Установка вибрационной очистки катанки от окалины
INSTALLATION FOR VIBRATION CLEANING OF ROLLED WIRE FROM SCALE

Изобретение относится к области волочильного производства и может быть использовано для тонкой очистки катанки из низкоуглеродистых и конструкционных сталей от окалины перед волочением, вместо традиционного травления.
Изобретение может также использоваться:
а) в отделении окалиноломания при подготовке катанки к волочению на станах грубого волочения, оборудованных окалиноломателями;
б) автономно или в составе волочильного стана при волочении катанки из цветных металлов или легированных сталей;
в) при необходимости очистки катанки из любого материала от грязи, ржавчины или тонких окисных пленок.
Известно устройство, предназначенное для тонкой очистки катанки от окалины перед волочением. Устройство содержит окалиноломатель, элеватор для перемещения абразивного порошка, рабочую камеру, шнек, вибраторы, электромагниты, приводы и устройство для нанесения подсмазочного слоя. Верхняя часть рабочей камеры, на которой установлены вибраторы, имеет вертикальный и горизонтальный разъемы и может поворачиваться вокруг осей, открывая доступ к внутренней полости рабочей камеры, а при закрытии рабочей камеры принудительно прижиматься к ней, герметизируя стыки. Вибраторы расположены вдоль камеры с возможностью радиальных и горизонтальных перемещений относительно рабочей камеры, что обеспечивает возможность передачи колебаний непосредственно на катанку или на слой порошка, прилегающего к поверхности катанки. Концентраторы вибраторов со стороны катанки снабжены сферическими головками [1].
Известно устройство для очистки проволоки от окалины и окисных пленок. Устройство содержит рабочую камеру, шнек с приводом, запорный клапан, электромагнит и вибратор. В соответствии с изобретением, запорный клапан выполнен усеченным, расположен над отверстием в рабочей камере для удаления отработанного абразивного порошка и установлен с возможностью горизонтальных перемещений совместно с вибратором относительно отверстия в рабочей камере для удаления отработанного абразивного порошка. Угол скоса запорного клапана равен или меньше угла внутреннего трения или угла естественного откоса порошка. Кроме того, электромагнит выполнен в виде конусного соленоида, установленного на одной оси с внешней стороны рабочей камеры с возможностью горизонтальных перемещений [2].
Известно устройство для очистки катанки от окалины, предназначенное для очистки катанки от окалины при помощи абразивных порошков. Устройство включает станину, рабочую камеру, шнек, привод шнека, электромагниты и вибратор ультразвуковых колебаний. Стабильность создаваемой вибрации, исключение заклинивания катанки в канале достигается за счет того, что вибратор, например, магнитострикционный, вынесен за пределы рабочей камеры, продольная ось вибратора параллельна горизонтальной оси рабочей камеры, вибратор жестко закреплен на станине в узле продольных колебаний, концентратор вибратора жестко связан с волноводом, выполненным в виде стержня, в рабочей камере в месте пучности амплитуды (максимума) продольных колебаний параллельно ее оси установлена втулка, жестко связанная со свободным концом волновода в месте пучности амплитуды продольных колебаний, а расстояние между горизонтальными осями рабочей камеры и вибратора равно 1/2 длины ультразвуковой волны. Продольные колебания втулки частотой f и амплитудой а, с находящимся в ней абразивным порошком, и скорость движения v катанки через рабочую камеру связаны отношением: v<2πaf. [3]
Известно устройстве для тонкой очистки катанки от окалины при помощи абразивного порошка, принятое за прототип, содержащее станину, рабочую камеру, в которой установлена втулка, шнек, привод шнека и вибратор ультразвуковых колебаний, втулка, в которой осуществляется очистка поверхности катанки абразивным порошком, оборудована собственным приводом, установлена на подшипники с возможностью вращения относительно оси волочения и имеет 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 [4].
Общим недостатком известных устройств является невозможность получения достаточно развитой шероховатой поверхности (микрорельефа) катанки в процессе тонкой очистки абразивным порошком, что не обеспечивает надежный захват смазки перед волочением и вызывает частые разрывы катанки при прохождении через волоки. При встречном движении абразивного порошка и поверхности катанки относительно друг друга, оставляемые на поверхности катанки частицами абразивного порошка риски направлены вдоль оси катанки и находящаяся в них технологическая смазка легко выжимается из волочильного инструмента. Вращение втулки с абразивным порошком в одну сторону [4], дает возможность получить сетку шероховатости поверхности по винтовой линии, что не может обеспечить оптимальный захват технологической смазки, а следовательно, нормальное волочение проволоки.
Известна 2-х головочная лентошлифовальная машина, в которой две головки вращаются в противоположные стороны, 720 градусов с валками натяжения - RG-7 для удаления окалины с проволоки перед волочением при помощи 1 гибких абразивных лент [5].
К недостатку известного устройства следует отнести односторонний износ стационарно закрепленных на ленте абразивных частиц, известный эффект «засаливания» абразивного слоя и как следствие снижение качества очистки.
Другим недостатком лентошлифовальной машины, ограничивающим рост производительности очистки, является невозможность технически осуществить очистку катанки в две и более нитки от нескольких размоточных устройств, поступающих в зону очистки в сомкнутом состоянии.
Указанные недостатки устраняются тем, что установка вибрационной очистки катанки от окалины, содержащая, как минимум, станину, рабочую камеру, шнек, привод шнека, вибратор ультразвуковых колебаний, втулку, установленную на подшипники с возможностью вращения относительно оси волочения, 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, привод втулки, содержит, по меньшей мере, две рабочие камеры, расположенные по отношению друг к другу симметрично относительно вертикальной оси С установки с возможностью регулируемого вращения втулок с абразивным порошком в противоположные стороны относительно оси волочения Е, привод шнеков расположен по вертикальной оси С установки, шнеки в рабочих камерах установлены с возможностью регулируемого нагнетания абразивного порошка в сторону втулок независимо от направления движения катанки, может быть снабжена несколькими ультразвуковыми вибраторами, установленными эквидистантно поверхности втулок, например, с шагом 90°, контакт концентраторов вибраторов с втулками по окружности выточек может осуществляться через сферические подшипники (шарики) или подшипники скольжения, установленные на концах концентраторов, конструкция рабочей камеры и оптимальное расположение вибраторов по окружности втулок, позволяет осуществлять очистку одновременно более одной нитки катанки, форма внутренней поверхности втулки, кроме цилиндрической, может иметь иную геометрическую форму, например, многоугольник, квадрат или эллипс, со стороны выхода абразивного порошка из втулок, установлены клапаны для регулирования давления и скорости выхода абразивного порошка из втулок.
Форма внутренней поверхности втулки, кроме цилиндрической, может иметь иную геометрическую форму, например, многоугольник, квадрат или эллипс.
Данное условие необходимо для лучшего перемешивания абразивного порошка относительно поверхности катанки при вращении втулки.
Как показали эксперименты, при ультразвуковой вибрации втулки внутреннее трение в порошке исчезает и абразивные частицы активно перемещаются относительно друг друга и вокруг поверхности катанки, ударяясь и врезаясь в слой окалины. Заклинивания катанки во вращающейся втулке не происходит, поскольку порошок превращается в идеально сыпучую, вибрирующую массу.
В предлагаемой установке образование шероховатой поверхности катанки (микрорельефа) происходит в двух противоположных направлениях по спиралям вдоль оси волочения, образуя сетку одинаковых ячеек, которые заполняются смазкой и препятствуют ее выжиманию из очага деформации при входе катанки в волоку.
Равномерность (однородность микрорельефа) шероховатости поверхности значительно возрастает и смазка удерживается на поверхности катанки намного надежнее, что, как показали испытания, практически исключает разрывы катанки при волочении.
в
н
п
Угол наклона искусственных микрорисок зависит от качества смазки, прочности сцепления остаточной окалины с металлом, скорости волочения V, скорости ω вращения втулок с абразивным порошком, амплитуды колебаний втулок, скорости нагнетания V и скорости выхода V абразивного порошка и может быть подобран опытным путем. Экспериментально установлено, что наилучший результат, требуемого (искусственного) микрорельефа получен при углах в диапазоне от 30° до 80°.
Конструкция установки (фиг. 1-фиг. 4)
Установка содержит станины 1, рабочие камеры 2, в которых установлены втулки 3, шнеки 4, регулируемый привод 5 шнеков 4, например, червячную передачу, расположенный по вертикальной оси С установки, опорный узел 6, вибраторы 7 ультразвуковых колебаний, втулки 3, в которых осуществляется очистка поверхности катанки 8 или нескольких ниток катанки 8 абразивным порошком 9, имеют собственные регулируемые приводы 10, установлены на подшипники 11 с возможностью вращения в разные стороны относительно оси волочения Е, имеют выточки В по окружности, которые позволяют втулкам 3 с находящимся в них абразивным порошком 9, непрерывно вращаясь в разные стороны вокруг катанки 8 или нескольких ниток катанки 8 (фиг. 4), контактировать с концентраторами 12 вибраторов 7, установленными на сферические подшипники или подшипники скольжения 13, вплотную прилегающие к поверхности выточек В втулок 3, клапаны 14 для регулирования скорости выхода абразивного порошка 9 и давления внутри втулок 3, бункера 15 для подачи абразивного порошка 9 в зону очистки, систему отсоса пыли на выходе катанки 8 из втулок 3, например, при помощи пылесоса (условно не показан), систему циркуляции 16 абразивного порошка 9, фундамент 17.
Установка позволяет решить проблему частых обрывов проволоки при волочении на волочильном стане, оборудованном окалиноломателем.
Предлагаемая установка может быть использована в сталепроволочных цехах метизных заводов вместо традиционного травления для подготовки катанки к волочению, автономно или в составе волочильного стана.
Источники информации
1. Патент РФ №2301126
2. Патент РФ №2275979
3. Патент РФ №2317868
4. Патент РФ №179565
5. 2-х головочная лентошлифовальная машина с абразивным ремнем и валками натяжения RG-7. Тайвань метиз-альянс.metiz.com.tw>wire_skin.htm.