Исследование влияния угла волоки на режимы волочения стальной проволоки

Результаты исследований были использованы для разработки технологической схемы изготовления проволоки, принятой для опытного опробования на производственной площадке АО «БМК». Внедрение в производство разработанного модульно-комбинированного волочения позволяет обеспечить выпуск конкурентоспособной продукции - высокопрочной стальной проволоки с повышенным ресурсом пластичности, повысить эффективность и производительность процесса волочения, снизить себестоимость продукции, что подтверждено актом внедрения. Подана заявка №2017113168 от 17.04.2017 года на модульно-комбинированный способ волочения круглой проволоки из углеродистой стали.

Работа проведена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства с участием высшего образовательного учреждения (Договоры № МК204895 от 27.07.2015 г.; № 02.G25.31.0178 от 01.12.2015 г.).

Список литературы

1. Харитонов В.А., Таранин И.В. Анализ систем калибров для холодной прокатки проволоки // Производство проката . 2014. № 11. С 26-33.

2. Ho Seon Joo, Sun Kwang Hwang, Hyun Moo Baek, Yong-Taek Im, Il-Heon Son, Chul Min Bae. The effect of a non-circular drawing sequence on spheroidization of medium carbon steel wires // Journal of Materials Processing Technology. 216 (2015) 348 - 356.

3. Ас 1424900 СССР МКН3 В21С1/00 Способ производства стальной проволоки или прутков / Б.А. Никифоров, Вен. А. Харитонов, Вик. А. Харитонов и др. (СССР). Опубл. 23.09.88, Бюл. № 35. 10 с.

4. Ohlwein Klaus. Wickeln, Spulen, Walzen, Ziehen. «Draht» 1984, Bd 35, № 10, S. 537540.

5. Харитонов В.А., Галлямов Д.Э.. Выбор рациональной формы промежуточного профиля при волочении стальной проволоки совмещенным способом «прокатка-волочение» // Производство проката. 2015. № 3. С.30-33.

6. Харитонов В.А., Галлямов Д.Э. Анализ влияния способа деформации на уровень свойств стальной проволоки // Качество в обработке материалов. 2014. № 1. С. 42-47.

7. Харитонов В.А., Галлямов Д.Э.. Оценка эффективности изготовления стальной проволоки совмещенным способом «прокатка-волочение» // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 12. С. 15-21.

УДК 621.778.1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛА ВОЛОКИ НА РЕЖИМЫ ВОЛОЧЕНИЯ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ

Брюханов И.Ю., Головизнин С.М.

ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск», Россия

Волока - основной технологический инструмент при производстве проволоки, в которой для осуществления процесса волочения имеется канал специальной формы. Геометрия волоки имеет существенное влияние на условия волочения проволоки. Особенностью волочения является взаимосвязь технологических параметров, изменение одного из параметров,

например, угла волочения, приводит к изменению других [1-5]. Угол волоки - важный параметр, величина которого не всегда контролируется с достаточной точностью на практике. Задача выбора оптимального угла волоки является актуальной для осуществления режимов волочения, в частности, температурного режима волочения, обеспечивающего требуемое качество проволоки и долговечность волочильного инструмента.

Цель работы - оценка влияния величины полуугла волоки на режимы волочения стальной проволоки с целью выбора оптимального маршрута волочения.

Был изучен следующий маршрут волочения: 5,5-4,9-4,27-3,73-3,27-2,89-2,56-2,28-2,041,9-1,8 мм.

Для расчета температур при волочении использовали следующие формулы [2-4]:

A - A

Обжатие r = —-1 х 100%,

A

где А0 - площадь сечения прутка/проволоки до волочения; А1 - площадь сечения прутка/проволоки после волочения.

Значение Л-фактора вычисляли по уравнению:

А = (а / r)[1 + (1 - r)1'2 ]2 - 4 tan а / ln[ 1 /(1 - r)].

Волочение проводилось на машине с эффективным охлаждением на барабанах, поэтому принимали, что проволока на барабанах охлаждается до комнатной температуры и температуру проволоки на входе в волоку принимали равной 20 °С.

Температуру проволоки на выходе из волоки определяли по следующей формуле:

тл - T +

' ед и

СР

о

где То - температура на входе в волоку (20 С), од - напряжение волочения, С - удельная теплоемкость, р - плотность металла.

В результате расчетов было получено распределение температуры проволоки по маршруту волочения.

При волочении на высоких скоростях проволока не успевает охладиться до входа в следующую волоку и происходит накопление остаточного тепла по маршруту волочения [5]. Этот эффект в данной работе не рассматривался, поэтому расчеты могут дать несколько заниженное значение температуры проволоки на последних переходах.

На рис. 1 показано изменение обжатия по маршруту волочения. Выбор маршрута с уменьшающимися обжатиями объясняется тем, что при волочении прочность проволоки увеличивается и дальнейшая деформация затрудняется [6].

На рис. 2 и 3 представлены изменение параметра А и фактора дополнительной работы Ф, соответственно. Представлены зависимости для полуугла волоки 6° и зависимости для волок с увеличенным на 10 % и уменьшенным на 10 % значением полуугла.

Для исследуемого маршрута волочения величина параметра А и фактора дополнительной работы имеют более высокие значения в начале и в конце маршрута, что соответствует низким значениям обжатия. Увеличение обжатия приводит к уменьшению величины дополнительной работы и повышению однородности деформации по сечению проволоки [2, 5].

Увеличение угла на 10 % приводит к росту параметра А и фактора Ф, то есть к увеличению неоднородности деформации по сечению проволоки, а уменьшение на 10 % -к уменьшению неоднородности деформации.

Рис. 1. Изменение обжатия при волочении

На рис. 4 представлены изменения температуры на каждой волоке для маршрута с уменьшающимися обжатиями [1, 5, 7]. Полученная зависимость показывает, что нагрев в волоке уменьшается с увеличением номера протяжки.

На рис. 4 представлены также зависимости температуры на выходе из волоки от номера прохода для полуугла 6° и для углов больше 6° на 10 % и меньше на 10 %.

Из представленных зависимостей можно сделать вывод, что для исследуемого маршрута волочения использование волок с полууглами 6° обеспечивает минимальный нагрев проволоки в очаге деформации. Как увеличение, так и уменьшение полуугла волоки приводит к росту температуры на выходе из волоки.

Такие результаты можно объяснить тем, что волочение с полууглами около 6° обеспечивает минимальное значение силы волочения, что согласуется с теоретически рассчитанными значениями оптимального угла волоки [1 -4].

Рис. 2. Изменение параметра А

Рис. 3. Изменение фактора дополнительной работы Ф

Рис. 4. Прирост температуры на каждой волоке по маршруту волочения

Таким образом, отклонение величины полуугла волоки при волочении стальной проволоки может существенно повлиять на режимы волочения. Увеличение угла приводит к росту неоднородности деформации. Температура проволоки увеличивается как при увеличении, так и при уменьшении угла относительно оптимального значения. Полученные результаты показывают необходимость постоянного контроля за величиной полуугла волоки при волочении стальной проволоки.

Список литературы

1. Перлин И. Л., Ерманок М. З. Теория волочения. М.: Металлургия, 1971. 448 с.

2. Головизнин С.М. Основные положения теории волочения проволоки: учебное пособие. М.: ФГУП НТЦ «Информрегистр», 2016. № гос. регистрации 0321603089.

3. Wright, Roger N. Wire technology: process engineering and metallurgy. Elsevier. 2011. 320 p.

4. Enghag, Per. Steel wire technology. Sweden. Orebro University. 2009. 351 p.

38

5. Харитонов В.А., Головизнин С.М. Проектирование режимов высокоскоростного волочения проволоки на основе моделирования: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. 117 с.

6. George E. Dieter, Howard A. Kuhn, S. Lee Semiatin. Handbook of workability and process design. Materials Park, OH: ASM International. 2003-414 p.

7. Красильщиков Р. Б. Нагрев при холодном волочении проволоки. М.: Металлургиз-дат, 1962. 88 с.

УДК 621.778.08

СРАВНЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ СТАНДАРТОВ НА НИЗКОУГЛЕРОДИСТУЮ БУНТОВУЮ АРМАТУРНУЮ СТАЛЬ1

Петров И.М.

Филиал ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Белорецк, Россия

В настоящее время арматура для железобетонных конструкций является самым массовым видом проката строительного назначения. Повысить потребительские свойства арматурной стали возможно при тесном взаимодействии производителей и потребителей [ 1].

В России все большее значение приобретает промышленное и жилищное строительство с применением готовых железобетонных конструкций, и в секторе строительства доступного жилья панельное и крупнопанельное домостроение снова имеет все шансы захватить ведущую роль. В настоящее время для реализации российских жилищных программ, снижения издержек и себестоимости строительства многие крупные промышленно-строительные комплексы, осуществляющие собственное строительство, закупают современное оборудование и технологии производства железобетонных изделий на уровне достижений XXI века. Приобретение самых современных и высокопроизводительных технологий и оборудования европейского и мирового уровня для производства современного железобетона не даст должного эффекта по качеству конечного продукта, если для этих технологий будут использоваться компоненты и материалы с качественным уровнем, обеспеченным по старым, еще советским технологиям.

По этим причинам российский железобетон сегодня, даже при применении тех же или однотипных технологий и оборудования, уступает железобетону европейских производителей, которые в этом вопросе не стоят на месте по следующим важным признакам: энергосбережению, металлоемкости, индустриальности, долговечности и безопасности. Это серьезное отставание является основанием, чтобы сказать о том, что технология отечественного сборного железобетона по признакам используемых компонентов пока остается в кризисном состоянии, несмотря на серьезные капитальные и инвестиционные вложения в целом.

Также необходимо указать, что данная проблема во многом связана полностью устаревшей нормативной базы на металлопрокат. Применение нормативной документации, идеи которой зарождались еще в 1970-1980-х годах, не позволяет металлургическим предприятиям правильно определить вектор развития своего производства, а тенденции европейского

1 Работа выполнена под руководством проф., к.т.н. Харитонова В.А.

39