Способ волочения катанки
METHOD OF WIRE ROD DRAWING

Предлагаемое изобретение относится к области волочильного производства проволоки и может быть использовано на метизных заводах в сталепроволочных цехах в составе волочильных станов.
Известен способ изготовления проволоки из горячекатаной заготовки, включающий разрушение окалины на поверхности заготовки и деформацию ее волочением в среде сухой технологической смазки, отличающийся тем, что в очаге деформации заготовки дополнительно создают магнитное поле, разрушение окалины на поверхности заготовки осуществляют одновременно с ее волочением, причем в качестве сухой технологической смазки при волочении используют магнитную прокатную окалину, после чего осуществляют пластическое растяжение проволоки с изгибом. Результаты исследований авторами приведены в табл. 1 и 2.
Известный способ изготовления проволоки из горячекатаной заготовки осуществляется следующим образом. Предварительно готовят смазку, в качестве которой используют магнитную прокатную окалину. Для этого отдельно берут магнитную прокатную окалину, например, с установок механической очистки катанки, ее измельчают, при необходимости сушат и просеивают. Для реализации заявляемого способа используют, например, магнитную прокатную окалину фракции 50-150 мкм. Подготовленную таким образом окалину засыпают в мыльницу из немагнитного материала волочильного стана. Затем горячекатаную заготовку со слоем окалины на поверхности подают на заправочной скорости в волочильный стан. Заостренный конец заготовки, заправленный в волочильный стан, удерживается волочильным барабаном. Одновременно в очаге деформации создают магнитное поле, например, постоянным магнитом, который располагают за очагом деформации. Напряженность магнитного поля выбирают из условия обеспечения достаточной силы магнитного притяжения частиц магнитной прокатной окалины к поверхности горячекатаной заготовки. Напряженность создаваемого магнитного поля в заявляемом способе составляет Н=100 кА/м. Создаваемое таким образом в очаге деформации магнитное поле позволяет удерживать магнитную прокатную окалину на поверхности горячекатаной заготовки перед очагом деформации.
После этого включают волочильный стан на рабочую скорость. При движении горячекатаной заготовки со слоем поверхностной окалины в очаг деформации втягивается магнитная прокатная окалина, которая удерживается магнитным полем. При этом магнитная прокатная окалина, являясь технологической смазкой, создает в очаге деформации разделительный слой между инструментом (волокой) и пластически деформируемой горячекатаной заготовкой. По мере прохождения заготовки по каналу волоки на нее воздействует увеличивающееся со стороны инструмента давление. При этом происходит отрыв окалины с поверхности горячекатаной заготовки.
К недостатку известного способа следует отнести следующее.
При твердости металла марки 08пс около 140 HV, твердость вюстита составляет 270-350 HV, магнетита - 420-500 HV, гематита - 1030 HV, поэтому при протягивании проволоки через волоку, на поверхности проволоки образуется шероховатость в несколько раз больше той, которая образуется после удаления окалины травлением или после роликов окалиноломателя. Согласно табл. 2 она составляет Rа=4,89 мкм против Ra=1,2 мкм при травлении или роликового окалиноломателя. При волочении на проволоке будут оставаться грубые продольные риски, которые будут истирать волоку и проволоку, снижая качество готового продукта и вызывая повышенный расход волок. Ввиду большого сопротивления при проходе проволоки с магнитной окалиной через волоку и через ролики (9-15 шт.), проволока получает значительный наклеп, что приводит к перегреву волок на всем протяжении маршрута волочения [1]. 2138351.
Известен 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 [2]. патент РФ №2317869
К недостаткам известного способа, выявленных в процессе экспериментов, относится сложность его осуществления на волочильных станах как старого (СКЕТ), так и нового поколения (прямоточные, без накопления на барабанах), наличие вспомогательных механизмов, например, нанесение подсмазочного слоя, а также отсутствие механизма нанесения искусственного микрорельефа на поверхность катанки после очистки в устройстве тонкой очистки, необходимого для надежного захвата смазки.
Известна мыльница волочильного стана, включающая корпус, состоящий из нескольких секций, уплотнительные элементы и волочильный инструмент, отличающаяся тем, что она содержит вибрационный механизм с одним или несколькими вибраторами продольных ультразвуковых колебаний, установленными за пределами корпуса мыльницы в пересекающих ось волочения горизонтальной или вертикальной плоскостях, с возможностью изменения направления колебаний и превращения продольных колебаний концентраторов вибраторов в изгибные колебания волноводов, передаваемые на волочильный инструмент, волноводы соединены с концентраторами вибраторов и установлены с возможностью извлечения из мыльницы, а также вертикальных и вращательных перемещений в опорах, смонтированных в узлах колебаний, при этом волочильный инструмент снабжен скобами, входящими через гран-буксы в жесткое резьбовое, конусное или клиновое соединение с волноводами, жестко соединенными через гран-буксы с концентраторами вибраторов [3]. РФ 2324558
К недостатку известной мыльницы, содержащей вибрационный механизм, относится его сложность и, как следствие, неэффективность при передаче ультразвуковых колебаний к волоке.
Известна линия очистки и волочения катанки, содержащая размоточное устройство, петлеуловитель, окалиноломатель, устройство для механического удаления окалины с поверхности катанки при помощи абразивного порошка, электромагнит, вибраторы, транспортные средства для перемещения абразивного порошка, устройство для нанесения на поверхность катанки подсмазочного слоя, вибрационный механизм для вибрации катанки перед мыльницей первого блока волочильного стана, выполненный в виде ролика, вдоль образующих которого установлены цилиндрические валики, смонтированного с возможностью вращения вокруг своей оси при контакте с катанкой, и многократный волочильный стан, оборудованный мыльницами, отличающаяся тем, что между устройством для механического удаления окалины и мыльницей первого блока волочильного стана вдоль оси волочения установлены камера для сдува и сбора частиц абразивного порошка с поверхности катанки, емкость для нанесения подсмазочного слоя, снабженная рыхлителем с приводом, П-образный электромагнит, при этом вибрационный механизм для вибрации катанки снабжен приводом для принудительного вращения ролика независимо от перемещения или проскальзывания катанки по поверхности валиков, ролик установлен на опоры качения, валики выполнены в виде коротких цилиндрических вкладышей, установленных равномерно по окружности ролика с возможностью быстрой замены при износе, например, подпружиненных и установленных в цилиндрические гнезда ролика, устройство для механического удаления окалины с поверхности катанки снабжено ультразвуковым магнитострикционным преобразователем, ось которого перпендикулярна оси волочения, концентратор которого непосредственно соединен при помощи конуса с инструментом, выполненным в виде полой втулки с защитным колпачком, через которую в рабочую камеру шнеком нагнетается абразивный порошок, мыльница первого блока волочильного стана снабжена устройством для ультразвуковой вибрации волочильного инструмента, содержащим ультразвуковой магнитострикционный преобразователь, ось которого параллельна оси волочения, концентратор этого ультразвукового магнитострикционного преобразователя соединен с волноводом посредством конусного соединения, волновод на другом конце имеет держатель, в котором установлен волочильный инструмент, при этом устройство для ультразвуковой вибрации волочильного инструмента жестко закреплено на корпусе мыльницы, его ультразвуковой магнитострикционный преобразователь и волновод с волочильным инструментом установлены с возможностью подъема из мыльницы и опускания в мыльницу при помощи, например, пневмоцилиндров и направляющих, линия снабжена транспортирующим абразивный порошок средством в виде, например, элеватора, а каждая последующая мыльница волочильного стана снабжена П-образной электромагнитной или магнитной системой, позволяющей пропускать проволоку через магнитное поле, направленное поперек сечения проволоки, различной напряженности в зависимости от маршрута волочения и степени обжатия для снятия наклепа и получения проволоки максимальной пластичности, например, при необходимости последующего оцинкования проволоки [4]. патент РФ 2438812
К недостатку известной линии волочения катанки относится ее сложность, наличие вспомогательного вибрационного механизма для механической вибрации катанки перед мыльницей первого блока волочильного стана, выполненного в виде ролика, вдоль образующих которого установлены цилиндрические валики, смонтированного с возможностью вращения вокруг своей оси при контакте с катанкой и отсутствие механизма образования на поверхности катанки искусственного микрорельефа, необходимого для надежного захвата смазки.
Указанный недостаток известных устройств, а именно, отсутствие механизма нанесения на поверхности катанки искусственного микрорельефа перед волочением в процессе абразивно-порошковой очистки от остаточной окалины после окалиноломателя, устранен в известной полезной модели -устройстве для тонкой очистки катанки от окалины, содержащем втулку, в которой осуществляется очистка поверхности катанки абразивным порошком, оборудованной собственным приводом, установленной на подшипники с возможностью вращения относительно оси волочения и имеющей выточку по окружности, которая позволяет втулке с находящимся в ней абразивным порошком, непрерывно вращаясь вокруг катанки, контактировать с концентратором вибратора, установленного на подшипники, вплотную прилегающим к поверхности выточки втулки [5]. Однако односторонняя очистка (в одну сторону) в известном устройстве не обеспечивает симметричного рисунка микрорельефа относительно оси катанки и не обеспечивает надежного захвата технологической смазки при входе катанки в волоку мыльницы первого блока волочильного стана.
Указанный недостаток, касающийся сложности оборудования мыльницы с вибрирующей волокой, может быть устранен, если пропускать катанку, после нанесения искусственного микрорельефа на ее поверхность, через центральное отверстие в вибраторе, ось которого совпадает с осью волочения [6,7], расположив электромагнит и/или постоянный магнит перед вибрирующей волокой, а тонкую очистку катанки от окалины после окалиноломателя осуществлять в не менее чем в двух устройствах тонкой очистки катанки от окалины со втулками, вращающимися в разные стороны по ходу движения катанки.
Целью изобретения является создание способа очистки и волочения нетравленной катанки в составе волочильного стана независимо от его кратности, с наилучшими показателями качества полученного на волочильном стане продукта.
Технический результат достигается путем расположения на волочильном стане технологического оборудования, предназначенного для исполнения технических операций в наиболее рациональной последовательности, а именно: пропуск катанки через окалиноломатель, очистка катанки от остатков окалины в не менее чем в двух механизмах тонкой очистки катанки от окалины со втулками, вращающимися в разные стороны по ходу движения катанки в двух противоположных направлениях с нанесением симметричного искусственного микрорельефа, обработку в постоянном магнитном поле и пропуск катанки через волоку, размещенную в специальной обойме, закрепленной на концентраторе вибратора, установленных на одной оси с осью волочения.
Указанная цель достигается тем, что в способе волочения катанки на волочильном стане любой кратности, содержащем технологическое оборудование, а именно: окалиноломатель, механизмы тонкой очистки, системы обработки катанки в магнитном поле и вибрации с ультразвуковой частотой волочильного инструмента, в процессе волочения катанку последовательно пропускают через окалиноломатель, не менее чем через два механизма тонкой очистки катанки абразивным порошком с втулками, вращающимися в разные стороны по ходу движения катанки, очищают поверхность катанки в двух противоположных направлениях, нанося на ее поверхность симметричный искусственный микрорельеф, обрабатывают в постоянном магнитном поле и протягивают катанку через волоку, закрепленную в мыльнице при помощи обоймы, смонтированной на концентраторе вибратора, установленных на одной оси с осью волочения и далее осуществляют волочение по маршруту волочильного страна
Технологический процесс поясняется чертежом на фиг. 1
Технологическое оборудование содержит:
окалиноломатель 1, фундамент 2, системы обработки катанки 3 в магнитном поле 4 и вибрации 5 с ультразвуковой частотой волочильного инструмента (волока) 6, два механизма 7 и 8 тонкой очистки катанки 3 абразивным порошком 9, с ультразвуковыми вибраторами 10 и втулками 11 и 12, вращающимися в разные стороны по ходу движения катанки 3, электромагнит или магнит 13, мыльницу 14, обойму 15, закрепленную на концентраторе 16 вибратора 17, установленных на одной оси Е с осью волочения С. В вибраторе 17 выполнено по оси Е сквозное отверстие Д для прохода катанки 3. При помощи обоймы 15 и контргайки 18 волочильный инструмент 6 прижимается к стенке 19 мыльницы 14, разделяющей емкость со смазкой от зоны водяного охлаждения волочильного инструмента 6. Далее катанка протягивается через стан 20 в соответствии с маршрутом волочения.
Источники информации
1. Патент РФ 2138351
2. Патент РФ 2317869
3. Патент РФ 2324558
4. Патент РФ 2438812
5. Патент РФ 179565
6. Кумабэ Д. Вибрационное резание. / Пер. с японского. Под ред. И.И. Портнова, В.В. Белова. М.: «Машиностроение», 1885, 424 с.
7. Патент Японии №289832 (см. п. 6)