-ионов и не сопровождается накоплением в растворе ионов железа, которые окисляются и выпадают в виде фосфатов железа. Однако при фосфатировании в растворах «Дефор», содержащих Ж)з/Р205=1,8-1,9, происходит накопление в растворе ионов железа, для окисления и осаждения которых требуется систематически добавлять в холодный фосфатирующий раствор нитрит натрия.
Хорошие антифрикционные и антикоррозионные свойства фосфатных покрытий, образующихся в растворах фосфатирующего концентрата «Дефор», открывают широкие перспективы использования их как технологические покрытия, улучшающие условия пластической деформации метизов.
Представляется целесообразным осуществить полную замену концентрата КФЭ-1 на «Дефор» в существующих технологиях фосфатирования, а также исследовать возможность применения фосфатирующего концентрата «Дефор» для получения фосфатных покрытий, облегчающих навивку заготовки при изготовлении пружин. Таким образом, проведенные исследования и промышленные испытания показали, что новый фосфатирующий концентрат «Дефор» обладает рядом преимуществ по сравнению с применяемым до настоящего времени фосфатирующим концентратом КФЭ-1: - фосфатные покрытия, полученные из растворов «Дефор», могут быть использованы в качестве подсмазочных для волочения на сухой смазке; - процесс фосфатирования протекает при более низких температурах (70- 80С), чем в растворах КФЭ-1 (90-95С); - растворы «Дефор» более стабильны; гидролиз дигидрофосфата цинка в объеме раствора не происходит, вследствие этого в растворах «Дефор» образуется меньше шлама, чем в растворах КФЭ-1; - расход концентрата «Дефор» в 2,5-3,0 раза меньше расхода концентрата КФЭ-1; - наличие одного корректирующего компонента («Дефор В») облегчает и упрощает процесс корректировки фосфатирующих растворов в цеховых условиях; - стеклообразная пленка, образующаяся при уплотнении фосфатного покрытия «Дефор», повышает стойкость фосфатированного металла против атмосферной коррозии.
