УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к метизному производству, в частности к поверхностной очистке проволоки от волочильной смазки и нанесению ингибитора коррозии в общем технологическом потоке.
В практике находит широкое применение стальная проволока с идеально чистой поверхностью без следов волочильной смазки. На пути доставки такой проволоки от изготовителя к потребителю невозможно создать атмосферу с нулевой влажностью и поверхность проволоки подвергается атмосферной коррозии.
Известно устройство для очистки проволоки непосредственно в линии волочильного стана, в котором очистка поверхности проволоки осуществляется турбулентным потоком воды, нагнетаемым навстречу движущейся проволоке (А.С. №797814, В 21 В 45/02, опубл. 23.01.081 г. Бюлл. №3),
Недостатком такого устройства является низкая степень очистки, т.к. энергия турбулентного потока воды не позволяет полностью удалить волочильную смазку с поверхности проволоки, движущейся с промышленными скоростями, кроме того, поверхность проволоки после очистки в таком устройстве требует дополнительной защиты от коррозии, например, в виде упаковки, обработки ингибитором коррозии и т.д.
Известно устройство для очистки поверхности волоченной проволоки преимущественно от жидкой технологической смазки, в котором очистку ведут в очистной камере рабочей моющей обезжиривающей средой, циркулирующей относительно проволоки с большой скоростью за счет вращения очистной камеры, а затем обработанная проволока насухо протирается во вращающейся протирочной камере. (А.С. №1801651, В 21 С 43/02, опубл. 15.03.93, Бюлл. №10).
Недостатком этого устройства является наличие вращающихся камер очистки и протирки, через которые затруднена заправка проволоки, неудобство в обслуживании, что приводит к снижению производительности установки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство очистки поверхности проволоки или ленты от загрязнений, включающее механизм натяжения проволоки или ленты в виде двух опор, ванну с моющей жидкостью и возбудители колебаний, выполненные в виде ультразвуковых излучателей, установленных на стенках или дне ванны (патент РФ №2238162, В 21 С 43/04, опубл. 20.10.04).
Недостатком данного устройства является использование очищаемого отрезка проволоки или ленты в качестве элемента резонансной колебательной системы, а частоту его колебаний - задающим сигналом обратной связи, т.к. резонансная частота колебаний очищаемого отрезка, например, проволоки, зависит от диаметра и материала проволоки, а также от расстояния между опорами и может находиться в очень широком диапазоне частот.
Известно, что ультразвуковые излучатели являются резонансными системами и имеют свою фиксированную частоту, на которой могут создать достаточную интенсивность ультразвуковых колебаний моющего раствора, приводящего к кавитации и, как следствие, ухудшение качества промывки. Расположение ультразвуковых излучателей на расстоянии, кратном половине длины волны ультразвуковых колебаний в моющей жидкости без обеспечения режима стоячей волны приведет к тому, что очищаемый участок проволоки будет находиться в минимуме интенсивности колебаний и не обеспечит необходимую степень очистки.
Кроме того, использование одной ванны промывки не обеспечивает необходимой чистоты поверхности в поточных линиях с промышленными скоростями и может привести к вторичному загрязнению поверхности проволоки или ленты.
Задачей изобретения является получение готовой проволоки с высокой степенью чистоты поверхности в общем технологическом потоке с волочением с одновременной защитой от коррозии.
Поставленная задача достигается тем, после чистового барабана волочильного стана в единой технологической цепочке последовательно установлены узел ультразвуковой очистки поверхности проволоки и узел нанесения ингибитора коррозии.
При этом узел ультразвуковой очистки поверхности проволоки выполнен в виде по меньшей мере двух ванн переливного типа, с установленными в них ультразвуковыми излучателями, возбуждающими колебания в моющей жидкости. Ультразвуковые излучатели могут быть установлены как на дне ванны, так и на боковых стенках ванны. При этом расстояние от излучателей, установленных на дне моющей ванны, до верхнего уровня моющей жидкости должно быть кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости, а при расположении излучателей на одной из боковых стенок ванны кратным половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости должно быть расстояние от излучателей до противоположной стенки ванны.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство.
Устройство для очистки длинномерного изделия, например, проволоки 1 содержит узел ультразвуковой очистки, расположенный за чистовым барабаном 2 волочильного стана. Узел ультразвуковой очистки включает в себя ванну 3 предварительной промывки проволоки и ванну 4 чистовой промывки и активации проволоки, в которых расположены ультразвуковые излучатели 5. Устройство дополнительно содержит узел 6 нанесения ингибитора коррозии, расположенный непосредственно за узлом очистки, обводной ролик 7 и приемную катушку 8. При наличии производственных площадей можно обойтись без обводного ролика и расположить узел очистки и узел нанесения ингибитора последовательно вдоль линии волочения.
Устройство работает следующим образом.
Проволока 1 после последнего волочильного барабана 2 поступает в узел ультразвуковой очистки. Очистку поверхности проволоки от волочильной смазки ведут в ультразвуковых ваннах переливного типа с подачей моющей жидкости навстречу движению проволоки, при этом количество ванн и количество ультразвуковых излучателей зависит от скорости волочения. В ванне 3 производится предварительная промывка проволоки, а в ванне 4 - чистовая промывка с одновременной активацией поверхности проволоки. Наличие второй ванны обеспечивает дополнительную промывку и исключает вторичное загрязнение проволоки продуктами промывки в первой ванне. Затем очищенная проволока поступает, проходя через обводной ролик 7, в узел 6 нанесения ингибитора коррозии и возвращается обратно на последний барабан, с которого затем сматывается на катушку 8.
Ультразвуковые излучатели 5, возбуждающие колебания в моющей жидкости, могут быть установлены как на дне ванны, так и на боковых стенках ванны. В ваннах переливного типа обеспечивается постоянный уровень моющей жидкости. При этом расстояние от излучателей, установленных на дне моющей ванны, до верхнего уровня моющей жидкости должно быть кратно половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости. При расположении излучателей на одной из боковых стенок ванны кратным половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости должно быть расстояние от излучателей до противоположной стенки ванны. Такое расположение ультразвуковых излучателей позволяет обеспечить наибольшую интенсивность ультразвуковых колебаний на поверхности очищаемого изделия, равномерное распределение интенсивности по периметру и независимость ее от геометрических размеров и материала очищаемого изделия.
Ультразвуковые генераторы работают каждый на свой акустоэлектрический преобразователь на резонансной частоте преобразователя и тем самым обеспечивают оптимальную интенсивность ультразвуковых колебаний в моющей жидкости. Обратная связь осуществляется за счет механического резонанса акустоэлектрического преобразователя.
Применение ультразвуковой промывки позволяет не только очистить поверхность проволоки от смазки и загрязнений, но и активизировать поверхностный слой проволоки для дальнейшего нанесения антикоррозионного покрытия. Подача моющей жидкости против движения проволоки позволяет совместить процесс ультразвуковой промывки и чистовой обработки.
Размещение узла очистки непосредственно после волочильного барабана позволяет эффективно отмыть поверхность проволоки т.к. волочильная смазка не успевает закоксоваться и имеет высокую температуру, а при резком охлаждении в моющей жидкости с одновременным воздействием ультразвуковых колебаний происходит отрыв смазки и загрязнений от поверхности проволоки. Кроме того, на активированную поверхность проволоки наноситься с хорошей адгезией ингибитор коррозии, а аккумулированное тепло пластической деформации проволоки способствует высокой скорости сушки поверхности проволоки перед намоткой.
Узел нанесения ингибитора коррозии обеспечивает защиту поверхности проволоки от коррозии в процессе изготовления, дальнейшей транспортировки и хранения металла.
Пример выполнения:
На волочильном стане типа 2500/4, оборудованном устройством ультразвуковой очистки и нанесения ингибитора коррозии, были изготовлены опытные партии сварочной проволоки диаметром 4,0; 5,0; 6,0 мм из стали марки Св08Г2С по ГОСТ 2246-70.
Концентрация ингибитора в растворе составила 51,7 г/л. Испытание образцов проволоки на коррозию проводили в эксикаторе при комнатной температуре и влажности 100%, а также в камере погоды при t=40°C и влажности 100%.
Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Табл.1
№
Вид обработки поверхности проволоки
Коррозионная стойкость
п/п
В эксикаторе
В камере погоды
1
Ультразвуковая очистка и нанесение ингибитора коррозии после волочения
До 5 суток
24 час
2
Волочение (волочильная смазка на поверхности)
До 3 суток
30-45 мин
Как видно по результатам испытаний, при нанесении раствора ингибитора коррозионная стойкость сварочной проволоки значительно увеличивается.
Результаты испытаний содержания остаточной смазки после ультразвуковой очистки и нанесения ингибитора коррозии приведены в таблице 2.
Табл.2
Диаметр проволоки, мм
Количество остаточной смазки на проволоке, %
4,00
0,011
5,00
0,004
6,00
0,019
Требования ГОСТ 2246-70
Не более 0,05
Из таблицы 2 видно, что требования ГОСТ 2246-70 выполняются с большим запасом чистоты.
Технический результат заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет улучшить товарный вид готовой продукции, обеспечивает высокую адгезию и сплошность антикоррозионного покрытия на проволоке, а также оптимизирует процесс изготовления данного вида продукции за счет объединения в едином технологическом потоке операций волочения, очистки, антикоррозионной защиты и намотки проволоки на катушку, в бунты, или в мотки.